Схема башенного вагоноопрокидывателя показана на рисунок 1.
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.
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.
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:
1. Из верхнего положения (φ ≥ 120°) противовесы возвращают люльку:
2. В нижнем положении противовесы не опрокидывают люльку, и
3. Расход энергии кантования должен быть минимальным. При подъеме до 120° канаты для противовесов и для кантования идут в одну сторону, откуда
При достижении 120-130° направления движения канатов кантования и блоков становятся разными, а следовательно изменяются величины натяжений:
Из условия выбора противовесов следует необходимость минимизации коэффициентов Ψ1 и Ψ2. Исследованиями установлено, что Ψ1 = 1,1 — 1,2 и Ψ2 = 0,8 — 0,9 и (без учета потерь на блоках):
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:
Для расчетов динамических процессов пересчитывают полученные зависимости моментов углов поворота зависимостям их от времени. С этой целью ниже проводится определение кинематических* параметров.
Угловые скорости барабана ωб и люльки ωл связаны между собой зависимостью ωб =ωлh/R1 и определяются за время Δt углами поворота Δφб и Δφл:ωб =Δφб/Δt и ωл = Δφл/Δt. Откуда Δφб=Δφлh/R.
При условии равномерного движения люльки на каждом из m углов ее поворота на Δφ общий угол смещения барабана
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(t) обычно 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:
Статический момент на валу электродвигателя
Условно считая момент инерции люльки с вагоном Jcp постоянным, определяем динамический момент на валу двигателя
Приведенный к валу двигателя момент инерции
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 = Мс +Мд.
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:
Относительная расчетная продолжительность включения, %, для двигателей и генераторов:
Расчетный момент двигателя или генератора определяется по зависимости
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.