Машины для грузовой обработки вагонов

Для доставки и отправки грузов используются разнообразные типы вагонов, часто не соответствующие свойствам груза и климатическим условиям. Наибольшую трудность доставляет разгрузка полувагонов и крытых вагонов при работе с сыпучими грузами Слеживаемость, смерзаемость, липкость, появляющиеся в процессе перевозки под влиянием атмосферного воздействия, приводят к снижению производительности, простою дорогостоящего флота и техники привлечения для разгрузки ручного труда. Для облегчения грузовой обработки вагонов, устранения ручного труда создан парк вагонных машин и специальных устройств. Вагоноопрокидыватели находят широкое применение в специализированных портах для выгрузки сыпучих навалочных грузов, прибывающих в полувагонах.

Вагоноопрокидыватели являются самым мощным средством разгрузки вагонов с сыпучим грузом. Вагон вкатывается на платформу опрокидывателя и автоматически закрепляется на ней; после этого платформа поворачивается вокруг горизонтальной оси, наклоняя вагон вдоль или поперек оси пути, благодаря чему груз высыпается через торцовые или боковые стенки вагона. Соответственно с этим вагоноопрокидыватели могут быть разбиты на две основные группы: торцовые и боковые. Для разгрузки крытых вагонов применяются опрокидыватели комбинированного типа, которые производят наклон вагона в двух плоскостях — вдоль и поперек пути, заставляя груз высыпаться через открытые двери вагона.

Обычно вагоноопрокидыватели подают груз в подземный бункер или разгрузочную канаву, откуда он поступает на транспортер или забирается грейфером крана. Для разгрузки вагонов непосредственно в наземный бункер или же в трюм судна требуется опрокидыватель башенного типа, в котором платформа сначала поднимается на требуемую высоту, а затем производится наклон ее. Подобные опрокидыватели значительно тяжелее и дороже обычных и в настоящее время применяются весьма редко.

Вагоноопрокидыватели выполняются как стационарными, так и передвижными и находят широкое применение в портах. Производительность их достигает 30—50 вагонов в час и в значительной мере зависит от скорости маневровых работ с подвижным составом. Поэтому вагоноопрокидыватели обычно снабжаются толкателями или канатными маневровыми лебедками для втягивания и сталкивания вагонов. Для торможения и точной остановки вагона на опрокидывателях ставят так называемые тормозные замедлители (часто пневматические), представляющие собой балки, зажимающие колеса вагона. Существенное значение имеет ограждение вагонов от повреждений.

Торцовые вагоноопрокидыватели

Этот тип опрокидывателей требует наличия в вагонах откидной торцовой стенки, через которую мог бы высыпаться груз при наклоне вагона вдоль пути. Торцовые опрокидыватели преимущественно применяются для двухосных открытых вагонов и платформ. Характерные схемы торцовых опрокидывателей для разгрузки материала ниже уровня пути представлены на рис. 1. В большинстве случаев подъемное устройство располагается под платформой, что требует заглубления, величина которого иногда лимитируется уровнем грунтовых вод. Платформу можно поднимать выдавливанием вверх шарнирно соединенной с ней штангой, которая выполняется в виде гидравлического штока или качающегося шпинделя 1 (рис. 1 а), получающего поступательное движение от гайки, вращаемой двигателем 2. При ограничениях в размере выемки под опрокидывателем прибегают иногда к повороту его платформы по принципу эксцентриковой шайбы, как это показано на рис. 1, б; здесь между криволинейными частями платформы 1 и не подвижными наклонными направляющими 3 вдавливается система, состоящая из четырех катков 2, расположенных на одной оси, соединенной с поступательно движущейся гайкой, которая приводится в движение вращающимся шпинделем 4. Установленный на раме опрокидывателя поворотный круг 5 позволяет поворачивать вагон с тормозной будкой таким образом, чтобы эта будка не мешала разгрузке вагона; тот же эффект можно получить устройством поворотного крута на железнодорожных путях перед опрокидывателем. При невозможности устройства углубления под опрокидывателем наклон платформы производится канатом с расположением лебедки над поверхностью, земли, как это показано на рис. 1, в; это требует, однако, устройства специальной башни.

Рис. 1. Схемы торцовых опрокидывателей:

а — выдавливание штангой; б — выдавливание роликом;

в - канатный подъем; г - расчетная схема

Закрепление вагона на платформе опрокидывателя производится двумя способами: посредством крюков, захватывающих ось вагона (см. рис. 1, а), или посредством торцового бруса, в который упираются вагонные буфера. Последний способ не вызывает перенапряжения частей вагона, однако мешает высыпанию груза. Недостатком крюков является возможность возникновения значительных перенапряжений в осях и буксах, если материал вследствие слеживания или смерзания не высыпается при углах наклона 40—45°.

Резкого снижения усилия в крюке можно добиться при подъеме только задней оси вагона, когда передние колеса остаются на горизонтальном пути.

Для поворота платформы опрокидывателя (рис. 1, г) к ней необходимо приложить момент М относительно оси вращения О, который будет слагаться из момента М_П от собственного веса платформы G_П, момента М_в от собственного веса вагона G_B и момента М_Г от веса груза G_Г в вагоне. Вес груза G_Г и положение центра тяжести его будут изменяться по мере высыпания. Если обозначить через ρ₀ угол естественного откоса, а через ρ₁ угол трения груза о стенку вагона, то после открытия стенки материал займет в вагоне показанное на рисунке положение (при ρ = ρ₀) и будет постепенно высыпаться по мере увеличения угла φ; конец опоражнивания наступит при φ=ρ₀, когда соскользнет последний слой (при ρ₁>ρ₀) или даже целая масса груза (если ρ₁<ρ₀).

Определив для различных углов φ вес груза в вагоне G_Г и плечи сил G_Г, G_B и G_П относительно оси вращения О, можно построить кривые моментов при подъеме (М'=М_Г+М_в+М_п) и опускании (М» = Мв + М_П) платформы, которые имеют вид, показанный на диаграмме рис. 1, г; кривая моментов от груза М_Г и соответственно суммарная кривая М' имеют перелом в момент открытия стенки вагона (φ = φ₀), когда сразу высыпается часть груза. Наибольшие моменты М' и М» возникнут, естественно, в начале подъема и конце спуска, когда плечи сил G_Г, G_П и G_B будут максимальными. Площадь диаграммы моментов при подъеме представляет собой работу, затраченную на подъем платформы.

Существуют также катучие опрокидыватели, перемещающиеся по железнодорожной колее. Вагон посредством лебедки с канатом втягивается на платформу поворотной части опрокидывателя; после этого происходит поворот вагона поперек пути, наклон платформы и опорожнение вагона. Опорожненный вагон вновь разворачивается вдоль железнодорожного пути и скатывается в противоположную сторону; таким: образом, опрокидыватель, втягивая один вагон за другим, разгружает весь состав, находящийся на том же железнодорожном пути.