Логвиненко Е.А., Силич-Балгабаева В.Б., Пилипенко Т.А.

Днепропетровский национальный университет

Резонансный виброразгрузчик с асимметричными колебаниями

В последние годы в Украине и России создан ряд штыревых виброразгрузчиков для рыхления и выгрузки смерзшихся материалов из железнодорожных полувагонов. Однако указанные машины не обеспечивают разрушения и выгрузки сильно смерзшихся, особенно монолитных, грузов. Объясняется это тем, что динамические схемы и выбранные режимы работы, заложенные в конструкцию этих виброразгрузчиков, не всегда соответствуют требуемым законам движения рабочих органов и генерируют колебания недостаточной интенсивности. Для устранения этих недостатков предложен резонансный виброразгрузчик, реализующий не только значительные усилия на смерзшийся материал, но и обеспечивающий автоматическое выдергивание клиновых штырей при их защемлении. Принципиально он представляет собой нелинейную двухмассную систему, реализующую несимметричный цикл колебаний.

Конструктивно виброразгрузчик (рис. 1) состоит из устанавливаемой на борта полувагона направляющей рамы 1, в которой с возможностью вертикального перемещения смонтированы пригрузочная плита 2 с вибровозбудителем 3 и рабочий орган 4 со штырями 5, связанные между собой резиновыми элементами 6. На верхней плоскости рабочего органа с зазором е₁ относительно пригрузочной плиты закреплены основные упругие связи, выполненные в виде резиновых буферов 7 значительной жесткости. На нижней же плоскости смонтированы дополнительные буфера 8, жесткость которых в 4-5 раз меньше основных. Оппозитно и с зазором е₂ = (1,5-2)е₁ относительно дополнительных буферов установлены диски 9, навинченные на нижние концы штоков 10, проходящих через отверстия в рабочем органе, и закрепленных на пригрузочной плите.

На основании разработанной теории нелинейных систем, реализующих асимметричные колебания, были выполнены динамические расчеты виброразгрузчика и построены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и зависимости несимметричных ускорений колеблющихся масс от частоты колебаний.

Расчеты проведены как для двухмассной, так и одномассной системы, т.е. в последнем варианте при штыревом защемлении рабочего органа в сильно смерзшемся материале. В этом случае АЧХ смещается влево и на принятой рабочей частоте дорезонансного режима колебаний предусмотрено резкое увеличение амплитуды колебаний пригрузочной плиты до уровня, превышающего величину зазора е₂. Это позволит дополнительно включиться в работу буферам 8, и при ходе пригрузочной плиты вверх направить усилия на вырыв штырей из защемления.

Рисунок 1. – Виброразгрузчик

Работает виброразгрузчик следующим образом. После установки направляющей рамы на борта полувагона и соприкосновения штырей со смерзшимся грузом включается вибровозбудитель, который сообщает рабочему органу и пригрузочной плите вертикальные противофазные колебания. При движении масс в разные стороны работают только упругие элементы 6, а при встречном – включаются и основные буфера 7, благодаря чему реализуется асимметричный цикл колебаний. Вследствие значительной деформации довольно жестких буферов возникают большие усилия, передающиеся штырям для их внедрения в смерзшийся материал и выполнения функций растрескивания. В этом случае при двухмассной работе виброразгрузчика относительная амплитуда колебаний не превышает зазора е₂, т.е. дополнительные буфера не соударяются с дисками.

При передвижении клиновых штырей вниз к открытым люкам полувагона возможно защемление штырей в смерзшемся материале, в результате чего амплитуда колебаний рабочего органа снижается до нуля и система из двухмассной превращается в одномассную, переходя на другую АЧХ. В этом случае резко возрастает амплитуда пригрузочной плиты до величины, превосходящей зазор е₂. При ходе плиты вверх соударяются диски и дополнительные буфера, что приводит к кратковременному импульсу силы, направленному на выдергивание защемленных штырей. После этого колебательная система вновь становится двухмассной и работает в режиме виброударного рыхления смерзшегося груза с использованием основных буферов.

Техническая характеристика виброразгрузчика

1.	Прочность разгружаемого материала, МПа	9
2.	Продуктивность, т/час	120
3.	Мощность електродвигателя, кВт	22
4.	Масса, т	8