Привод дозатора хоппер-дозатора

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту , в частности к приводу дозатора грузового вагона хоппер-дозатора.
Из предшествующего уровня техники известен хоппер-дозатор (Сычев В.П. Хоппер-дозаторы, Москва АИСнТ, 2011, С. 124), содержащий емкость в виде кузова с отверстиями для выгрузки сыпучего груза, установленного на раме вагона, опирающегося на ходовые тележки и разгрузочно-дозирующие механизмы, включая дозатор, перемещаемый по высоте и фиксируемый на заданной высоте. Механизм фиксации дозатора обеспечивает установку дозатора в транспортном и рабочем положении, на заданную отметку, соответствующую действительной высоте дозатора от уровня высоты головки рельсов (УВГР). Дозатор содержит подвижную раму, которая закреплена на четырех тягах подвесках, свободные концы которых шарнирно соединены с рычагом, который вторым концом закреплен на поворотном валу, установленном в подшипниках, установленных на раме вагона или кузове. Шток силового цилиндра соединен с рычагом и тягой направляющей, закрепленной на кузове, свободным концом, шарнирно соединенным с одним из вспомогательных рычагов, свободный конец которого соединен с винтом гайкой, маховиком и шкалой, фиксирующей перемещение гайки. При вращении винта посредством маховика, гайка устанавливается в заданное положение по высоте, отмечаемой на шкале. При перемещении штока силового цилиндра, соединенного с одной из тяг, дозатор перемещается на заданную гайкой высоту, опираясь стопорным рычагом на гайку стопор-фиксатора устройства фиксации дозатора на заданной высоте. Принято нормативными документами, что перемещение дозатора осуществляется, в пределах 300 мм, на отметке от +150 мм до -150 мм относительно головки рельсов. Отметки шкал стопор-фиксатора определяют положение дозатора по высоте для каждой стороны хоппер-дозатора относительно головок рельсов: с плюсом выше головок рельсов, с минусом - ниже. Поворот рычага и вала ограничивается одной из тяг, подвешенной шарнирно за рычаги.
Таким образом, привод дозатора включает закрепленный на кузове силовой цилиндр со штоком, кинематически связанный с элементами механизма перемещения и фиксации дозатора на заданной высоте, содержащими основные тяги, одна из которых закреплена одним концом на дозаторе (подвеска), и вторая закреплена одним концом на кузове (направляющая) таким образом, что вертикальные плоскости, проходящие через точки их крепления и продольную ось штока, размещены на расстоянии друг от друга при этом кинематическая связь свободных концов основных тяг, силового цилиндра и устройства фиксации дозатора осуществляется с помощью вспомогательных тяг, рычагов, валов и других элементов механической передачи.
Недостатком конструкции известного привода является сложность механической конструкции перемещения дозатора с наличием звеньев рычажной передачи. Также недостатком конструкции известного привода является низкий коэффициент полезного действия. Известно, что коэффициент полезного действия рычажной передачи зависит от размеров рычагов и расстоянии между точками приложения сил (Детали машин и основы конструирования// Рощин Г.И., Самойлов Е.А., учеб. для вузов М.: Дрофа, 2006 - 415 стр. - Высшее образование). Поэтому то обстоятельство, что тяги подвески, тяги направляющие и шток силового цилиндра размещены в разных вертикальных плоскостях, проходящих через точки крепления тяг и продольную ось штока цилиндра, определяет низкую величину КПД. Низкий коэффициент полезного действия (КПД) механизма привода и перемещения дозатора вызывает повышенный расход электроэнергии на выработку давления в воздушной магистрали; сложность конструкции привода дозатора, повышающая трудоемкость его обслуживания и длительность подготовки хоппер-дозатора к выгрузке и укладки балласта, и тем самым уменьшение времени полезной составляющей технологического перерыва («окна») при производстве путевых работ.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение коэффициента полезного действия (КПД), упрощение конструкции привода дозатора балласта, снижение трудоемкости его обслуживания и времени на подготовку к выгрузке и укладке балласта, увеличение времени полезной составляющей «окна», снижение энергозатрат на выработку сжатого воздуха в рабочей пневматической магистрали вагона.
Технический результат достигается тем, что привод дозатора хоппер-дозатора, содержащего кузов, установленный на раму, опирающуюся на ходовые тележки, содержащий множество тяг, одна из которых закреплена на дозаторе, а другая - на кузове, обеспечивает перемещение дозатора по высоте с помощью силового привода, содержащего силовой цилиндр, шток которого кинематически связан со свободными концами тяг и устройством фиксации дозатора на заданной высоте, при этом точка крепления по меньшей мере одной из тяг размещена в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось штока силового цилиндра. Но наиболее предпочтительней, если точки крепления обеих тяг будут располагаться в одной плоскости, проходящей через продольную ось штока силового цилиндра. Шток силового цилиндра может быть тягой, а цилиндр может быть двустороннего действия. Силовой цилиндр устанавливается на кузов, наиболее предпочтительный вариант, но может быть установлен также и на раму хоппер-дозатора. Крепление цилиндра может быть конструктивно выполнено с помощью кронштейна. Устройство фиксации может быть выполнено с механическим ограничителем перемещения, установленным на тяге или штоке, например в виде гайки или иных крепежных элементов (штифт, шплинт, шпонка, палец и т.п.). Наиболее простой в конструктивном исполнении вариант полая труба, в которую входит направляющая тяга или свободный конец штока цилиндра с нарезанной резьбой и гайкой, перемещение которой обеспечивает ограничение хода штока. Как вариант, в трубе и направляющей тяги делаются отверстия, соответствующие шагу установки дозатора по высоте, в которые вставляется палец. Устройство фиксации может быть также выполнено в виде системы клапанов, встроенных в силовой цилиндр, ограничивающий перемещение поршня, например с помощью игольчатого дросселя. Таким образом, размещение точек крепления тяг в плоскости, проходящей через продольную ось штока, обеспечивает повышение КПД привода и существенно упрощает конструкцию привода.
Техническое решение поясняется фигурами 1, 2, на которых показаны варианты устройства привода перемещения дозатора.
Вариант 1 поясняется фиг. 1 - вертикальная плоскость, проходящая через продольную ось симметрии штока цилиндра, проходит через точки крепления обеих тяг, что наиболее предпочтительно для достижения технического результата, повышения КПД. В этом случае целесообразно применить силовой цилиндр двойного действия.
Вариант 2 - плоскость, проходящая через продольную ось штока, проходит через точку крепления одной тяги, подвески, прикрепленной к дозатору, как показано на фиг. 2. В этом случае применяется цилиндр одинарного действия.
На фигурах приняты обозначения
1 - дозатор; 2- тяга-подвеска; 3-шток цилиндра; 4-цилиндр, 5 - узел крепления; 6 - кузов; 7 - корпус устройства фиксации дозатора на заданной высоте; 8, 9 - крепежные элементы (в частности, гайки); 10 - направляющая тяга; 11 - вспомогательный рычаг; Н - расстояние, на которое ограничивается перемещение дозатора.
Механизм работает следующим образом.
Дозатор 1, подвешенный на тягах подвесках 2, перемещением штока 3 силового цилиндра 4 перемещается на высоту, заданную технологическим процессом выгрузки и укладки балласта, и фиксируется на этой высоте с помощью гаек 8, 9 и тяги 10, на которой нарезана резьба. Допускается в корпусе 7 и тяге 10 выполнить отверстия по шкале отметок в диапазоне высот Н в соответствии с технологическим процессом. При этом корпус 7 может быть выполнен, например, в виде трубы. Корпус 7 крепится с помощью элемента 5 к кузову 6, но может быть установлен также на кронштейне, установленном на раме или кузове.
Рычаг 11 обеспечивает кинематическую связь штока 3 с тягой 10 (вариант 2). При варианте изготовления 2 применяется цилиндр одинарного действия. Силовой цилиндр 4 может также крепиться к кузову 6 крепежным элементом 5, или с помощью кронштейна к кузову, или раме хоппер-дозатора. Перемещением поршня цилиндра дозатор поднимается или опускается и закрепляется на заданной высоте, например с помощью двух гаек, при этом на направляющей тяги или свободном конце штока вне цилиндра нарезана резьба.
В транспортном положении при перемещении устройства к месту производства работ фиксация дозатора может выполняться несколькими независимыми друг от друга способами, например механическим закреплением тяги или штока дозатора и системой клапанов цилиндра, блокирующих перемещение поршня.
Таким образом, заявляемая конструкция позволяет повысить КПД привода и упростить конструкцию привода, снизить расход электроэнергии на выработку давления в воздушной магистрали, трудоемкость его обслуживания и время подготовки хоппер-дозатора к выгрузке и укладке балласта в сравнении с существующими конструкциями.