Без рубрики

Конструкция и расчет башенного вагоноопрокидывателя

Схема башенного вагоноопрокидывателя показана на рисунок 1.

Схема башенного вагоноопрокидывателя
Рисунок 1 — Схема башенного вагоноопрокидывателя

Толкатель 1 посредством электролебедки 2, блока 3 и троса 4 перемещает стрелой 5 вагоны 6 в корпус опрокидывателя 7. Вагон закатывается в люльку 8, где специальными устройствами закрепляется, и затем с помощью канатных устройств люлька с вагоном поворачивается в положение разгрузки. После разгрузки люлька занимает начальное положение. Разгруженный вагон освобождают от зажимов и следующим не разгруженным вагоном, с помощью толкателя, по скатам 9 перемещают из опрокидывателя.

Основу конструкции люльки (рисунок 2) составляют 1-образные балки 3. В нижней части люльки расположена тележка 4, на которой смонтированы железнодорожные рельсы. При начале поднятия вагона 1 в положение разгрузки (на угол 10 — 12°) тележка под действием пружины 5 перемещается влево и вагон упирается в привальную стенку 2. Стопо­рение вагона обеспечивается перемещением стойки 6 и упоров 7, 8, механизма зажима вагона.

Люлька башенного вагоноопрокидывателя
Рисунок 2 — Люлька башенного вагоноопрокидывателя

Схема механизма зажима вагона представлена на рисунки 3. При включении лебедки 3 канаты 2 прижимают упоры 1, 9 к вагону, закрепляя его к люльке. Одновременно канат 5 раскручивается с барабана, позволяя каретке 6 перемещаться влево и освобождать канат 7 для движения упоров к вагону. Для гашения возникающих колебаний применяются пружинные амортизаторы 4, 8.

Схема механизма зажима вагона
Рисунок 3 — Схема механизма зажима вагона

Привод механизма зажима выбирают с учетом необходимости поджатия упоров к вагону с 2-3-х кратным запасом из-за ударов в упоры вагона при опрокидывании.

Один из наиболее загруженных узлов вагоноопрокидывателя — механизм кантования люльки (рисунок 4).

Привод барабана 1 кантования люльки включает два 125кВт асинхронных двигателя МТ-73-10 для начального периода разгона и установившегося движения. В период торможения они отключаются и начинают работать два тормозных 75кВт генератора постоянного тока МП-72. Крайнее положение люльки фиксируется двумя тормозами.

В системе привода предусмотрена система блокировки, позволяющая при выходе из строя одного двигателя продолжать безопасную работу с другим двигателем с уменьшенной в два раза скоростью. Для минимизации расхода энергии при кантовке предусмотрена система из малых 2 и больших 3 противовесов. Ниже приводится расчет по методике:

Схема кантования люльки
Рисунок 4 — Схема кантования люльки

1. Из верхнего положения (φ ≥ 120°) противовесы возвращают люльку:

формула

2.  В нижнем положении противовесы не опрокидывают люльку, и

формула

3. Расход энергии кантования должен быть минимальным. При подъеме до 120° канаты для противовесов и для кантования идут в одну сторону, откуда

формула

При достижении 120-130° направления движения канатов кантования и блоков становятся разными, а следовательно изменяются величины натяжений:

формула

Из условия выбора противовесов следует необходимость минимизации коэффициентов Ψ1 и Ψ2Исследованиями  установлено, что Ψ1 = 1,1 — 1,2  и Ψ2 = 0,8 — 0,9 и (без учета потерь на блоках):

формула

Тогда при подъеме люльки с груженым вагоном до угла 120-130° момент кантования люльки будет больше момента противовеса. С 120-130°, наоборот, моменты противовесов превышают момент люльки с разгруженным вагоном (рисунок 5, а). При возврате люльки в исходное положение ее момент остается меньше момента противовесов (рисунок 5, б). Статический момент на барабане рассчитывается по формуле:

формула

Для расчетов динамических процессов пересчитывают полученные зависимости моментов углов поворота зависимостям их от времени. С этой целью ниже проводится определение кинематических* параметров.

График изменения момента на барабане при разгрузке (а) и возвращении люльки (б)
Рисунок 5 — График изменения момента на барабане при разгрузке (а) и возвращении люльки (б)

Угловые скорости барабана ωб и люльки ωл связаны между собой зависимостью  ωб =ωлh/Rи определяются за время Δt  углами поворота Δφб и   Δφл:ωб =Δφб/Δt  и  ωл = Δφл/ΔtОткуда  Δφб=Δφлh/R.

При условии равномерного движения люльки на каждом из m углов ее поворота на Δφ общий угол смещения барабана

формула

Построение зависимости момента от времени
Рисунок 6 — Построение зависимости момента от времени

С  помощью   полученных   соотношений    проводится   перестроение  зависимости  момента  на  барабане  Мб(φ)  на  Мб(t).   Это  перестроение  показано  на  рисунки  6 для  каждого  угла  поворота  φі (i = 1, 2, 3, 4…).   График скорости  φб(tобычно принимается трапецеидальным. При разгоне скорость возрастает линейно. На участке установившегося движения скорость постоянна. И на последнем участке поворота угловая скорость уменьшается до нуля.

По максимальному статическому моменту графика Мmах и угловой скорости ω барабана устанавливается статическая мощность одного двигателя для кантования:

формула

Статический момент на валу электродвигателя

формула

Условно считая момент инерции люльки с вагоном Jcp постоянным, определяем динамический момент на валу двигателя

формула

Приведенный к валу двигателя момент инерции

формула

С учетом динамических моментов нагрузочная диаграмма двигателя представлена на рисунки 7. На ней в периоды пуска и торможения к статическим моментам алгебраически добавляется динамическая составляющая:  М = Мсд.

Нагрузочная диаграмма двигателя
Рисунок 7 — Нагрузочная диаграмма двигателя

Проверка двигателя и генераторов на нагрев производится с помощью разбивки нагрузочной кривой на ряд участков, в пределах которых момент усредняется. Тогда для двигателей и генераторов вычисляются эквивалентные моменты по формулам:

формула

Относительная расчетная продолжительность включения, %, для двигателей и генераторов:

формула

Расчетный момент двигателя или генератора определяется по зависимости

формула

Окончательная проверка — выполняется ли условие Мр < Мн  (номинальный момент двигателя по каталогу).

Конечная проверка надежности двигателя — определение его перегрузки Мmах/Мн < λ,  где λ — допускаемый по каталогу коэффициент перегрузки.