CC BY
33
шифрованием данных. При отсутствии лицензии необходимо обращаться в уполномоченные для этого структуры.
Библиографический список
1. Доклад начальника Департамента автоматики и телемеханики ОАО РЖД на первом пленарном заседании В. М. Кайнова / В.М. Кайнов // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : сборник докладов «ТрансЖАТ-2005». - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2005. - С. 9-13. - ISBN 5-88814-166-6.
2. Обеспечение информационной безопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики / С.В. Крутяков // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте : сборник докладов «ТрансЖАТ-2005». - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2005. - С. 260-276. - ISBN 5-88814-166-6.
3. Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем и требования по защите информации : руководящий документ Гостехкомиссии РФ от 30 марта 1992 г. // http://www.fstec.ru/_docs/doc_3_3_004.htm.
4. Практическая криптография / Н. Фергюсон, Б. Шнайер; пер. с англ. - М.: Вильямс, 2005. - 424 с. - ISBN 5-8459-0733-0.
5. ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. - 26 с.
УДК 629.423.31:621.314.6883 Е. К. Галанов, М. К. Филатов
ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ СМЁРЗШИХСЯ УГЛЕЙ
Разработан, изготовлен и испытан макет вибрационной установки, предназначенной для рыхления смёрзшихся углей. Установка состоит из двух вибраторов, синхронизация которых задаёт колебательное движение установки с амплитудой ~2 см, платформы и ударников. Произведен расчёт напряжений в ударниках при продольнопоперечных ударных нагрузках. Проведены испытания вибрационной установки на смёрзшихся углях.
вибрация, синхронизация движений, механические напряжения, смёрзшиеся угли.
Введение
Одним из распространённых способов разгрузки углей из полувагонов является выемка их с помощью грейферных кранов. При температурах ниже минус 5 °С влажные угли смерзаются и представляют собой массу, твёрдость которой определяется процентом влажности, температурой и типом углей. Для эффективной разгрузки углей из полувагонов при указанных температурах требуется рыхление смёрзшихся углей.
1 Состав вибрационной установки, синхронизация задающих вибраторов
В ПГУПС был разработан и изготовлен макет вибрационного рыхлителя. В состав вибрационного рыхлителя входят (см. рисунок) два асинхронных двигателя с дебалансами (вибратор ИВ-105), платформа, на которой установлены вибраторы и к которой жёстко прикреплены штыри-ударники с наконечниками специальной конструкции. Асинхронные двигатели вибраторов питаются от трёхфазной сети, вращение роторов этих двигателей и дебалансов осуществляется в противоположных направлениях. Движение вибрационной установки осуществляется под действием вынуждающей силы дебалансов и описывается уравнением:
F = {[exp i (wt) i + exp i (wt + p/2) j ] +
+ [ txpi (w't + j) i + exp i (w't -p/2 + ф)]} + =] (1)
= m ( d2 x / dt 2i + d2 y / dt2 j ),
где i и j - орты, направленные вдоль осей x и у, оси вращения электродвигателей и дебалансов направлены вдоль оси z; Fo = 20 кН - амплитуда вынуждающей силы; Ю иЮ1 - циклические частоты асинхронных двигателей; ф - начальная разность фаз роторов двух электродвигателей; m = тв + + тн + тш (т, тв, тн, тш - массы вибрационной установки, вибратора ИВ-105, платформы и штырей соответственно).
При суммарной массе вибраторов 2тв = 170 кг и общей массе установки т = 300 кг захват частот Ю = ю' [1] и синхронизация движения вибраторов устанавливаются через 3-4 с после включения вибрационной установки. В макете использованы четыре штыря длиной 1,5 м, каждый из которых имеет наконечник из стали 110Г13Л специальной конструкции, позволяющий производить наиболее эффективное дробление и рыхление смёрзшихся углей.
Синхронизация движения вибраторов (Ю = 22 Гц) определяет направление движения вибрационной установки. При равномерной нагрузке на штыри вибрационая установка осуществляет вертикальное периодическое движение с амплитудой ~ 2 см. Поскольку в установке было только четыре штыря, то в случае неравномерной твёрдости смёрзшихся углей движение вибрационной установки имеет более сложный характер даже при синхронизации дебалансов. В вибрационной установке, предназначенной для рыхления углей в полувагоне, необходимо иметь как минимум 20 штырей, что снимет проблему неравномерности нагрузки на штыревые системы, расположенные в виде двух (трёх) рядов, параллельных осям вибраторов.
Вибрационная установка для рыхления смёрзшихся углей
2 Расчёт параметров ударников
Одной из важных задач при конструировании вибрационной установки является расчёт параметров штырей-ударников. Эти штыри в процессе работы вибрационной установки испытывают продольно-поперечные ударные нагрузки. Так как длина штырей велика, важным элементом при расчёте их параметров является устойчивость стержней при сжатии.
Уравнение упругой линии при рассматриваемых нагрузках на штыри (стержни) имеет вид [2]:
У = Уо + y'okx + yl (1 - cos kx) + y"'(kx - sin kx) +
+P (x -1) / N + P / Nk sin (x -1),
где х - продольная координата рассматриваемого сечения стержня; k = = 4N/EJZ ; N - продольная сила; Р - поперечная сила; Е - модуль упру-
гости; Jz - момент инерции поперечного сечения; l - длина стержня.
Исходными данными при расчёте служили следующие параметры: l = = 1,5 м; наружный диаметр штыря D = 78 мм; внутренний диаметр d = = 48 мм; момент инерции сечения Jz = 6,7-10-7 м4; максимальная продольная нагрузка на стержень N = 2-104 Н.
Величина поперечной силы неизвестна, она определяется исходя из максимального прогиба ymax(l), который при амплитуде колебаний стержня 2 см, заданных параметрах наконечника ударника и наиболее тяжёлой для работы ударника поперечной неоднородности смёрзшихся углей составляет ymax(l) = 5 мм.
Наибольшее напряжение возникает при х = 0 в краевых волокнах трубы (штыря), при заданных условиях работы о = 230 МПа. Труба ударника сделана из стали Ст2, для которой предел прочности о = 400 МПа. Касательные напряжения составляют 5 МПа, что на порядок меньше допустимых значений.
При сжатии стержня большой длины l > 1,5 м прямолинейная форма оси может оказаться неустойчивой. Допустимая нагрузка при сжатии для рассматриваемых условий работы стержней определяется соотношением
Ар < ЦЕЛР, (3)
где П - коэффициент критической нагрузки, зависящий от типа взаимодействия наконечника ударника с углём (п = 2,4...10). При заданных параметрах Акр < 150.600 кН. Действующая нагрузка N = 20 кН.
Максимальные напряжения в ударниках-штырях возникают в основаниях штырей (х = 0). С целью их упрочнения и возможности работы с длинами до l = 2 м основания штырей закреплены во втулках, увеличивающих момент инерции сечения до 15-10 на длине 0,2 м.
3 Испытания вибрационной установки
Основными техническими параметрами установки являются: максимальная ударная сила 40 кН, масса установки 300 кг, потребляемая мощность 3 кВт (питание от трёхфазной сети), амплитуда колебаний ~ 2 см, длина штырей-ударников 1,5 м, поперечное сечение установки 1x1 м .
Испытания вибрационной установки проведены на смёрзшихся углях, имеющих температуру минус 10. минус 15 °С. Испытания макета вибрационной установки показали, что заложенные конструктивные параметры штырей-ударников и всей установки полностью удовлетворяют условиям работы с допустимыми механическими напряжениями и нагрузками на элементы и установку в целом.
Заключение
Эффективность рыхления углей определяется средней ударной силой на один штырь-ударник и конструктивными параметрами наконечника ударника.
При разработке и изготовлении вибрационной установки для рыхления углей в полувагоне необходимо сохранить следующие параметры: максимальная ударная сила на один ударник Аср~ 10 кН, отношение подводимой мощности к массе установки 0,01 кВт/кг, амплитуда колебаний штырей ~ 2 см.
Библиографический список
1. Колебания нелинейных механических систем / И. И. Блехман. - М.: Машиностроение, 1979. - 350 с.
2. Расчёт на прочность деталей машин / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1993. - 344 с.
