Результат интеллектуальной деятельности: Подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова

Изобретение относится к транспортированию горной массы из карьера на обогатительную фабрику и может быть использовано при транспортировании сильно увлажненных, налипающих и примерзающих горных масс на днища самосвалов, а также радиоактивных материалов, грузового автомобильного транспорта и другого подвижного транспортного средства.

Очистка днища кузова подвижного транспортного средства от прилипшей горной массы представляет собой трудную задачу, которая ещё более усложняется при очистке от примёрзшей горной массы, так как прочность примерзания на два порядка выше прочности прилипания. Суровые климатические условия, в которых разрабатываются месторождения северных районов, ещё более обостряют эту проблему.

Способ обработки кузовов профилактическими жидкостями, применяемыми на железнодорожном транспорте, не нашел применения на автомобильном транспорте из-за технологических трудностей и резкого неприятного запаха, появляющегося в кабине водителя и боксах технического обслуживания и ремонта, а также ввиду появления дополнительных экологических осложнений.

Известно подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова, содержащее поворотный кузов с днищем, гибкий элемент, разгрузочный край днища кузова, покрытие, стопорное устройство, опоры. (Патент № 2760946. Футеровка, кузов карьерного самосвала, содержащий футеровку, и карьерный самосвал. Опубл. 01.12.2021 Бюл. № 34)

Футеровочные элементы для торможения груза и для отсоединения груза могут содержать различные материалы, обеспечивающие заданные характеристики ограничения перемещения и способствующие отсоединению груза, соответственно. Все это создает сложности использования покрытия и затратно. Основным недостатком является непосредственное взаимодействие с горной массой конструкционного пластика или гибкой резины. Нет возможности съема и замены футеровочных элементов.

Известно подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова, содержащее поворотный кузов с днищем, разгрузочный край днища кузова, приводное устройство, стопорное устройство, гибкий элемент, покрытие. (Патент № 2313460. Автомобиль-самосвал. Опубл. 27.12.2007. Бюл. 36)

Основным недостатком является непосредственное взаимодействие днища с горной массой. Присутствует принудительный сдвиг и срезание примерзшей и прилипшей горной массы к днищу самосвала.

Известно подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова, содержащее кузов с днищем, разгрузочный край днища кузова, приводное устройство, размещенную с зазором над днищем кузова гибкую ленту с разомкнутыми концами, приводной головной и хвостовой барабаны, охватывающий прорезиненной лентой отклоняющий барабан, поддерживающие ленту ролики, стопорное устройство. (Патент 2526934. Грузовой кузов. Опубл. 217.08.2014. Бюл. № 24)

Этот вариант предназначен для перевозок штучных грузов и не предназначен для перевозки насыпной горной массы.

Известно также подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова, содержащее поворотный кузов, днище кузова, его разгрузочный край, приводное устройство, набегающую и сбегающую ветви ленты отклоняющего барабана, толщину S и радиус изгиба R ленты, приводной головной барабан и приводной хвостовой барабан, рулоны ленты и скребок (Заявка 2022120901 Российская Федерация. Подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова / Сёмин А. Н., Давыдов С. Я., Карпов В. К., Адыканов Д. А.; Заявл.01.08.2022; заявитель ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет». Решение о выдаче патента 01.11.2022)

Предлагаемый вариант подвижного транспортного средства предназначен для перевозок горной массы в думпкарах. Наличие роликов и гибкой ленты, установленных с зазором на внутренних поверхностях поворотных бортах думпкаров, уменьшает полезную площадь кузова и создают затруднения процессов разгрузочных работ.

Техническим результатом является исключение контакта днища кузова с горной массой и радиоактивными материалами при разгоне и торможении подвижного транспортного средства. Обеспечение полной разгрузки кузова от налипшей и примерзшей горной массы при небольшом его наклоне, что увеличивает количество ходок самосвалов. Имеется возможность разгрузки горной массы без наклона кузова. Возможность регулировки скольжения горной массы при использовании торможения барабанов. При необходимости обеспечивается съем предлагаемого покрытия и установка его на другое подвижное транспортное средство.

Технический результат достигается тем, что в подвижном транспортном средстве с покрытием днища кузова, содержащем поворотный кузов, днище кузова, его разгрузочный край, приводное устройство, набегающую и сбегающую ветви ленты отклоняющего барабана, толщину S и радиус изгиба R ленты, приводной головной барабан и приводной хвостовой барабан, рулоны ленты и скребок, хвостовой барабан монтирован под днищем кузова, отклоняющий барабан установлен на разгрузочный край, причем набегающая ветвь ленты отклоняющего барабана расположена над днищем, а сбегающая ветвь ленты под днищем кузова, при этом радиус R₀, м, изгиба ленты на барабанах определяется по зависимости:

R ₀ ≥ ES/(2σ),

где E - модуль упругости, МПа; S - толщина ленты, м; σ - допускаемое напряжение материала ленты на растяжение, МПа, а конечный радиус R_К, м, рулона определяется по зависимости, м:

,

где L_K - емкость рулона, м.

На фиг. 1 представлен вид на покрытие со стороны заднего борта кузова подвижного транспортного средства (самосвала); на фиг. 2 - вид на защищенное покрытием днище кузова подвижного транспортного средства; на фиг. 3 дана схема покрытия днища кузова подвижного транспортного средства; на фиг. 4 представлен установленный на опоры днища кузова съемный головной барабан с гибкой лентой; на фиг. 5 - рулоны гибкой ленты, намотанные на приводные головной и хвостовой барабаны; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 3.

Подвижное транспортное средство с покрытием днища кузова (фиг. 3) содержит размещенную с зазором над днищем 1 и бортами 2 кузова гибкую прорезиненную ленту 3 с разомкнутыми концами. Один конец прорезиненной ленты 3 закреплен и намотан в рулон 10 на головной приводной барабан 4, а другой конец этой ленты закреплен на хвостовом барабане 5 с возможностью намотки в рулон 10 при включении привода (не показан). Головной и хвостовой барабаны 4 и 5 снабжены приводами для реверсивного движения ленты и с возможностью поочередной намотки ленты 3 в рулоны 10 (фиг. 5) на эти барабаны. Хвостовой барабан 5 установлен под днищем 1 кузова, а отклоняющий барабан 6 со скребком 11 установлены на торце разгрузочного края 7 днища 1 кузова. Набегающая ветвь 13 ленты 3 отклоняющего барабана 6 расположена над днищем 1, а сбегающая ветвь 14 ленты 3 под днищем кузова 2. Хвостовой барабан 5 предназначен для натяжения набегающей 13 и сбегающей ветвей 14 гибкой ленты. Барабаны 4, 5, 6 и поддерживающие гибкую ленту 3 ролики 8 установлены поперек днища 1 и бортов 2 кузова. Опоры 9 (фиг. 4) выполнены с возможностью съема гибкой ленты 3 вместе с барабанами 4, 5, 6.

С целью удержания горной массы от сдвига во время движения подвижного транспортного средства, его торможения и разгона головной барабан 4 в передней части кузова 2 снабжен стопорным устройством (на фигурах не показан). Для очистки ленты 3 от прилипшей горной массы установлен скребок 11. Защитные щитки 12 закреплены к бортам 2 и над гибкой лентой 3, перекрывающей все днище 1 кузова. Между боковой кромкой ленты 3 и бортами 2 имеется зазор15, перекрытый щитками 12 (фиг. 6).

Металл днища 1 на морозе сильно остывает, а при попадании его в теплый цех происходит выпадение на него водяного конденсата из воздуха. При загрузке теплого грунта конденсат замерзает с образованием ледяной корки на днище, куда стекает конденсат. При загрузке теплого грунта в теплом цехе ледяная корка тает и смачивает нижний слой материала, который вскоре вновь замерзает и нижний его слой примерзает к днищу. Далее этот процесс продолжается - новый слой грунта уже примерзает к первому его слою и т. д. Этот слой постоянно растет. Решение - изоляция горной массы при загрузке ее в цехе от холодного металлического днища.

При загрузке подвижного транспортного средства горная масса попадает на натянутую прорезиненную ленту 3, при этом головной и хвостовой барабаны должны быть застопорены. Стопорится и лента 3. Лента находится в заторможенном состоянии в процессе движения, разгона и торможения подвижного транспортного средства.

Для освобождения кузова от горной массы включается привод (на фигурах не показан) подвижного транспортного средства, благодаря чему кузов 2 занимает наклонное положение. В процессе разгрузки кузова 2 лента 3 находится в расторможенном состоянии. Кузов наклоняется на небольшую величину угла. Опирающаяся на ролики 8 лента 3 вместе с лежащей на ней горной массой движется по наклонной плоскости в сторону разгрузочного края 7 кузова. При этом лента 3 разматывается с рулона 10 головного барабана 4, движется с горной массой по наклонной плоскости днища 1 по роликам 8, разгружается через отклоняющий барабан 6 разгрузочного края 7. Очищенная от прилипшей горной массы скребком 11 лента 3 наматывается на рулон 10 хвостового барабана 5 при включённом его приводе (на фиг. не показан). Горная масса под действием собственного веса самотеком по наклонной плоскости увлекает за собой ленту 3 и вместе с ней идет в сторону разгрузки кузова 2 без скольжения по днищу 1.

За счет взаимного воздействия ленты 3 и горной массы процесс обрушения горной массы значительно облегчается. Совместное воздействие ленты и горной массы обеспечивает ускоренное полное освобождение кузова транспортного средства от находящейся в нем горной массы. Для очистки ленты 3 от прилипшей горной массы используется скребок 11. При необходимости для приведения в движение прорезиненной ленты 3 подключаются приводные головной и хвостовой барабаны 4, 5 к электрооборудованию самосвала (не показано). Головной и хвостовой барабаны 4 и 5 поочередно включаются, и движение ленты 3 происходит возвратно-поступательно. В процессе разгрузки свободно лежащая на роликах 8 лента 3 движется вместе с лежащей на ней горной массой в сторону разгрузочного края 7 днища 1 грузового транспортного средства. После прохода отклоняющего барабана 6 лента освобождается от горной массы, очищается скребком 11 от прилипшей горной массы, и чистая лента наматывается на приводной хвостовой барабан 5. В процессе опускания кузова в транспортное положение включается головной барабан 4. Лента наматывается на головной 4 и разматывается с хвостового барабана 5 и вторично очищается скребком 11. В процессе движения подвижного транспортного средства барабаны 4 и 5 заторможены. В случае использования транспортного средства без наклона кузова разгрузка горной массы производится за счет движения ленты от приводного хвостового барабана 5.

Прорезиненная транспортерная лента 3 сохраняет свои эксплуатационные характеристики. Материал ленты не деформируется, не покрывается трещинами и не рвётся. Конвейерная лента общего назначения универсальна, поскольку диапазон допустимых температур эксплуатации - от -45 градусов до +60 °С.

Прорезиненная лента находится в натянутом состоянии на головном и хвостовом барабанах с подшипниками качения. Коэффициент трения материала по стали (К_ст = 0,6) в десять раз больше коэффициента трения по опорным роликам с подшипниками скольжения (К_р = 0,06). Известно, что прочность примерзания глинистой массы к резине в 2-5 раз меньше, чем к стали. Сила разрушения примерзания при срезе больше, чем при отрыве у стали в 1,2, а у резины в 3 раза. Для борьбы с замерзанием глинистой горной массы на днище кузова используется прорезиненная транспортерная лента со скребком. (https://tekhnosfera.com/view/398628/a#?page=11)

Шлаки Двуреченска разных сплавов перемешаны. Поэтому в задачу шлакопереработки входит отделение металла от шлака, металла от металлических сплавов и шлака одного вида от другого, принят метод рентгенорадиометрической сепарации. Это высокоэффективная, экологически чистая технология, которая базируется на результатах многолетнего пути развития радиометрических методов обогащения.

(http://nep08.ru/industry/news/2011/12/13/kof/)

Территория, примыкающая к поселку Двуреченск, является неблагоприятной в радиоэкологическом отношении в связи с деятельностью ООО «Ключевской обогатительной фабрики». При переработке сырья, содержащего ниобиевые и циркониевые концентраты, образуются радиоактивные отходы в виде металлургических шлаков. Основными источниками формирования дозы являлись как внешнее гамма-излучение в местах скопления радионуклидов, так и внутреннее облучение за счет дочерних продуктов распада радона и торона.

Радиационная обстановка на территории Свердловской области в марте 2016 года Двуреченск - 0,12 мкЗв/ч. Екатеринбург - 0,13 мкЗв/ч (Шихтовые материалы выплавки металлического хрома: http://svgimet.ru/wp-content/uploads/2014/04/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D1%82-2016.pdf)

Естественной нормой радиационного фона считается значение от 0,1 до 0,16 мкЗв/ч. Относительной нормой считается не более 0,2 мкЗв/ч, но многое зависит от продолжительности излучения. Показатель в 1 мкЗв/ч - это много, но на протяжении года - это норма, не подлежащая превышению. (https://poisk.livejournal.com/636840.html)

Для перевозок упаковок с уровнем излучения на поверхности более 2 мкЗв/ч должны применяться автотранспортные средства на условиях исключительного использования. При этом уровень излучения не должен превышать следующих величин: 10 мкЗв/ч в любой точке внешней поверхности любой упаковки или транспортного пакета и может превышать 2 мкЗв/ч только при условии, если:

- кузов транспортного средства оборудован ограждением, которое при обычных условиях перевозки предотвращает доступ посторонних лиц внутрь ограждения;

- предусмотрены меры по закреплению шихты таким образом, чтобы их положение внутри транспортного средства при обычных условиях перевозки осталось неизменным;

- не производятся никакие погрузочные или разгрузочные операции во время перевозки. (https://ohranatruda.ru/upload/iblock/741/4293850683.pdf)

Развитие перевозок радиоактивных материалов автомобильным транспортом может происходить созданием спецавтомобилей на шасси различной грузоподъемности, проходимости и назначения для постоянной перевозки радиационных материалов. Они должны обеспечивать радиационную защиту персонала и населения.

(Способы транспортировки радиоактивных отходов molotokrus.ru›sposoby-transportirovki-othodov/)

Спецавтомобиль для перевозки радиоактивных отходов (РАО) низкой удельной активности в специальном кузове-контейнере. (http://www.inruscom.com/catalog/4/261) Для обеспечения безопасности персонала на задней стенке кабины устанавливается барьер в виде свинцового листа толщиной 5 мм. Специализированный автомобиль для транспортирования РАО полностью соответствует всем требованиям, правилам и соглашениям о перевозке опасных грузов и радиоактивных веществ.

Для защиты от рентгеновского излучения известен композиционный материал на основе полимерной матрицы из поливинилбутираля с наполнителем из окиси свинца. Устойчивость суспензии оксида свинца в растворе полимера в значительной степени определяется наличием поверхностно-активного вещества (ПАВ). При этом наиболее эффективным ПАВ в исследованной композиции является оксид КД-6. Его введение не только повышает устойчивость суспензии, но и позволяет сократить время диспергирования. Поливинилбутираль характеризуется высокой радиационной стойкостью, отличной адгезией к различным материалам, относительно высокой влагостойкостью, пластичностью и, что очень важно, способностью формировать плёнки. Оксид свинца достаточно эффективно поглощает рентгеновское излучение и по токсичности значительно уступает металлическому свинцу.

При наклоне кузова в процессе разгрузки транспортного средства насыпная горная масса под действием собственного веса увлекает за собой свободно лежащую на роликах 8 ленту 3. Для приведения в движение прорезиненной ленты, например для ее очистки, подключается один из барабанов к электрооборудованию подвижного транспортного средства. Защитные щитки 12, установленные по краю и над гибкой лентой 3, перекрывающей все днище 1 кузова (фиг. 6), монтированы по внутреннему периметру кузова. Этим исключается попадание горной массы под полотно ленты 3.

Обеспечение возможности движения горной массы вместе с лентой 3 под её собственным весом позволяет уменьшить угол наклона кузова, что уменьшит время разгрузки самосвалов, а это отразится на увеличении числа ходок самосвала. Уменьшается опасный наклон кузова, который может перевернуться в процессе разгрузки.

При этом радиус R₀, м, изгиба ленты на барабанах 4,5 и 6, определяется по зависимости:

R ₀ ≥ E S /(2σ),

где E - модуль упругости, МПа; S - толщина ленты, м; σ - допускаемое напряжение материала ленты на растяжение, МПа. (https://iuggu.ru/download/2013-4-Davydov.pdf)

Конечный радиус R_К, м, рулона определяется по зависимости, м:

,

где L_K - емкость рулона, м. (http://mirznanii.com/a/271175/raschet-namatyvayushchego-ustroystva)

Таким образом, предлагаемое покрытие обеспечивает исключение контакта днища кузова с горной массой и радиоактивными материалами. Обеспечивается удержание горной массы и радиоактивных материалов при разгоне и торможении транспортного средства. Обеспечение полной разгрузки кузова от налипшей и примерзшей горной массы при небольшом наклоне или вообще без наклона кузова увеличивает количество ходок транспортного средства. Кроме этого, при необходимости обеспечивается съем предлагаемого покрытия и установка его на другое транспортное средство.