УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫГРУЗКИ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ ИЗ ПОЛУВАГОНОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройству для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, предназначенному для установки на грузоподъемных кранах мостового типа, в частности мостовых и козловых кранах.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные способы механизированной разгрузки полувагонов, содержащих сыпучие грузы, такие как песок, руда, уголь, и подобные грузы. Наиболее распространенными видами механизированной разгрузки полувагонов являются разгрузка вычерпыванием и опрокидыванием.
Наиболее эффективным способом механизированной разгрузки полувагонов является разгрузка опрокидыванием с использованием специально предназначенных для этого устройств - вагоноопрокидывателей, различные типы которых описаны, например, в документе «Вагоноопрокидыватели», С.И.Крапоткин, Б.И.Сорокин, М.: Трансжелдориздат, 1937 г.
Наиболее часто применяются роторные вагоноопрокидыватели, на которых разгрузка полувагона осуществляется за счет его поворота вокруг горизонтальной оси на 180°. Такой вагоноопрокидыватель известен, например, из документа «Технология производства и ремонта вагонов», под ред. К.В.Мотовилова, издательство "Маршрут", 2003 г.
Несмотря на высокую производительность разгрузки, осуществляемой с применением роторных вагоноопрокидывателей, такой вид разгрузки также имеет ряд существенных недостатков, связанных со значительными затратами на организацию технологического участка разгрузки, обусловленных необходимостью модернизации инфраструктуры разгрузочного терминала, большой металлоемкостью и массой конструкции, а также высокими энергозатратами на опрокидывание. Кроме того, в силу стационарности такого вагоноопрокидывателя разгрузка вагона производится в строго определенном месте и, следовательно, для дальнейшей транспортировки груза необходимо осуществлять его дополнительную перевалку на другое транспортное средство, либо на склад.
Учитывая недостатки известных вагоноопрокидывателей, заявитель разработал вагоноопрокидыватель, позволяющий быстро и с минимальными финансовыми затратами производить выгрузку сыпучих грузов из полувагонов в различных местах погрузо-разгрузочного терминала, и, в частности, непосредственно на другое транспортное средство или на склад без дополнительных работ по перевалке груза и без необходимости осуществлять модернизацию инфраструктуры разгрузочного терминала. Данный вагоноопрокидыватель был представлен заявителем на выставке «ТрансРоссия-2012», проходившей в г.Москва с 24 по 27 апреля 2012 г.
Такой вагоноопрокидыватель содержит поворотный короб, выполненный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и содержащий средства крепления в нем полувагона. Поворотный короб имеет также верхнюю раму с боковыми стойками, связанными балкой, причем поворотный короб соединен с верхней рамой с возможностью поворота относительно боковых стоек верхней рамы, а верхняя рама оснащена средствами подвеса вагоноопрокидывателя к грузоподъемному крану.
Для выгрузки сыпучего груза с применением указанного вагоноопрокидывателя его подвешивают к грузозахватным органам крановой тележки грузоподъемного крана, закрепляют груженый полувагон в коробе вагоноопрокидывателя и переносят с помощью крана в зону разгрузки, где производят поворот полувагона вокруг горизонтальной оси, благодаря чему высыпается содержащийся в полувагоне груз.
Возможность перемещения вагоноопрокидывателя грузоподъемным краном обеспечивает его «мобильность», позволяя производить разгрузку полувагона не только в одном определенном месте погрузо-разгрузочного терминала, но также и в других местах терминала, в том числе производить разгрузку непосредственно на другое транспортное средство, такое как, например, грузовое судно, либо на склад, устраняя, таким образом, необходимость в дополнительной перевалке груза.
Кроме того, для организации участка разгрузки и осуществления разгрузки полувагонов с применением такого вагоноопрокидывателя не требуется проведения дорогостоящих земляных, бетонных, гидроизоляционных и прочих работ. Кран с предложенным вагоноопрокидывателем может быть установлен в любом месте, где проложены стандартные крановые пути.
Как видно из вышеизложенного разгрузка полувагонов с использование указанного устройства для выгрузки сыпучих грузов имеет значительные преимущества по сравнению с другими известными способами разгрузки полувагонов.
Однако, в ходе разгрузки полувагонов с использованием вышеописанного устройства также возникают некоторые проблемы.
Так, при перемещении вагоноопрокидывателя, подвешенного к грузозахватным крюкам крановой тележки, а также при выгрузке содержимого из закрепленного в вагоноопрокидывателе полувагона, происходит раскачивание вагоноопрокидывателя, что ведет к износу оборудования крана, замедляет перемещение вагоноопрокидывателя с груженым полувагоном к месту выгрузки, затрудняет процесс выгрузки сыпучего груза и, как следствие, снижает производительность разгрузки полувагона и эффективность процесса разгрузки.
Кроме того, принцип работы такого вагоноопрокидывателя предусматривает необходимость точного позиционирования этого устройства над груженым полувагоном, что также связано со значительными временными затратами. Таким образом, существует потребность в обеспечении точного и быстрого позиционирования вагоноопрокидывателя над груженым полувагоном, что также позволит сократить время разгрузки и, следовательно, повысить ее производительность.
Как видно из вышеизложенного, существует потребность в дальнейшем усовершенствовании вагоноопрокидывателя вышеописанного типа.
Раскрытие полезной модели
Таким образом, перед авторами предложенной полезной модели стояла задача создать устройство, позволяющее повысить производительность разгрузки, выполняемой с помощью вагонопрокидывателя вышеописанного типа, за счет гашения раскачивания вагоноопрокидывателя во время его перемещения к месту разгрузки и выгрузки груза, а также за счет обеспечения возможности более быстрого и точного позиционирования вагоноопрокидывателя над груженым полувагоном.
Поставленная задача решена посредством объединения вышеописанного вагоноопрокидывателя и крановой тележки в одно устройство для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов путем создания конструктивной и функциональной взаимосвязи двух вышеуказанных устройств, ранее использовавшихся в виде отдельных конструктивно не связанных между собой устройств, с обеспечением полученного устройства средствами гашения раскачивания вагоноопрокидывателя и его точного и быстрого позиционирования над груженым полувагоном.
Предложенное устройство для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов содержит:
вагоноопрокидыватель, включающий поворотный короб, выполненный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и верхнюю раму с боковыми стойками, связанными балкой, соединенную с поворотным коробом и оснащенную по меньшей мере четырьмя блочными обоймами вагоноопрокидывателя, расположенными симметрично относительно центра тяжести вагоноопрокидывателя, и средства крепления кузова полувагона в указанном коробе, причем поворотный короб соединен с верхней рамой с возможностью поворота относительно боковых стоек верхней рамы;
крановую тележку, включающую раму тележки, оснащенную грузоподъемными механизмами, по меньшей мере четырьмя блочными обоймами крановой тележки и по меньшей мере четырьмя вспомогательными лебедками, расположенными симметрично относительно центральной вертикальной оси вагоноопрокидывателя и оснащенными оттяжными канатами; причем блочные обоймы вагоноопрокидывателя соединены канатами с блочными обоймами крановой тележки, а рама вагоноопрокидывателя имеет крепежные элементы, на которых закреплены оттяжные канаты крановой тележки; причем канаты закреплены на указанных крепежных элементах под углом к центральной вертикальной оси вагоноопрокидывателя;
систему управления вспомогательными лебедками, выполненную с возможностью осуществления управления лебедками независимо друг от друга.
Наличие в предлагаемом устройстве по меньшей мере четырех пар блочных обойм, соединенных канатами, образующих четыре полиспаста, способствует уменьшению раскачивания вагоноопрокидывателя при выгрузке сыпучего груза, поскольку в этом случае при опрокидывании полувагона центр тяжести системы «вагоноопрокидыватель-груженый полувагон» не выходит за опорный контур, образованный указанными четырьмя полиспастами.
Однако само по себе наличие четырех полиспастов не позволят добиться достаточной стабилизации вагоноопрокидывателя, содержащего груженый полувагон, во время его перемещения и выгрузки. Такая дополнительная стабилизация обеспечивается при функционировании вспомогательных лебедок с оттяжными канатами, расположенными симметрично относительно центральной вертикальной оси вагоноопрокидывателя под углом к вертикальной центральной оси вагоноопрокидывателя, и системой управления, осуществляющей независимое управление каждой из этих лебедок.
Так, при отклонении канатов грузовых полиспастов от вертикали, вызванном раскачиванием вагоноопрокидывателя или крутильными колебаниями система управления управляет лебедками так, что усилия в оттяжных канатах перераспределяются таким образом, чтобы уменьшить указанное отклонение и погасить раскачивание вагонопрокидывателя.
Кроме того, благодаря независимому управлению лебедками появляется возможность осуществлять малые перемещения вагоноопрокидывателя в направлении вперед-назад и в боковом направлении, а также поворачивать его относительно вертикальной оси, что позволяет точно позиционировать вагоноопрокидыватель над груженым полувагоном, и, таким образом, сократить время разгрузки и повысить ее производительность.
В соответствии с вариантом осуществления полезной модели крепежные элементы оттяжных канатов размещены на балке рамы вагоноопрокидывателя симметрично относительно центральной вертикальной оси вагоноопрокидывателя.
В соответствии с вариантом осуществления полезной модели система управления выполнена с возможностью автоматического управления вспомогательными лебедками, в частности, в зависимости от величины отклонения канатов, соединяющих блочные обоймы вагонопрокидывателя и крановой тележки, от вертикали, что способствует увеличению скорости разгрузки за счет высокой точности управления и быстрого гашения раскачивания вагоноопрокидывателя при регистрации системой управления отклонения канатов полиспастов устройства для выгрузки сыпучих грузов от вертикали.
В соответствии с вариантом осуществления полезной модели система управления выполнена с возможностью управления вспомогательными лебедками вручную, что позволяет производить малые перемещения вагоноопрокидывателя в направлении вперед-назад и в боковом направлении, а также поворот вагоноопрокидывателя относительно его центральной вертикальной оси. В результате удается точно позиционировать вагоноопрокидыватель над груженым полувагоном.
В соответствии с вариантом осуществления полезной модели предложенное устройство содержит кабину управления, соединенную с рамой тележки.
В соответствии с вариантом осуществления полезной модели система управления расположена в кабине управления.
Ниже предложенное устройство описано более подробно и со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид сбоку вагоноопрокидывателя, входящего в состав предложенного устройства для выгрузки сыпучих грузов, с размещенным внутри вагоноопрокидывателя кузовом полувагона.
На фиг.2 показан вид спереди вагоноопрокидывателя по фиг.1.
На фиг.3 показан вид сверху вагоноопрокидывателя по фиг.1.
На фиг.4 в аксонометрии показано предложенное устройство для выгрузки сыпучих грузов;
На фиг.5 показан вид сбоку предложенного устройства по фиг.4.
На фиг.6 показан вид сверху предложенного устройства по фиг.4.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 показан вид сбоку вагоноопрокидывателя, входящего в состав предложенного устройства для выгрузки сыпучих грузов, а на фиг.2 и 3 показаны соответственно вид спереди и вид сверху указанного вагоноопрокидывателя.
Вагоноопрокидыватель 1 содержит поворотный короб 2 и верхнюю раму 3, образованную балкой 4 и боковыми стойками 5, посредством которых верхняя рама крепится к поворотному коробу. Поворотный короб 2 в свою очередь образован двумя боковыми рамами: первой боковой рамой 6 и второй боковой рамой 7, выполненными в виде ферм и двумя торцевыми рамами 8. При этом первая боковая рама 6 выполнена с утолщением 9 профиля, имеющим в плане форму трапеции и служащим опорой для кузова 20 полувагона при размещении последнего в вагоноопрокидывателе 1.
На внутренней поверхности каждой из боковых рам предусмотрены средства крепления кузова 20 полувагона в поворотном коробе, представляющие собой захваты 10, 11. При этом захваты 10, предусмотренные на первой боковой раме 6 жестко закреплены на внутренней поверхности указанной рамы, тогда как захваты 11, предусмотренные на второй боковой раме 7, закреплены на ней посредством тяги и винтовых приводов 13 с возможностью перемещения в поперечном направлении вагоноопрокидывателя 1.
В качестве винтового привода, предназначенного для крепления и перемещения захватов, может использоваться, любой известный специалисту привод подобного типа, например, сервомотор.
Как показано на фиг.2, поворотный короб 2 соединен с боковыми стойками 5 верхней рамы посредством подшипниковых узлов 16, предусмотренных в торцевых рамах 8 поворотного короба 2. В подшипниковые узлы 16 введены цапфы, закрепленные в нижних концах вертикальных стоек 5 верхней рамы 3, а на торцевых рамах 8 соосно подшипниковым узлам установлены зубчатые венцы 17. Указанное соединение обеспечивает возможность поворота поворотного короба 2 относительно боковых стоек 5 верхней рамы 3.
Как показано на фиг.2, на боковых стойках верхней рамы 3 предусмотрены поворотные средства 18 для осуществления поворота короба 2 вокруг горизонтальной оси (X-X). Верхняя рама также оснащена по меньшей мере четырьмя блочными обоймами 19, расположенными симметрично относительно центра тяжести вагоноопрокидывателя и соединенными посредством канатов 31 с блочными обоймами 26 крановой тележки (показаны на фиг.4, 5 и 6), входящей в состав предлагаемого устройства для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, с образованием, таким образом, четырех полиспастов.
На фиг.4-6 показано в целом предложенное устройство 21 для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов, в состав которого, помимо вагоноопрокидывателя 1 входит крановая тележка 22, содержащая раму 23 тележки, оснащенную средствами 24 передвижения тележки по рельсам грузоподъемного крана, по меньшей мере четырьмя блочными обоймами 26, состоящими из канатных блоков, и грузоподъемными механизмами 25, предпочтительно, в виде лебедок.
Предложенное устройство для выгрузки сыпучих грузов также содержит по меньшей мере четыре вспомогательные лебедки 27, размещенные на раме 23 тележки и оснащенные оттяжными канатами 28, соединенными с крепежными элементами 29, имеющимися на верхней раме 3 вагоноопрокидывателя.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, показанном на фиг.4-6, предложенное устройство содержит четыре вспомогательных лебедки 27.
Указанные вспомогательные лебедки 27 расположены на раме 23 тележки симметрично относительно центральной вертикальной оси (Y-Y) вагоноопрокидывателя, а оттяжные канаты 28 расположены под углом к центральной вертикальной оси (Y-Y) вагоноопрокидывателя.
Крепежные элементы 29 для крепления оттяжных канатов 28 предпочтительно размещены на балке 4 верхней рамы 3 вагоноопрокидывателя симметрично относительно центральной оси (Y-Y) вагоноопрокидывателя.
Предложенное устройство содержит также систему управления вспомогательными лебедками 27 (на чертежах не показана). Система управления может быть расположена, например, в кабине управления 30, закрепленной на раме 23 крановой тележки 22. Система управления предусматривает возможность управления лебедками независимо друг от друга.
Система управления может работать как в автоматическом режиме, так и в режиме управления вручную, в зависимости от этапа разгрузки. Так при отклонении канатов грузовых полиспастов от вертикали, вызванном раскачиванием вагоноопрокидывателя или крутильными колебаниями система может автоматически управлять каждой из лебедок таким образом, что усилия в оттяжных канатах перераспределяются так, чтобы уменьшить это отклонение.
Алгоритм работы подобных систем управления, обеспечивающих гашение раскачивания груза, подвешенного к грузоподъемному устройству с помощью изменения натяжения канатов лебедок, известен и часто применяется в таких грузоподъемных устройствах как контейнерные перегружатели, козловые или мостовые краны. При этом величина отклонения канатов грузовых полиспастов от вертикали может быть определена, например, с использованием оптических датчиков, устанавливаемых на крановой тележке, по разности скорости сматывания (наматывания) оттяжных канатов лебедок, или с применением других известных в данной области техники методов.
Кроме того, система предусматривает возможность управления вспомогательными лебедками 27 с обеспечением малых (до 200-300 мм) перемещений вагоноопрокидывателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также разворота относительно центральной вертикальной оси (Y-Y) на величину до 3-5 градусов, что позволяет точно позиционировать вагоноопрокидыватель над груженым полувагоном в режиме доводки.
Предложенное устройство 21 для выгрузки сыпучих грузов из полувагонов работает следующим образом.
Устройство 21 для выгрузки сыпучих грузов подводят к полувагону, стоящему на рельсах, размещенных под грузоподъемным (мостовым или козловым) краном, перемещая крановую тележку 22 по рельсам крана.
После размещения вагоноопрокидывателя 1 над полувагоном, его начинают опускать на полувагон, приводя в действие грузоподъемные механизмы 25. В случае недостаточно точного позиционирования поворотного короба 2 вагонопрокидывателя над полувагоном, которое может воспрепятствовать размещению полувагона в указанном коробе, осуществляют управление вспомогательными лебедками 27, производя доводку взаимного расположения вагоноопрокидывателя и полувагона, за счет малых перемещений и поворотов вагоноопрокидывателя относительно его центральной вертикальной оси, добиваясь, таким образом, наиболее точного позиционирования поворотного короба 2 над стенками полувагона. Такая доводка осуществляется, предпочтительно, вручную для чего крановщик с помощью ручки управления задает величину и направление малого перемещения в результате чего система управления меняет величину натяжения в оттяжных канатах 28 и вагоноопрокидыватель 1 перемещается в сторону каната с большим усилием.
Затем поворотный короб 2 вагоноопрокидывателя опускают на полувагон для чего зажимы 15 отводят в габарит балок захватов 10, 11, обеспечивая, таким образом, свободный ход поворотного короба 2 в направлении сверху вниз вдоль кузова 20 полувагона. Поворотный короб 2 опускают на кузов 20 полувагона до тех пор, пока он не упрется в упоры 14 захватов 10, закрепленных на первой боковой раме 6.
После этого приводят в действие винтовые приводы 13 захватов 11 второй боковой рамы 7, которые в свою очередь воздействуют на захваты 11, вызывая их перемещение в поперечном направлении и подводя их к боковым сторонам кузова 20 полувагона. В результате перемещения захватов 11 кузов 20 прижимается к первой боковой раме 6 на участке ее утолщения 9, а упоры 14 захватов 11 упираются в верхнюю кромку боковой стенки кузова 20 полувагона.
Затем осуществляют крепление нижней части кузова 20 полувагона в поворотном коробе 2. Для этого зажимы 15 выводят из габаритов опорных балок, после чего посредством привода зажима подводят их к нижним опорным элементам конструкции полувагона, обеспечивая, таким образом, закрепление полувагона в поворотном коробе 2 вагоноопрокидывателя 1.
После выполнения вышеуказанных операций кузов стоящего на рельсах груженого полувагона надежно закреплен в поворотном коробе 2 вагоноопрокидывателя 1. После отсоединения кузова 20 полувагона от ходовых тележек вагоноопрокидыватель 1 вместе с закрепленным в нем кузовом 20 полувагона поднимают, приводя в действие грузоподъемные механизмы 25 крановой тележки, и переносят в зону разгрузки. При этом при перемещении устройства 21, содержащего груженый полувагон, по рельсам грузоподъемного крана система управления вспомогательными лебедками 27 работает таким образом, что при регистрации отклонения канатов полиспастов от вертикали, вызванном раскачиванием вагоноопрокидывателя или крутильными колебаниями, усилия в оттяжных канатах перераспределяются так, чтобы оказывать силовое воздействие в сторону уменьшения этого отклонения. Таким образом, за счет гашения колебаний и раскачивания вагоноопрокидывателя, содержащего груженый полувагон, удается быстро переместить груз к месту разгрузки.
После размещения вагоноопрокидывателя 1 с кузовом 20 полувагона над местом, в котором будет осуществляться разгрузка, приводят в действие поворотные средства 18, под действием которых поворотный короб 2 поворачивается относительно боковых стоек 5 верхней рамы 3 вокруг своей горизонтальной оси (X-X), благодаря чему высыпается имеющийся в полувагоне сыпучий груз.
На этом этапе разгрузки система управления вспомогательными лебедками 27 работает аналогичным образом, перераспределяя усилия натяжения в оттяжных канатах 28 в сторону уменьшения отклонения канатов полиспастов от вертикали, осуществляя, таким образом, гашение раскачивания вагоноопрокидывателя 1, что позволяет максимально быстро произвести разгрузку полувагона.
После полного опорожнения кузова 20 полувагона снова приводят в действие поворотные средства 18 для возвращения поворотного короба 2 в исходное положение.
Затем поворотный короб 2 с закрепленным в нем пустым кузовом 20 полувагона снова переносят в зону первоначального местонахождения полувагона, размещают на ходовых тележках и отсоединяют от кузова 20 полувагона.
Таким образом, в соответствии с настоящей полезной моделью предложено устройство для выгрузки сыпучего груза из полувагонов, обеспечивающее возможность перемещения груза в любое удобное место выгрузки с минимальными материальными затратами, в также максимальную производительность разгрузки за счет гашения раскачивания вагоноопрокидывателя, содержащего груженый полувагон и более точного позиционирования вагоноопрокидывателя над полувагоном.