УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛЮКОПОДЪЕМНИК

Полезная модель относится к грузоподъемному оборудованию, а точнее, к устройствам для закрывания крышек люков полувагонов и может быть использована для механизации операций закрывания люков в саморазгружаемых железнодорожных полувагонах, преимущественно, в нестационарных условиях.
Известен пневматический подвесной люкоподъемник, состоящий из каретки, перемещаемой по монорельсу, закрепленному на стойках, пневматического цилиндра, шарнирно прикрепленного к каретке, шланга для подачи сжатого воздуха и крюка для поворота крышки люка полувагона, присоединенного к штоку пневматического цилиндра [Справочное пособие по строительным машинам. В 12-ти вып. - Вып.7.: Павлов С.М., Фохт Л.Г. Машины и оборудование для погрузочно-разгрузочных работ / Под редакцией С.Епифанова, М.Казаринова, И.Онуфриева. - М.: Стройиздат, 1975, с.271, рис.120].
К основным недостаткам этого люкоподъемника следует отнести слишком высокую металлоемкость его конструкции, обусловленную наличием монорельса и массивного пневматического цилиндра, а также сложность эксплуатации и повышенный риск травматизма, связанный с перемещением люкоподъемника по монорельсу вручную. Также существенным недостатком является и то, что для эксплуатации данного люкоподъемника необходимы дополнительные внешние энергетические ресурсы, в частности, пневмосистема и источник получения сжатого воздуха, то есть его «привязанность» к стационарным источникам энергии. В связи с этим, использование известного люкоподъемника является экономически выгодным только в местах скопления большого количества полувагонов.
Частично перечисленные недостатки, в частности, наличие развитой стационарной пневмосистемы, устранены в люкоподъемнике конструкции Московского комбината ЖБИ №6 с регулируемой силой тяги, состоящего из барабана, рычага регулирования усилия подъема и пальца люкоподъемника [Методические рекомендации по выбору рациональных конструкций приемных устройств на складах каменных материалов. - М.: СОЮЗДОРНИИ, 1977 - рис.3].
Однако остальные недостатки, перечисленные выше, в этом люкоподъемнике, все же, остались. В частности, его конструкция является металлоемкой из-за наличия опоры для барабана люкоподъемника. Люкоподъемник неудобный в эксплуатации из-за больших габаритных размеров и необходимости приложения значительных физических усилий. Такой люкоподъемник экономически целесообразно использовать исключительно в местах скопления большого количества полувагонов для разгрузки и не выгодно его использование в нестационарных условиях.
Известно также устройство для закрывания крышки люка полувагона, состоящее из рамы, роликовой подвески, приводного цилиндра, шарнирно закрепленного на раме, каретки с закрепленной на ней поворотной лапы, захватывающей крышку люка [см. а.с. СССР №1444197, по классу B61D 7/30, опубликованное 15.12.1988 года в Бюл. №46].
Основной недостаток данного устройства заключается в сложности и металлоемкости конструкции из-за наличия массивной рамы с роликовой подвеской. Также существенным недостатком является и то, что конструкция устройства предусматривает использование дополнительных внешних энергетических ресурсов, в частности, электричества, для питания привода силового цилиндра. Кроме того, такая конструкция нуждается в наличии вспомогательного оборудования на станции, в частности, стационарного упора, закрепленного на фундаменте, в которое люкоподъемное устройство упирается. Из-за всех этих недостатков, использование такого устройства для закрывания крышек люков полувагонов экономически оправдано лишь в местах большого количества полувагонов под разгрузку.
Общим недостатком всех выше перечисленных люкоподъемников является то, что они стационарны. Использование таких люкоподъемников возможно лишь на специально оборудованных разгрузочных станциях, оборудованных источниками энергии, из-за чего использование за пределами таких станций их вообще невозможно. Кроме того, стационарность данных люкоподъемников обусловливает наличие еще одного общего для них недостатка, заключающегося в необходимости расположения разгружаемых полувагонов в четко определенном месте: там, где непосредственно установлен люкоподъемник. Это создает дополнительные неудобства для машиниста подвижного состава и обслуживающего персонала станции, вынуждает сразу же освобождать разгрузочную площадку от груза.
В этом плане передвижные люкоподъемники имеют определенные преимущества перед стационарными.
Так, например, известно устройство для закрывания крышки люка полувагона, состоящее из силового цилиндра с двумя поршнями, штоки которых снабжены пружинами различной жесткости, шарнирно закрепленного на раме тележки, и захвата крышки люка, выполненного на верхней части верхнего штока [см. патент Украины №22987, по классу B61D 7/30, опубликованный 25.04.2007 года в Бюл. №5].
Данное устройство является более мобильным и более удобным в использовании, в сравнении с вышеперечисленными, благодаря тому, что оно смонтировано на тележке и его можно перемещать относительно полувагона по полу или рельсам, устанавливая непосредственно перед открытой крышкой люка. Однако, невзирая на это преимущество, данное устройство имеет и ряд существенных недостатков. В частности, в этом техническом решении авторы опять возвращаются к пневмосистеме, что приводит к недостатку, о котором уже говорилось. Также недостатком является высокая металлоемкость устройства, вызванная, прежде всего, массивностью его отдельных конструктивных элементов, в частности, рамы тележки и силового цилиндра. Существенным недостатком такой конструкции является и то, что устройство не фиксируется относительно полувагона и крышки его люка, что усложняет маневрирование им и обслуживание во время закрывания крышки люка полувагона. Данное устройство предназначено также для стационарного использования в условиях разгрузочных станций - ведь его конструкция предусматривает наличие рельсов, по которых устройство можно перемещать, или должен быть ровный пол. Поэтому, из-за массивности конструкции и наличия пневмосистемы, такое устройство целесообразно использовать лишь на разгрузочных станциях.
Частично недостатки всех предыдущих люкоподъемников устранены в переносном устройстве для закрывания крышек люков полувагонов, содержащем двуплечий рычаг, одно плечо которого выполнено прямолинейным, а другое изогнутым и имеющим два связанных между собой участка, один из которых - конечный - выполнен вогнутой вниз, а другой - выпуклым вверх, и подвеску для закрепления устройства на полувагоне [Аннинский Б.А. и др. Комплексная механизация выгрузки насыпных грузов. - М.-Л.: Машгиз, 1972, с.155, фиг.82].
Существенным преимуществом данного технического решения является то, что устройство не нуждается ни в никаком стационарном оборудовании и внешних источниках энергии для эксплуатации. Данное устройство может свободно переносить и обслуживать один рабочий. Следовательно, такое устройство для закрывания крышек люков полувагонов может использоваться за пределами разгрузочных станций, причем такое его использование будет экономически целесообразным именно в условиях небольшого количества разгрузочных работ. Также преимуществом является то, что устройство оборудовано подвеской для закрепления его на полувагоне, исключающей смещение или соскальзывание устройства во время его эксплуатации и, таким образом, обеспечивает полную безопасность для рабочего во время выполнения разгрузочных работ.
Но, несмотря на ряд преимуществ, это устройство имеет свои недостатки. В частности, недостатком данного устройства является необходимость приложения значительных физических усилий во время закрывания крышки люка из-за использования рычага в качестве основного рабочего элемента. Кроме того, устройство имеет некомпактные размеры из-за значительной длины двуплечевого рычага.
Известно также устройство для закрывания крышек люков полувагонов, содержащее двуплечий рычаг, одно плечо которого выполнено прямолинейным и снабжено ограничителем поворота рычага, а другое изогнутым и имеющим два связанных между собой участка, один из которых - конечный - выполнен вогнутым вниз, а другой - выпуклым вверх, и подвеску для закрепления устройства на полувагоне, к которой присоединена роликовая опора для взаимодействия с выпуклым вверх участком изогнутого плеча рычага [см. а.с. СССР №908639, по классу B61D 7/30, опубликованное 28.02.1982 года в Бюл. №8].
Как и в предыдущем случае, недостатком данного устройства является также неудобство в его эксплуатации и необходимость приложения значительных физических усилий из-за наличия рычага в качестве основного рабочего элемента привода устройства в действие.
Наиболее близким по своей сущности и эффекту, принимаемым за прототип, является люкоподъемник, содержащим основу, снабженную подвеской для закрепления на вагоне, установочным упором и рукояткой, захватом для крышки люка, тросом и механизмом намотки троса, выполненного в виде поворотного блока и тягового блока с рычагом управления, жестко связанным с храповым колесом, взаимодействующим с двумя собачками, при этом к основе присоединена дугообразная направляющая для каретки, несущей захват для крышки люка, а трос присоединен обоими концами соответственно с кареткой и тяговым блоком и запасованный в поворотном блоке [см. а.с. СССР №1382709, по классу B61D 7/30, опубликованное 23.03.1988 года в Бюл. №11].
Основным недостатком известного люкоподъемника является то, что процесс закрывания крышки люка полувагона с его использованием происходит крайне не рационально и не эффективно, что выражается в значительных затратах времени, причем строго фиксированных. Это связано, в первую очередь, с особенностями конструкции предложенного механизма намотки троса: поднятие крышки люка происходит прямо пропорционально количеству возвратно-поступательных движений рычага управления блоками при намотке тросу. Такая конструкция не предусматривает возможность ускорить процесс закрывания люка, даже прикладывая дополнительные усилия, что создает неудобства, замедляет темп работы на станции и негативно отражается на производительности труда обслуживающего персонала.
Вторым существенным недостатком известного люкоподъемника является невозможность регулирования прилагаемой силы во время поднятия крышки люка. Это не дает возможности учитывать индивидуальные возможности работников, обслуживающих полувагоны, что приводит к ухудшению условий труда и снижает производительность.
Третьим недостатком известного люкоподъемника является отсутствие в него корпуса, что существенно сокращает ресурс эксплуатации устройства, поскольку в этом случае механизм намотки троса («сердце» устройства) быстрее выходит из строя из-за негативного влияния на него окружающей среды, в частности, атмосферных осадков, запыленности воздуха в условиях открытых разгрузочных станций. Также отсутствие корпуса провоцирует возникновение различных механических повреждений механизма и троса (запутывание, перетирание, разрыв), и поэтому является крайне нежелательным в устройствах подобного типа.
Четвертым недостатком данного люкоподъемника является ограниченность его функциональных возможностей и области применения. Конструкция подвески предложенного люкоподъемника требует, чтобы полувагон был обязательно оснащен дополнительными специальными элементами для закрепления на нем (подвешивания) люкоподъемника, например, скобой стяжки, а установочный упор нуждается в ровной поверхности для прилегания непосредственно над подвеской. В случае, когда подобные элементы на полувагоне отсутствуют, а форма его поверхности не позволяет установить соответствующий упор параллельно подвеске, использование известного люкоподъемника становится невозможным.
Пятый недостаток известного люкоподъемника заключается в конструктивных и эксплуатационных сложностях, связанных с особенностями его отдельных конструктивных элементов и их взаимном пространственным расположением. Данный недостаток поясняется следующим. Исходя из того, что люкоподъемник транспортируется (переносится) вручную одним человеком, вес его конструкции является слишком большим из-за наличия массивной направляющей для каретки и собственно самой каретки. Наличие этих конструктивных элементов не обосновано и только усложняет конструкцию в целом, ведь захват для крышки люка можно соединять непосредственно с тросом, без каких-либо направляющих и кареток, при этом удобство закрепления захвата (например, крюка) на самой крышке люка сохраняется, поскольку последняя всегда имеет петли и проушины. Кроме того, из-за наличия длинной дугообразной направляющей, которая резко отличается своим пространственным размещением и размерами от остальных конструктивных элементов, устройство имеет некомпактные габаритные размеры, его неудобно транспортировать. Также следует отметить, что взаимное расположение рукоятки и дугообразной направляющей делает практически невозможным переноску устройства в руке, ведь если его нести, взявшись за рукоятку, направляющая из-за своей длины и выгнутой дугообразной формы будет доставать до земли.
Шестой недостаток известного люкоподъемника связан со сложностью его хранения, поскольку он не содержит никаких приспособлений для удобства хранения в промежутках между эксплуатацией, например в подвешенном состоянии, а также область использования ограничена - он предназначен лишь для взаимодействия с крышками полувагонов.
В основу полезной модели поставлена задача расширения функциональных возможностей и улучшения эргономичных характеристик люкоподъемника с одновременным упрощением его конструкции за счет модификации и дополнения конструктивными элементами, а также изменения колебательного движения на поворотное путем оснащения устройства корпусом и держателем, усовершенствования конструкции подвески и установочного упора, обеспечения прямой связи захвата для крышки люка, с наматываемым тросом, и использования в качестве механизма намотки вместо системы блоков многоступенчатой шестеренчатой передачи.
Решение поставленного задания достигается тем, что в люкоподъемнике, содержащем основу, оснащенную подвеской для закрепления на вагоне, установочным упором и рукояткой, захват для крышки люка, трос и механизм намотки троса, согласно предложения, основа выполнена в виде корпуса, состоящей из тела корпуса и крышки и содержит внутри механизм намотки троса в виде барабана и системы шестерен с разным передаточным числом, наибольшая из которых связана с барабаном, а наименьшая - с жестко закрепленным на ней храповым колесом, зацепленным с собачкой и связанным с ручкой вращения, а трос обоими концами запасованный соответственно на барабане с возможностью намотки витков в один ряд относительно его оси и в ушке захвата для крышки люка, при этом подвеска для закрепления устройства на полувагоне состоит из внутренней скобы и внешней скобы со скосом и жестко связанным с корпусом в горизонтальной плоскости установочным упором, выполненным в виде опорного уголка, кроме того, корпус дополнительно оснащен держателем, выполненным в виде двух плоских пластин, шарнирно соединенных с боковыми поверхностями тела корпуса и крышки и совмещенных свободными концами с образованием крючка, а также в месте выхода троса в корпусе расположена фильера.
Благодаря использованию в качестве механизма намотки барабана системы шестерен с разным передаточным числом, функционально изменился принцип работы предложенного люкоподъемника, а именно: колебательное движение изменено на более производительное, в данном случае, вращательное, что значительно повысило эффективность и скорость операции намотки троса на барабан, и, следовательно, поднятие крышки люка полувагона. Кроме того, ускорению процесса намотки троса способствует и конструктивное выполнение барабана, в соответствии с которым, витки троса наматываются в один ряд относительно оси барабана, увеличиваясь в радиусе относительно плоскости поверхности барабана. Следовательно каждый следующий оборот рукоятки приводит к образованию витка, больше по диаметру предыдущего.
Наличие связанной с барабаном системы шестерен с разным передаточным числом позволило снизить усилие на ручке вращения в сравнении с прототипом.
Благодаря выполнению основы люкоподъемника в виде корпуса, закрывающего механизм намотки троса, защищая систему от атмосферных, механических и других воздействий, значительно повысился ресурс эксплуатации устройства. Такая модификация основы в предложенном техническом решении является более функциональной в сравнении с прототипом, поскольку корпус является одновременно и базой для монтажа всех конструктивных деталей и механизмов (как извне, так и внутри), и защитным футляром. Выполнение корпуса разборным в виде соединенных между собой тела корпуса и крышки позволяет легко обслуживать механизм намотки троса и при необходимости осуществлять ремонт. Оснащение корпуса фильерой в месте выхода троса дополнительно защищает рабочий механизм от заклиниваний и запутывания троса.
Благодаря предложенной конструкции подвески расширились функциональность и область применения люкоподъемника: теперь его можно использовать для обслуживания любых вагонов без применения дополнительных средств для подвешивания. Две скобы позволяют зацепиться за нижнюю часть борта любого вагона и даже за щель между частями корпуса вагона (благодаря скошенному краю внешней скобы). Дополнительно сцепление с вагоном улучшилось благодаря выполнению установочного упора в виде опорного уголка и размещению его в горизонтальной плоскости с подвеской: опорный уголок ложится на бортовой выступ, одновременно обеспечивая и стабильную фиксацию, и дополнительную поддержку устройства, в рабочем положении.
Благодаря обеспечению непосредственной связи захвата для крышки люка с тросом (то есть исключению из конструкции дугообразной направляющей с кареткой), удалось существенно упростить конструкцию, уменьшить вес и металлоемкость люкоподъемника в сравнении с прототипом, а также достичь компактных размеров устройства, улучшить его эргономику и транспортабельность.
Наличие держателя на корпусе решило проблему хранения люкоподъемника: теперь его можно просто повесить на стену или подвесить любым другим образом. При этом его конструкция разработана таким образом, что не мешает в процессе эксплуатации устройства: не усложняет установку на вагон, не препятствует свободному прохождению троса при намотке или размотке. Более того, по желанию вышеуказанный держатель может быть использован во время закрывания крышки люка как дополнительный упор для колена.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется вместе с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - вид сбоку на предложенный люкоподъемник; фиг.2 - вид сверху на предложенный люкоподъемник с разрезом корпуса для лучшего показа конструкции; фиг.3 - вид с торца на предложенный люкоподъемник с разрезом корпуса для показа конструкции барабана; фиг.4 - то же самое, без разреза; фиг.5 - вид сбоку на предложенный люкоподъемник с отброшенным держателем для образования упорной площадки.
Предложенный люкоподъемник содержит разборный корпус, состоящий из тела корпуса 1 и крышек 2, соединенных между собою, например, болтовым соединением. Внутри корпуса размещен барабан 3, выполненный с возможностью свободного вращения относительно своей оси, и система шестеренок 4, 5 и 6 с различным передаточным числом, причем наибольшая шестерня 4 насажена на ось барабана 3, а наименьшая шестерня 6 связана с храповым колесом 7, насаженным на ось вращения этой же шестерни 6. Рядом с храповым колесом 7 установлена собачка 8, а на оси шестерни 6 установлена рукоятка 9 вращения.
Трос 10 одним концом запасованный в барабане 3 с возможностью намотки его витков в один ряд относительно оси барабана 3. В месте выхода троса 10 из корпуса установлена фильера 11.
Сверху над корпусом 1 установлена рукоятка 12 для удобства удержания и переноски люкоподъемника.
Под корпусом расположен держатель 13, состоящий из двух плоских пластин, шарнирно соединенных с корпусом, и которые постепенно сходятся с образованием крючка в конце. Держатель 13 закреплен с возможностью вращаться на угол 180° и упираться вырезами 14 в торцевую стенку корпуса люкоподъемника, образуя таким образом дополнительный упор для колена рабочего или опорную площадку вместе с нижней торцевой поверхностью тела корпуса 1 и стенками 2.
С противоположной стороны относительно рукоятки вращения 9 в горизонтальной плоскости размещены подвеска и установочный упор 15 в виде уголка, жестко связанные с телом корпуса 1. Подвеска содержит внутреннюю скобу 16 и внешнюю скобу 17 со скошенным краем.
Предложенный люкоподъемник используют следующим образом.
Перед эксплуатацией люкоподъемник любым удобным способом закрепляют на поверхности полувагона, например, сначала зацепляют подвеску с помощью внешней скобы 17 со скошенным краем за щель на бортовом выступе, а затем, удерживая устройство за рукоятку 12, располагают установочный упор 15 на верхней торцевой поверхности указанного выступа. В результате этого люкоподъемник оказывается надежно закрепленным и на данном этапе уже не нуждается в поддержке руками. Выведя собачку 8 из зацепления с храповым колесом 7, разматывают трос 10 и закрепляют захват, например, крючок 18, на крышке люка полувагона. Если планируется использовать дополнительный упор для колена рабочего, то перед размоткой троса 10 держатель 13 поворачивают на 180° до упора вырезов 14 на плоских пластинах в торцевую стенку корпуса 1 люкоподъемника. После этого, держась одной рукой за рукоятку 12, другой рукой собачку 8 возвращают в состояние зацепления с храповым колесом 7 и начинают вращать рукоятку 9, осуществляя таким образом намотку троса 10 на барабан 3. В результате выполнения этих действий крышка люка полувагона, взаимодействуя с крючком 18, поднимается вверх, закрывая отверстие люка. Закрытую крышку люка фиксируют свободной рукой с помощью запорных приспособлений (закидок), расположенных на стенке полувагона. После этого люкоподъемник снимают с бортового выступа, переносят к следующей открытой крышке люка, и процесс повторяется. После завершения эксплуатации люкоподъемник подвешивают с помощью держателя 13 и оставляют на хранение.
Существенное отличие предложенного технического решения от ранее известных, заключается в изменении принципа его работы из колебательного на более эффективный вращательный с использованием в качестве механизма намотки многоступенчатой зубчатой передачи, а также в совершенствовании конструкции подвески и установочного упора, упрощении связи «захват-крышка люка» и в дополнительном оснащении устройства разборным корпусом с фильерою и полифункциональным держателем. Указанные отличия, в совокупности, позволяют максимально эффективно использовать предложенный люкоподъемник для закрывания крышек люков полувагонов. Ни один из известных люкоподъемников не может одновременно обладать всеми перечисленными свойствами, поскольку либо вообще не предусматривают использования многоступенчатой зубчатой передачи, дающей возможность регулировать приложение силы, не содержит предложенных усовершенствований конструкций подвески и установочного упора, а также не оснащены дополнительными корпусом с фильерой и держателем.
К основным техническим преимуществам предложенного технического решения, в сравнении с прототипом, можно отнести следующее:
- ускорение процесса поднятия крышки люка за счет вращательного принципа работы люкоподъемника;
- повышение функциональности и эргономичности, а также увеличение ресурса эксплуатации за счет наличия корпуса;
- обеспечение возможности контролировать состояние механизма намотки троса и своевременно выполнять его ремонт за счет выполнения корпуса люкоподъемника разборным;
- обеспечение дополнительной защиты механизма намотки троса от механических повреждений (заклинивание, запутывание троса) за счет оснастки корпуса фильерой;
- расширение функциональных возможностей и области применения люкоподъемника за счет усовершенствования конструкции подвески и установочного упора;
- упрощение конструкции, уменьшения веса и металлоемкости, повышения удобства эксплуатации, за счет исключения из конструкции дугообразной направляющей с кареткой и обеспечения прямой связи захвата для крышки люка с тросом;
- обеспечение удобства хранения за счет дополнительного оснащения корпуса держателем.
Экономический эффект от внедрения предложенного технического решения, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет повышения производительности труда и ускорения общего темпа работы на разгрузочных участках станций, а также за счет увеличения ресурса эксплуатации люкоподъемников и обеспечения их ремонтопригодности, снижения стоимости.
Социальный эффект от внедрения предложенного технического решения получают за счет улучшения условий труды рабочих и снижения риска травматизма.
После описания предложенного технического решения специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные варианты исполнения люкоподъемника, в частности, количество шестерен в конструкции зубчатой передачи, тип соединения троса с крючком, конфигурация рукоятки или вращательной ручки могут изменяться в зависимости от желаемых параметров люкоподъемника и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний, и рассматриваются таковыми, как находящиеся в пределах объема предложенного технического решения.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что люкоподъемник имеет разборный корпус, оснащенный фильерой и полифункциональным держателем, механизм намотки троса выполнен в виде барабана и системы шестерен с разным передаточным числом, подвеска для закрепления устройства на полувагоне выполнена в виде двойной скобы и расположена в одной горизонтальной плоскости с установочным упором, выполненным в виде опорного уголка, благодаря чему и достигается технический результат. Изменение отдельных элементов предложенных конструктивных усовершенствований и дополнений на другие, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другие подобные конструкции уже не будут требовать никакого творческого подхода от инженеров-конструкторов, и не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующими защите охранными документами.