С КОЛЬЦЕВЫМ ДВИЖЕНИЕМ

Область техники

Изобретение относится к грузовым транспортным системам с кол ьцевым движением использующим рельсовую путевую структуру, и может быть использовано в качестве магистрального транспортного устройства для непрерывного т ранспортирования кусковых и сыпучих грузов, в частност и - для перемещения породы из рудника или месторождения на расстояния повышенной протяжённости. Под "породой" в данном случае понимается весь свободный (несвязанный) материал, подлежащий удалению из рудника (карьера) и включающий как вскрышу, ак и полезные ископаемые (руду) и пустую породу.

Предшествующий уровень техники

Известен ленточный конвейер, содержащий раму средней части, состоящую из прогонов со стойками, бесконечно замкнутую на приводно и натяжном барабанах конвейерную ленту с опиранием грузонесущей ветви ленты на желобчатые роликовые опоры с изменяющейся геометрией [1].

Недостатком известного конвейера является увеличенна энергоёмкость транспортирования насыпных грузов и повышенная интенсивность износа конвейерной ленты при её взаимодействии с роликовыми опорами, формирующими поперечный профиль ленты увеличенной желобчатости, особенно при транспортировании крупнокускового груза.

Известна также транспортная система, которая содержит рельсовый нул ь, выполненный из полых рельсов цилиндрической формы, радиус которых меньше радиуса кривизны вогнутого обода контактирующего с ни колеса подвижной единицы, при это внутри рельса размещён предварительно напряжённый продольный элемент. Рельсы и обод колеса в приведенном техническом решении выполнены с определенным соотношением радиуса кривизны вогнутой поверхности обода колеса и радиуса внешней поверхности цилиндрического рельса. Пространство между внутренними стенками рельса и продольным элементом может быть заполнено материалом, расширяющимся при затвердевании [2].

Недостатком указанной путевой структуры является относительно высокая её стоимость при применении в транспортных устройствах для транспортировки грузов на небольшие расстояния.

В настоящее время широкое распространение получили ленточно- канатные конвейеры. Их достоинствами является: большая дл ина в одном ставе и длительный срок службы ленты; низкий коэффициент сопротивления движению; меньшие по сравнению с ленточными конвейерами удельные затраты энергии и металлоёмкость линейной части. Ленточно-канатные конвейеры могут успешно конкурировать с ленточными конвейерами при производительности 500- 3000 т/ч и больших расстояниях транспортирования.

Так, например, известен ленточно ^. канатный конвейер, включающий раму, загрузочное и разгрузочное приспособления, бесконечно замкнутую в вертикальной плоскости на барабанах конвейерную ленту, два бесконечно замкнутых на приводных, натяжных и отклоняющих шкивах гибких элемента в виде тягово-несущих стальных проволочных канатов круглого поперечного сечения с возможностью онирания на них бор тов конвейерной ленты, дисковые ролики с возможностью онирания на них канатов [3].

Недостатками известного конвейера является сложность конструкции, вызванная раздельным замыкание ленточного и канатного контуров и значительным количеством отклоняющих шкивов для тяговых канатов, наличием сложных систем натяжения тяговых канатов, ограничение площади поперечного сечения транспортируемого груза из-за незначительного прогиба конвейерной ленты в пролёте между тяговыми канатами, что снижает несущую способность ленты и производительность конвейера.

Известен принятый за прототип конвейер фирмы Догательмайер ленточно-канатного т ипа, оборудованы?! плоской транспортной лентой с рифлёными бортами, идущей по путевой структуре над местностью на высоких опорах, расположенных на расстояниях до 1500 м. В плоскую транспорт ную ленту вмонтированы поперечные балки на концах которых расположены несущие ходовые колеса с боковыми ребордами, которые контролируют положение транспортной ленты на несущей путевой структуре. Каждый из участков (верхнего и нижннего) транспортной ленты роликами опирается на путевую структуру, в качестве которой используют несущие канаты. Лента выполняет тяговую функцию. Опоры, расположенные в местах, г де возможны просадки почвы, предусмотрены на регулируемых растяжках. Благодаря разворачиванию ленты после разгрузочного барабана на 180°, где незагруженная лента поворачивается пустой стороной вверх и возвращается на опоры по линии, предотвращается загрязнение трассы. Приводы расположены только на погрузочной и разгрузочной станциях [4].

Однако в известной конструкции не в полной мере используются возможности технического решения в област и повышения тягового усилия, которое в указанном варианте ограничено прочностью транспортной ленты. По этой причине, из-за фрикционного характера передачи рабочего усилия от приводных барабанов к транспортной ленте, возникает её преждевременный износ. Наличие дополнительных рифлёных бортов значительно повышает стоимость наиболее уязвимого элемента конструкции - транспортной ленты. Характер приводов и их расположение ограничивают эксплуатационные характеристики и эффект ивность транспортной системы в целом.

Существенные ограничения, препятствующие широкому применению таких транспортеров, связаны и с условиями работы в карьерах и на рудниках. Как извес тно их работа в указанных условиях сопровождается образованием большого количества ныли и грязи, которые, смешиваясь с водой, попадают внутрь механизмов и покрывают слоем пыли и грязи всё находящееся в руднике оборудование. Смесь пыли и трязи с водой фактически представляет собой естественную и очень эффективную смазку. При попадании такой смеси на транспортерную ленту эффективность работы перемещающих ленту барабанов заметно снижается, что ведёт к существенному снижению производительности, а также надёжности и долговечности работы транспортного комплекта, при значительном ограничении расстояния перемещения груза на одном ставе путевой структуры.

В основу изобретения положена задача достижения следующих технических целей:

- повышение надёжности и долговечности работы транспортного комплекса;

- повышение длины и жёст кости участка става путевой структуры от погрузки до разгрузки;

обеспечение повышения производительности транспортного комплекса.

Раскрытие изобретения

Технические цели в соответствии с задачами изобретения достигаются посредст вом грузового транспорт ного комплекса Юиицкого е кольцевым движением, содержащего каркас с путевой структурой, оборудованной зонами погрузки и разгрузки, а также разворот ными узлами, кузов, образованный несущей ленточной частью, снабжённой армирующими элементами и равномерно распределёнными и закреплёнными по длине кузова поперечными осями, оснащёнными по обеим сторонам колёсами, и приводной механизм, связанный с кузовом, при этом путевая структура включает рельсовые нити, содержащие предварительно напряжённые в продольном направлении силовые органы рельсовых нитей и корпус с поверхностью качения для колёс, а несущая ленточная часть кузова содержит продольно расположенный силовой орган кузова, предварительно напряжённы продольным растягивающим усилием F, Н, определяемым соотношением:

0,05 < F/F < 0,75, где Го, Н, - разрывное усилие несущей ленточной части кузова, причём приводной механизм выполнен во взаимодействии с размещёнными на кузове тяговыми ус тройствами, связанными е силовым органом кузова, а также опорные балки, имеющие желобчат й профиль и расположены с шагом L, м, при этом значения соотношений глубины Я, м, желобчатого профиля, ширины 5, м, несущей ленточной части и шага L, м, расположения опорных балок определяются зависимостями:

0,05 < H/S< 0,75,

0, 1 < S/L < 1 , а разворотные узлы выполнены радиусом R, м, определяемым зависимостью:

2 < R /L < 1 00, причём рельсовые нити на разворотным узле выполнены с наклонным участком, обеспечивающим наклон кузова в поперечном направлении под углом уЛ находящимся в пределах:

45 < у < 120,

при этом усилия, действующие на кузов в процессе движения, имеют результирующую силу, направленную к касательной, проведенной к поверхностям качения рельсовых нитей в поперечном сечении путевой структуры под утлом а, °, находящимся в пределах:

0 < а < 85,

а зона разгрузки расположена на наклонном участке разворотного узла пут евой структуры.

Достижение технической цели обеспечивается также и тем, что перед зоной разгрузки рельсовые нити выполнены с проти вонакл ном в направлении, противоположном направлению выгрузки, под углом Д у находящимся в пределах:

5 < b < 30

Указанный результат достигается также и тем, что опорная балка представляет собой ось колёсной пары.

Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, что несущая ленточная часть выполнена многослойной.

Достижение указанного результата обеспечивается также и тем, что, по меньше мере один слой несущей ленточной части снабжён армирующими элементами. Указанный результат достигается также и тем, что, по меньшей мере со стороны грузонесущей поверхност и несущей ленточной части, по меньшей мере один её слой с армирующими элементами выполнен в виде брекерной прокладки.

Решение поставленной задачи обеспечивается также при условии, иго продольно расположенный силовой орган кузова выполнен в виде продольно расположенных силовых элементов, поперечно связанных между собой.

Указанный результат достигается также и гем, что но меньшей мере в одном слое несущей ленточной части в качестве армирующих элементов размещены силовые элементы.

В соответствии с техническими требованиями целесообразно, чтобы колёса имели двухребордный или одноребордный профиль.

Достижение указанного результата обеспечивается также и тем, что приводной механизм выполнен в виде несущей рамы с установленным на ней приводным агрегатом, связанным с двигателем.

Указанный результат достигается также при условии, что приводной агрегат: снабжён приводным устройст вом с установленными на нём с возможностью регулирования приводного усилия тяговыми зацепами.

Целесообразно над путевой структурой на каркасе закрепить защитный кожух.

Краткое описание чертежей

Сущность настоящего изобретения поясняется при помощи чертежей фиг.1 -- фиг. 14, на которых изображено следующее:

фиг. ! - схематичное изображение путевой структуры грузового транспортного комплекса Юницкого с кольцевым движением - общий вид (вариант исполнения);

фиг.2 - схематичное изображение фрагмента движения кузова на разворотном узле в зоне разгрузки (вариант исполнения); фиг.З схематичное изображение фрагмента кузова (вариант исполнения);

фиг.4 - схематичное изображение поперечного разреза кузова (вариант исполнения);

фиг.5 - схематичное изображение поперечного разреза кузова с опорной балкой в виде оси колёсной пары (вариант исполнения);

фиг.6 - схематичное изображение распределения колёсных нар на кузове вдоль рельсовой ниш путевой структуры (вариант исполнения);

фиг.7 - схематичное изображение приводного механизма (фрагмент); фиг.8 - схематичное изображение поперечного сечения несущей ленточной части кузова (вариант исполнения);

фиг.9 - схематичное изображение поперечного сечения колеса (вариант исполнения);

фиг.10 - схематичное изображение поперечного разреза рельсовой нити ( вариант испол нени ) ;

фиг. И, фиг.12 и фиг.13 - схематичное изображение колёсных пар (вар и анты исполнения);

фиг.14 - схематичное изображение распределения усилий в процессе движения загруженного кузова по путевой структуре.

Позиции на рисунках;

1 - каркас;

2 - путевая структура;

3 - кузов;

4 - приводной механизм;

5 - несущая ленточная част ь;

6 - армирующий элемент;

7 - поперечная ось;

8 - колесо;

9 - колёсная пара;

10 - рельсовая нить; 1 1 - силовой орган (рельсовой нити);

1 1.1 - силовой элемент (силового органа рельсовой нити);

12 - протяжённый полый корпус (рельсовой нити);

13 - твердеющий материал;

14 - груз;

15 - продольно расположенный силовой орган (кузова);

15.1 - продольно расположенный силовой элемент (силового органа кузова);

16 - тяговое устройство;

17 - приводное устройство;

18 - тяговый зацеп;

19 - бобышка;

20 - опорная балка.

А - зона погрузки;

В - зона разгрузки;

С - разворотный узел;

Е - поверхность качения;

L, м, - шаг расположения опорных балок;

Н, м, - глубина желобчатого профиля;

5', м, - ширина несущей ленточной части;

?, м, - радиус разворотного узла;

Ri, м, - радиус кривизны поверхность качения колеса;

Ко, м, - радиус кривизны поверхнос ть качения рельсовой ни т и;

h, м, - высота реборд колеса;

V, мф - свободный от силовых элементов объём корпуса рельсовой нити;

Р, Н, - приводное усилие;

G, Н, - вес кузова;

Ru, I L - сила упругости;

11. - реакция опоры;

Ra, Н. - цешробежная сила;

Т, Н, - результирующая сила; ^у , - угол наклона рельсовые нити на разворотн м узле;

а , ~ угол наклона результирующей силы к касательной, проведенной к поверхностям качения рельсовых нитей;

f-°, ~ угол наклона внутренней поверхности реборды колеса к плоскости поверхности качения рельсовой нити;

b, °, - угол противонаклоиа рельсовой нити перед зоной разгрузки.

Вариан ты осуществления изобре тения

Сущность изобретения более подробно заключается в следующем.

Предлагаемый грузовой транспортный комплекс Юницкого с кольцевым движением (см. фиг Л и фиг.2) содержи т каркас 1 с путевой структурой 2, оборудованной зонами погрузки А и разгрузки В, а также разворотными узлами С, кузов 3 и приводной механизм 4, связанный с кузовом 3.

Кузов 3 образован несущей ленточной 5 частью, снабжённой армирующими элементами 6 и равномерно распределёнными и закреплённы и по длине кузова 3 поперечными осями 7, оснащёнными по обеим сторонам колёсами 8 и образующими колёсные пары 9 (см. фиг.2 - фиг.8).

Каркас 1 с пу тевой структурой 2, в зависимости от особенностей рельефа местности, проектных параметров и технической целесообразности, могут имет ь различные конструктивные оформления, например, - в виде стальных и железобетонных столбчатых и/или каркасных сооружений с различными извест ными вариантами исполнения предварительно напряжённой путевой структуры, и, например, могут быть выполнены эстакадного тина с предварительно напряжённой ферменной путевой структурой 2.

Путевая структура 2 включает рельсовые нити 10, содержащие предварительно напряжённые в продольном направлении силовые органы 1 1 и корпус 12 с поверхностью качения Е для колёс 8 (см. фиг.9 и фиг.10).

При этом силовые органы 1 1 рельсовых нитей 10 выполнены в виде предварительно напряжённых в продольном направлении силовых элементов 11.1, которые как правило, располагают в корпусах 12, которые в свою очередь выполняют полыми и протяжёнными и в которых свободный от силовых элементов 1 1.1 объём F, м 2 заполнен твердеющим материалом 13.

В соответствии с любым из неограниченных вариантов применения твердеющего материала 13, в качестве такового в зависимос ти от проектного решения, используют составы на основе полимерных связующих композитов, цементные смеси (см. фиг.10) и/или аналогичные твердеющие материалы.

В результате обеспечиваю! омоноличивание рельсовых нитей 10 путевой структуры 2, осуществляя, тем самым, передачу и перераспределение внешних нагрузок и усилий на все силовые элементы 11.1 рельсовых нитей 10, что в значительной степени позволяет увеличить изгибную жёсткость, ровность и прямолинейность протяжённого полого корпуса 12 рельсовой нити 10 (см. фиг.4, фиг.5, фиг.10 и фиг.11) и путевой структуры 2 в целом.

При тако исполнении протяжённый полый корпус 12 выполнен с сопряжённой с ним поверхностью качения Е для колёс 8.

Кроме того, возможно бескорпусное исполнение рельсовой нити 10 (на рисунке не показано), которая в этом случае представляет собой предварительно напряжённую протяжённую силовую структуру, состоящую из одного или нескольких предварительно напряжённых в продольном направлении силовых органов 11.

Выполнение путевой структуры 2 грузового транспортного комплекса на базе рельсовых нитей 10 с предварительно напряжёнными в продольном направлении силовыми органами 1 1 позволяет достигнуть существенных преимуществ по сравнению с известными техническими решениями.

Применение для путевой структуры 2 рельсовых нитей 10 инновационной модификации - в виде предварительно напряжённой в продольном направлении конструкции позволяет обеспечить прямолинейность рельсовых нитей 10, повысить грузоподъёмность путевой структуры 2, а, следовательно, и -· производительность всего комплекса при снижении общей материалоёмкости и, практически неограниченным по протяжённости плечом транспортировки груза 14 на одном ставе пу тевой структуры 2 от зоны его погрузки А до зоны разгрузки В.

Кузов 3 и непосредственно его несущая ленточная 5 часть, аналогично рельсовым нитям 10, содержи! продольно расположенный силовой орган 15, который является одним из основных элементов кузова 3 и может быть выполнен в виде продольно расположенных силовых элемен тов 15.1, поперечно связанных между собой.

Несущая лен точная 5 част ь, продольно расположенный силовой орган 15 и поперечные оси 7, оснащённые по обеим сторонам колёсами 8 и образующие колёсные пары 9, объединены между собой в единое целое, - кузов 3, который установлен на поверхности Е качения и взаимодействует через неё с предварительно напряжёнными в продольном направлении рельсовыми нитями 10 путевой структуры 2.

Продольно расположенный силовой орган 15 может быть связан любыми известными средствами и методами как с несущей ленточной 5 частью, так и с колёсной парой 9 кузова 3. Так продольно расположенный силовой орган 15 може быть завулканизирован (см. фиг.8) в несущую ленточную 5 часть (в различные её слои и области), а также может быть размещён, например, в соответствующем пазу и/или отверстии в несущей ленточной 5 части и зажат в ней при помощи любого известного прижимного устройс ва (на рисунках не показаны). Несущая ленточная 5 часть может просто опираться, например, лежать на двух продольно расположенных силовых органах 15, размещённых по её бокам, или продольно расположенный силовой орган 15 может быть связан с несущей ленточной 5 частью через закладные элементы (на рисунках не показаны), встроенные в неё.

В тоже время, продольно расположенный силовой орган 15 кузова 3 может быть выполнен в виде продольно расположенных силовых элемен тов 15.1, поперечно связанных между собой.

Таким образом продольно расположенный силовой орган 15 воспринимает приводное усилие Р Н, от приводного механизма 4 через тяговые устройства 16, выполненные на кузове 3 и связанные с продольно расположенным силовым органом 15 (см. фиг.4, фиг.5 и фиг.8). В результате - приводное усилие Р, Н, от приводного механизма 4 равномерно перераспределяю! по всей длине кузова 3.

При этом продольно расположенны силовой орган 15 несущей ленточной 5 части кузова 3 выполнен предварительно напряжённым продольным растягивающим усилием F\ Н, определяемым соотношением:

0,05 < F/FoS O S (1 )

где Fo, Н, - разрывное усилие несущей ленточной 5 наели кузова 3.

Указанные значения соотношения ( 1 ) выделяю! оптимальный диапазон продольного растягивающего усилия продольно расположенного силового органа 15 кузова 3 и позволяют без особых трудностей обеспечить эксплуатационные характеристики его несущей ленточной 5 части, предусматривающих формирование оптимального профиля кузова 3 и его требуемый технологический прижим: к рельсовой нити 10 путевой структуры 2. В итоге - обеспечивают расчётную производительность и динамику выгрузки груза 14.

Если соотношение (1) будет меньше 0,05, то невозможно обеспечить формирование кузова 3 требуемой формы и жёсткости, что ведёт к потерям груза 14 при его транспортировке.

Если отношение (1) будет больше 0,75, то возрастает вероятность возникновения перенапряжений в несущей ленточной 5 части кузова 3, в частности, - на боковых кромках кузова 3 на разворотных узлах С, что ведёт к снижению надёжности и долговечности кузова 3 и излишнему повышению материалоёмкости каркаса 1 всего транспортного комплекса.

В соответствии с любым из неограниченных вариантов исполнения предлагаемого грузового транспортного комплекса, силовые органы 10 и 15, соответственно рельсовых нитей 10 и кузова 3, как отмечалось выше, являются одним из основным элемент м путевой структурой 2 и кузова 3. Указанные силовые органы 11 и 15, по технической целесообразности, могут быть выполнены в виде объединённых в силовую структуру предварительно напряжённых в продольном направлении соответствующих силовых элементов 11.1 и 15.1 в виде витых, и/или невитых канатов, тросов, проволок, лент и и/или других протяжённых элементов из любых прочных материалов.

В любом из неограничивающих вариантов реализации заявленного грузового транспортного комплекса Юницкото с кольцевым движением на каркасе 1 с путевой структурой 2 установлен, но меньшей мере один приводной механизм 4, связанный с кузовом 3 посредством взаимодействия с тяговыми устройствами 16, выполненными на кузове 3 и воспринимающими приводное усилие Р, Н. (см. фит. 7).

Увеличение количества установленных на транспортном комплексе приводных механизмов 4 позволяет увеличить до требуемого значения производительность и дальность транспортировки груза 14 при одно ставе транспортного комплекса.

Приводной механизм 4, в зависимости от проектного решения, может быть выполнен любым, выбранны из числа извест ных, обеспечивающих передачу приводного усилия Р, Н, на тяговые устройства 16.

^' Гак, например, приводной механизм 4 может быть выполнен как отдельный узел в виде закреплённой на каркасе 1 несущей рамы с установленным на ней приводным агрегатом, связанным с двигателем (на рисунках не показаны).

Привод приводного механизма 4 обеспечивается любы из известных типов двигателей с соответствующими трансмиссией и приводом на приводной агрегат.

Вариант исполнения фрагмента приводного механизма 4, позволяющего понять принцип его действия, приведен на фиг.7. Приводной агрегат приводного механизма 4 снабжён приводным устройством 17 с· установленными на нём с возможностью регулирования приводного усилия /\ Н, тяговыми зацепами 18 (см. фиг. 7).

Тяговые зацепы 18 приводного устройства 17 приводного механизма 4 установлены с возможностью движения вдоль путевой структуры 2 и одновременного взаимодействия с тяговыми устройствами 16.

Целесообразно, чтобы тяговые устройства 16, воспринимающие приводное усилие Р, Н, были расположены равномерно вдоль продольных краев кузова 3. Это обеспечит равномерность распределения приводного усилия /\ Н, в любом поперечном сечении кузова 3 и отсутствие в нём, на перегоне между зонами погрузки Л и разгрузки В груза 14, паразитных сдвигающих напряжений, что обеспечит сохранность груза 14 при его транспортировке.

Очевидным вариантом места расположения тяговых устройств 16, воспринимающих приводное усилие Р, Н, является колёсная пара 9. При этом тяговые устройства 16 могут быть выполнены в виде любых известных элементов конструкций, осуществляющих передачу движения по заданной траектории от одного объекта другому. В качестве таковых, например, могут быть использованы бобышки 19 на поперечных осях 7 колёсной пары 9 кузова 3, обеспечивающие взаимодействие колёсной пары 9 и кузова 3 в целом с тяговыми зацепами 18 приводного механизма 4.

Целесообразно, чтобы тяговые устройства 16, одновременно воспринимающие приводное усилие Р. Н, были расположены, по меньшей мере на двух колёсных нарах 9. Это позволяет обеспечить формирование требуемого рабочего натяжения в несущей ленточной 5 част и кузова 3, а также плавную и эффективную работы всего грузового транспортного комплекса.

Альтернативным: видом исполнения грузового транспортного комплекса является размещение вдоль путевой структуры 2 нескольких согласованных между собой приводных механизмов 4 (на рисунках не показаны). Эго позволяет в значительной степени повыси ть длину и жёсткост ь става путевой структуры 2 1 зоны погрузки А до зоны разгрузки В до ста километров и более.

При этом кузов 3, образованный несущей лен точной 5 частью, снабжённой армирующими элементами 6 и равномерно распределёнными и закреплёнными по длине кузова 3 поперечными осями 7 в виде колёсных пар 9, содержит также опорные балки 20, которые могут быть выполнены в виде поперечных осей 7 колёсных пар 9. Важным обстоятельство является то, что профиль кузова 3 сформирован опорными балками 20, и/или грузом 14, и/или продольно расположенными силовыми органами 15. что является существенным преимуществом относительно известных технических решений и позволяет сформировать высокоустойчивый кузов за счёт упругости продольно расположенного силового органа 15 кузова 3, выполненного предварительно напряжённым продольны растягивающим усилием F, II.

Для формирование профиля кузова 3 целесообразно чтобы опорные балки 20 были выполнены желобчатой формы и расположены с шагом L. м, (см. фиг.З - фиг.7 и фиг.1 1} при этом значения соотношений глубины Н, м, желобчатого профиля, ширины S, м, несущей ленточной 5 част и и шага /.. м, расположения: опорных балок 20 определяются зависимостями:

0,05 < H/S < 0,75, (2)

0,1< S/L < 1 (3)

При выполнении профиля кузова 3 желобчатой формы е глубиной Н, м, профиля и шириной S, м, его несущей ленточной 5 части со значениями, соответствующими соотношению (2), удаётся достаточно просто обеспечить требуемую форму кузова 3.

Если соотношение (2) будет меньше 0,05, то для обеспечения расчётной производительност и т анспортировки груза 14 потребуется несущая ленточная 5 часть значительной шириной 5, м, что ведёт к существенному повышению стоимости как отдельных элемен тов, гак и транспортного комплекса в целом.

Если соотношение (2) буде больше 0,75, то наблюдается возникновение недопустимых потерь груза 14 в процессе его транспортировки. Указанные в соотношения (3) значения ширины S, м, несущей ленточной 5 части и шага L, м, расположения опорных балок 20 выделяют оптимальный диапазон этих размеров.

ЕСЛИ соотношение (3) будет меньше 0, 1 , то снижается производительность транспортного комплекса.

Если соотношение (3) будет больше 1, то сущест венно и необосновано возрастают издержки из-за повышения материалоёмкости общего количества колёсных пар 9 кузова 3 транспортного комплекса.

Для обеспечения надёжной и долговечной работы транспортного комплекса целесообразно чтобы разворотный узел С путевой структурой 2 был выполнен радиусом R, м, (ем. фит.1) определяемым зависимостью:

2 < R /L < 100 (4)

При выполнении разворотного узла С пулевой структур 2 по радиусу R, м, без труда удаётся оптимизировать технические параметры и материалоёмкость, а, следовательно, - и стоимость путевой структуры 2.

Если соотношение (4) будет меньше 2, то для обеспечения прочности на разворотном узле С каркаса 1 путевой структуры 2 потребуются существенные издержки для увеличения прочности всех его элементов, включая фундаменты и комплектующие конструктивные элементы.

Если соотношение (4) будет больше 100, то разворотный узел С займёт значительную территорию и, в итоге - необоснованно возрастет материалоёмкость каркаса 1 путевой структуры 2 на этом участке транспортного комплекса.

Для обеспечения высокой производительности и автоматизации процесса разгрузки целесообразно чтобы путевая стру ктура 2 на разворотным узле С была выполнена с возможностью наклона кузова 3 в поперечном направлении (см. фиг.1 и фиг.2) под углом у, ⁰ , находящемся в пределах:

45 < у < 120 (5) При выполнении пу тевой структуры 2 на разворотным узле С с возможностью наклона кузова 3 в поперечном направлении под углом g, удаётся оптимальным образом организова ть процесс- разгрузки.

ЕСЛИ значение угла у, ⁰ , указанное в пределах (5) будет меньше 45, то не обеспечивается полная выгрузка груза 14 в выделенной зоне его разгрузки 5, что ведёт к потерям груза 14.

Если значение угла g, указанное в пределах (5) будет больше 120, то для обеспечения надёжности работы транспорт ного комплекса и исключения возникновения отрыва колёс 8 колёсных нар 9 от рельсовых нитей 10 на разворотным узле С потребуется значительное увеличение продольного растягивающего усилия F, Н, силового органа 15 кузова 3, что, в свою очередь ведет к неоправданному и существенному повышению стоимости и материалоёмкости всего транспортного комплекса.

Кузов 3 должен быть выполнен таким образом, чтобы усилия, действующие на него в процессе движения формировали результирующую силу Г, Н, направленную к касательной, проведенной к поверхностям качения Е рельсовых нитей 10 в поперечном сечении пу тевой структуры 2 (ем. фиг Л 4) под углом «, находящимся в пределах:

0 < а < 85 (6)

Если значение утла а. °, указанное в пределах (6) будет меньше 0, то для обеспечения соответствующего вектора результирующей силы Т , Н, потребуется значительное увеличение продольного растягивающего усилия F, Н, силового органа 15 кузова 3, что, как уже отмечалось выше, - ведет к неоправданному и существенному повышению стоимости и материалоёмкости всего транспортного комплекса.

Если значение угла а, указанное в пределах соот ношение (6) будет? больше 85. то возрастает вероятность отрыва и/или схода колёсных нар 9 кузова 3 от рельсовых нитей 10, что недопустимо.

Расположение зоны разгрузки В на наклонном участке разворот ного узла С путевой структуры 2 позволяет достигнуть существенных преимуществ по сравнению с известными техническими решениями. Так, например, указанное исполнение предлагаемого грузового транспортного комплекса обеспечивает движение кузова 3 по рельсовым нитям 10 путевой структуры 2 в обратном направлении в рабочем положении, что позволяет использовать обратную вет вь путевой структуры 2 для встречной транспортировки необходимых грузов (на рисунках не показаны).

Кроме этого указанное исполнение каркаса 1 и рельсовых нитей 10 путевой структуры 2 является в значительной степени универсальным и позволяет альтернативно использовать их для транспортировки различных грузов при помощи автономных навесных и/или подвесных грузовых транспортных средств (на рисунках не показаны), выполненных в виде, например, вагонеток, что позволит расширить технические и технологические возможности использования несущих конструкций предлагаемого транспортного комплекса.

Для снижения силовых нагрузок на каркас 1 и путевую структуру 2 транспортного комплекса целесообразно зону разгрузки В расположить на наклонном участ ке разворотного узла С путевой структуры 2 таким образом, чтобы, перед зоной разгрузки В рельсовые нити 10 были выполнены с противонаклоном в направлении, противоположном направлению выгрузки (см. фиг.2), под углом находящимся в пределах:

5 < b < 30 (7)

Выполнение угла b, противонаклона рельсовых нитей 10 перед зоной разгрузки В в указанных пределах (7) без труда позволяет компенсировать воздействие боковой сдвигающей нагрузки, вызванной центробежной силой Ra, Н, что позволяет повысить устойчивость кузова 3 на рельсовых нитях 10 нулевой структуры 2 и уменьшить износ колёс 8 колёсных пар 9 кузова 3 и рельсовых нитей 10.

Если значение угла b, указанное в пределах (7) будет меньше 5, то, как показали испытания транспортного комплекса, не удаётся существенно компенсировать воздействие боковой сдвигающей нагрузки, вызванной центробежной силой Ra, Н, на колёсные пары 9 кузова 3, в результате чего наблюдается интенсивный износ колёс 8 и рельсовых нитей 10.

Если значение угла _% указанное в пределах (7) будет больше 30, то возможны непредвиденные и недопустимые потери груза 14 вне зоны разгрузки В.

Несущая ленточна 5 часть кузова 3 выполнена многослойной. Это позволяет повысить её надёжность, прочность и эксплуатационные характеристики.

При этом по меньшей мере один её слой снабжена армирующими элементами 6.

Кроме того, по меньшей мере со стороны грузонесущей поверхности несущей ленточной 5 част и кузова 3, по меньшей мере, один её слой с армирующими элементами 6 (см. фиг .8) выполнен в виде брекерной прокладки.

Целесообразно чтобы продольно расположенный силовой орган 15 несущей ленточной 5 части кузова 3 был выполнен в виде продольно расположенных силовых элементов 15.1 , поперечно связанных между собой.

Размещение по меньшей мере в одном слое несущей ленточной 5 части кузова 3 в качест ве армирующих элементов 6 силовых элементов 15.1 позволяет, наряду с вышеизложенными техническими особенностями изготовления несущей ленточной 5 части кузова 3, обеспечить требуемые эксплуатационные характеристики и конструкт ивные параметры кузова 3 предлагаемого транспортного комплекса.

В ряде альтернативных вариантов исполнения колёсной пары 9 кузова 3, колёса 8 имеют двухребордный профиль (см. фиг 9).

При этом в ряде случаев практической реализации колёса 8 могут иметь о д н оребор д ны й п рофил ь .

При выборе такого конструктивного решении, в некоторых случаях практической реализации, на колёсной паре 9 с колёсами 8 одноребордного профиля, реборды выполнены на внешней стороне каждого колеса 8 (см. фиг.11). Альтернативно на колёсной паре 9 с колёсами 8 одноребордного профиля реборды могут быть выполнены на внутренней стороне каждого колеса 8 (см. фиг. ! 2).

Достижение технических целей обеспечивается также и тем, что колеса 8 колёсной нары 9 имеют разный профиль (см. фиг. ! 3).

В зависимости от проектного решени одно колесо 8 колёсной пары 9 может иметь двухребордный, а второе - одноребордный профили.

Альтернативно одно колесо 8 колёсной нары 9 может иметь двухребордный, а второе - безребордный профили.

Оптимизация параметров качения колёсных нар 9 кузова 3 по рельсовым нитям 10 достигается за счёт выполнения радиуса R,. м, кривизны поверхности качения Е колеса 8 в пределах, определяемых соотношением:

0,01 < (Rr- Ro) /Ro< \ , (8)

где R, ~ радиус кривизны поверхности качения Е рельсовой нити 10.

Выполнение радиуса R;, м, кривизны поверхности качения Е колеса 8 в диапазоне значений, указанных в соотношении (8) позволяет оптимизировать процесс качения колёсных пар 9 кузова 3 но рельсовы нитям 1 .

Если соотношение (8) будет меньше 0,01, то площадь поверхности контакта "колесо - рельсовая нить" будет достаточно большой и криволинейной, что приведёт к повышению величины трения качения и к повышенному износу колёс 8 и рельсовых нитей 10.

Если же эго соотношение (8) будет больше чем 1, то площадь контакта будет очень малой, что будет приводить к высоким контактным напряжениям и к повышенному локальному износу контактирующих поверхностей колёс 8 и рельсовых нитей 10. Кроме тою, при возрастании такого соотношения может оказаться, ч то колесо 8 становится "очень большим", а рельсовая нить 10 - очень "'гонкой", и поэтому теряющая свою несущую способность.

Устойчивость и противосходность кузова 3 в значительной степени зависи т от конструктивных особенностей исполнения реборд колёс 8. В частности, существенную роль при этом играют высота И, м, реборда колеса 8 и угод f, наклона внутренней поверхности реборды колеса к плоскости поверхности качения Е.

В любом из вариантов реализации кузова 3 на колёсных нарах 9, оснащённых колёсами 8 с ребордами целесообразно, чтобы реборда колеса 8 была выполнена высотой /г, м, определяемой из соотношения;

0Д< h/Ro < 1 (9)

Если соотношение (9) будет меньше 0, 1 , то реборда lie сможет обеспечить противосходные требования, предъявляемые к колёсным парам 9 кузова 3 на разворотном узле С.

Если соотношение (9) будет больше чем 1 , то существенно усложняется конструкция каркаса 1 путевой структуры 2, особенно - узлы крепления на каркасе 1 рельсовых нитей 10.

В зависимости от проектного решения угод f, у наклона внутренней поверхности реборды колеса к плоскости поверхности качения Е рельсовых нитей 10 выполнен в пределах;

60 < y < 85 (10)

Если соотношение ( 10) будет меньше 60, то, как показали данные, полученные эмпирическим путём, не удаётся обеспечит ь надёжност ь противосходного эффекта для колёсных пар 9 кузова 3 на разворотных узлах С.

Если соотношение (10) будет больше чем 85, то, как было выявлено в процессе испытаний транспортного комплекса, происходит увеличение трения и интенсивный износ в контактной паре "колесо ~ рельсовая нить что негативно сказывается на эффективност и работы путевой структуры 2.

Общим критерием для всех вариан тов исполнения колёс 8 является условие обеспечения стойчивост и расположения кузова 3 на рельсовых нитях 10 путевой структуры 2 и предотвращение схода кузова 3 с рельсовых нитей 10 при работе транспортног о комплекса.

Это требование выполняется для различных не исключающих сочетаний всех вышеуказанных вариан тов и параметров исполнения колёс 8 и колёсных пар 9 кузова 3 и рельсовых нитей 10 путевой структура! 2. В альтернативных вариантах реализации изобретения профиль кузова 3 может быть сформирован опорными балками 20, и/или грузом 14, и/или силовыми элементами 15.1, что позволяет оптимизировать затраты на изготовление транспортного комплекса и транспортировку груза 14.

Для повышения эффективности работы транспортного комплекса и снижения влияния атмосферных явлений на транспортировку груза 14 целесообразно над путевой структурой 2 на каркасе 1 закрепить защитный кожух (на рисунке не показан).

Промышленная применимость

Предлагаемый грузовой транспортный комплекс с кольцевым движением реализуют следующим образом.

В соответствии с проектным решением выполняют каркас I на котором устанавливают путевую структуру 2. Причём пу тевую структуру 2 выполняют в виде рельсовых нитей 10, содержащих предварительно напряжённые в продольном направлении силовые органы I 1 этих рельсовых нитей 10 с поверхностью Е качения для колёс 8. Применение в конструкции рельсовых нитей 10 выше указанной инновационной модификации - выполненных по струнной технологии, обеспечивает требуемую прямолинейность, прочность и жёсткость путевой структуры 2.

Затем на установленных рельсовых нитях 10 располагают кузов 3. Кузов 3 на поверхность Е качения рельсовых нитей 10 устанавливают колёсами 8 колёсных пар 9. Причём кузов 3, аналогично рельсовым нитям 10, также представляет собой предварительно напряжённую определённым продольным растягивающим усилием конструкцию, котора как бы обжимает рельсовые ниш 10 по всей длине путевой структуры: 2, что придаёт всей системе повышенную устойчивость, надёжность и жёсткость. При этом благодар тому, что профиль кузова 3 сформирован опорными балками 20, и/или грузом 14, и/или продольно расположенными силовыми органами 15, достигается: возможность создания высокоустойчивого кузова 3 требуемой производительности и эффективности, что является существенным преимуществом относительно известных технических решений.

При этом кузов 3, образованный несущей ленточной 5 частью, снабжённой армирующими элементами 6 и равномерно распределёнными и закреплёнными но длине кузова 3 поперечными осями 7 в виде колёсных пар 9, содержит также опорные балки 20, которые могут быть выполнены также в виде поперечных осей 7 колёсных нар 9. Важным обстоятельством является то, что профиль кузова 3 сформирован опорными балками 20, и/или грузом 14, и/или продольно расположенными силовыми органами 15, что является существенным преимуществом относительно известных технических решений и позволяет сформировать высокоустойчивый кузов за счёт упругости продольно расположенного силового органа 15, выполненного предварительно напряжённым продольным растягивающим усилием , И

На участке каркаса I , предусмотренном проектным решением, устанавливают, по меньшей мере один приводной механизм 4, связанный с кузовом 3 посредством взаимодействия е тяговыми устройствами 16, выполненными на кузове 3 и воспринимающими приводное усилие Р, Н.

Приводной механизм 4 выполняют, например, в виде несущей рамы с установленными на ней приводным агрегатом, связанны с двигателе и снабжённым приводным устройством 17 с установленными на нём с возможностью регулирования приводного усили Р, Н, тяговыми зацепами 18. При этом тяговые зацепы 8 приводного устройства 17 приводного механизма 4 устанавливают с возможностью движения вдоль путевой структуры 2 и одновременного взаимодействия с тяговыми устройствами 16.

В местах, предусмотренных проектным решением, выполняют загрузочные и разгрузочные терминалы (на рисунках не показаны).

Предлагаемый грузовой транспортный комплекс Юницкого с кольцевым движением работае следующим образом. Каркас 1 грузового транспортного комплекса может быть размещён как непосредственно но рельефу трассы, так и на опорах, установленных на основании (на рисунках не показаны).

В соо тветс твии с проектным решением на каркасе 1 располагают путевую структуру 2, оборудованную зонами погрузки А и разгрузки , а также разве- ротными узлами С. При этом рельсовые нити 10 путевой структуры 2 выполняют предварительно напряжёнными, что позволяет обеспечить требуемую ровность, жёсткость и несущую способность путевой структуры 2. На рельсовых нитях 10 колёсными парами 9 располагают кузов 3. Благодаря: тому, что кузов 3 образован несущей ленточной 5 частью, снабжённой армирующими элементами 6, и содержит предварительно напряжённый продольно расположенный силовой орган 1 5, достигается требуемое обжатие и прилегание кузова 3 к поверхности качения Е рельсовых ничей 10 на всём протяжении путевой структуры 2. При этом закрепление силовых элементов 15.1 силового органа 15 несущей ленточной 5 части на опорных балках 20, выполненных с желобчатым профилем и расположенных вдоль несущей ленточной 5 части с шаго L, м, позволяет сформировать требуемый профиль кузова 3.

Под действием приводного механизма 4, выполненного во взаимодействии приводного устройства 17 и установленных на нём с возможностью регулирования приводного усилия Р, Н, тяговых зацепов 18, с размещёнными на кузове 3 тяговыми устройствами 16, связанными с силовым органом 15, осуществляют принудительное движение кузова 3 и транспортировку грузов 14. При этом силовой орган 15 воспринимает поступательную силовую нагрузку от приводного усилия Р. Н, которая преобразуется в колёсных парах 9 во вращение колёс 8 кузова 3.

Приводное усилие Р, Н, в предлагаемом техническом решении передается не за счет сил трения, а кинематическим зацеплением тяговых зацепов 18 с тяговыми устройствами 16, что позволяет осуществи ь передачу значительного усилия, ограниченного .лишь прочностью силового органа 15 и существенно увеличить длину участка става путевой структуры 2 от погрузки до разгрузки при повышении производительности транспортного комплекса.

Предлагаемый грузовой транспортный комплекс в зоне погрузки А, может быть оборудован, например, бункером (на рисунках не показан), из которого груз 14 равномерно загружают в кузов 3. Груз 14 в кузов 3 через бункер может быть загружен различными известными способами, например, самосвалами, непосредственно из месторождения (роторными экскаваторами), или из дробильной установки, или иными методами.

Благодаря тому, что на разворотном узле С, в зоне разгрузки Б, рельсовые нити 10 путевой структуры 2 наклонены под определённым утлом у Л обеспечивающим поперечный наклон кузова 3 относительно направления его движения, в непрерывном режиме, в процессе движения кузова 3 по рельсовым нитям 10 путевой структуры 2, происходит автоматическая разгрузка кузова 3 в указанной зоне.

Выполнение в соответствии с приведенными в материалах заявки значениями таких параметров транспорт ного комплекса как: радиус R , м, разворотного узла С: радиус АО, м, кривизны поверхность качения Е колеса 8; радиус м, кривизны поверхности качения Е рельсовой нити 10; высота h, м, реборды колеса 8; угол у, наклона рельсовых нитей на разворотным узле С; угол f, °, наклона внутренней поверхности реборды колеса 8 к плоскости поверхности качения Е рельсовых нитей 10; угол /9Д нротивонаклона рельсовой нити перед зоной разгрузки; угол а, °, наклона результирующей силы Т, Н, к касательной, проведенной к поверхностям качения Е рельсовых нитей 10; предварительное продольное растягивающее усилие , Н, силового органа 15 кузова 3; ширина S, м, несущей ленточной 5 част и кузова 3; шаг А, м, расположения опорных балок 20 и глубина Н, м, желобчатого профиля опорных

балок 20, обеспечивает работоспособность предлагаемого грузового транспортного комплекса и достижение поставленных технических целей. Применение на предлагаемом грузовом транспортном комплексе струнных технологий и выбор оптимальных конструктивных параметров позволяют снизить удельное сопротивление движению и достигнуть значения удельных затрат энергии до уровня 0,023 кВтхч/тхкм, а также -·- снизить себестоимость транспортирования кусковых и сыпучих грузов 14 до 0,6 цента/т см, что в 4 5 раз меньше в сравнении с альтернативными транспортными системами и в 8-12 раз меньше в сравнении с железнодорожным транспортом.

Кроме этого, если транспортировка происходит из горного региона на побережье иди до местности, лежащей ниже разработки, то на расстоянии трассы в 500 км достаточно общего перепада высот в 1500 метров, чтобы комплекс вообще не потреблял электроэнергию для транспортировки грузов 14, используя при этом только рекуперируемую потенциальную энергию спускаемого с гор груза 14. что особенно актуально для неосвоенных регионов планеты. Немаловажным аспектом является и отсутствие экологических проблем при строительстве и эксплуатации предлагаемого грузового транс п ортного ко мил екса.

В то время как в данной заявке описаны пред почтительные примеры исполнения конструкции, ясно, что изобретение не ограничено только ими и может быть выполнено с использованием других известных конструктивных элементов в пределах объёма указанной совокупности существенных признаков изобретения.

Грузовой транспортный комплекс Юницкого с кольцевым движением описанной конструкции позволяют создать высокотехнологичную грузовую транспортную систему с рельсовой путевой структурой струнного типа и обладающей улучшенными эксплуатационными характеристиками при снижении её стоимости и повышении производительности и долговечности. Источники информации

1. Полунин В.Т., Гуленко Г.Н. Конвейеры для горных предприятий. М: Недра, 1978 г., с.62-63, рис, 2.13.

2. Патент РФ 221 1890 МПК В61ВЗ/02,5/00, 13/04; Е01В25/00, публ.10.09.

2003 г.

3. Сииваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М: Машиностроение, 1983, с. ! 58- 159, рис, 4 47.

4. Интернет страница:

cheskie resheniya obomdovanie - по состоянию на 28.08.201 г.