Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в железнодорожном транспорте, в прессовочном оборудовании, в дорожных машинах.

Известно устройство для прессования, RU №2557848 С2 МПК В30В 1/42, содержащее две части, взаимодействующие между собой, выполненные в виде двух траверс, снабженные с одной стороны металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения, а траверсы соединены между собой пружинами.

Недостатком устройства является сложность конструкции, наличие стопоров.

Известно устройство для уплотнения дорожного покрытия, содержащее вальцы, для статического уплотнения (см. машины для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов, стр. 36-37 рис. 9, 10. Машиностроение 1981 г. редакция Варганова, Андреева).

Недостатком является необходимость значительного усилия для уплотнения покрытия, достигаемого за счет веса вальца, для чего последний заполняется балластом.

Известно устройство, содержащее трамбующие плиты, уплотняющие грунт за счет энергии удара (стр. 145, 148 рис. 64, 68, 69. Машины для уплотнения грунта и дорожно-строительных материалов от 1981 г., автор С.А. Варганов, Г.С. Андреев).

Недостаток - сложность конструкции и большие энергозатраты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится устройство (прототип) пат. 2469893 С1 МПК В61Н 7/08, содержащее две части, подвижные по отношению друг к другу, соединенные пружинами, снабженные металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения и взаимодействующие между собой через эти пластины.

Недостатком устройства является то, что усилие торможения ограничено весом вагона и при превышении его веса вагона, последний теряет устойчивость из-за ослабления связи вагона с рельсами через колеса.

Для всех известных устройств недостатком является ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что подвижные части выполнены в виде двуплечевого рычага и размещены в корпусе, снабжены каждый металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения, пластины размещены между корпусом и подвижными частями, между частями выполнен блок, закрепленный на корпусе, подвижная стойка, соединенная тросом через блок и упор с одной из подвижных частей, а на другой подвижной части выполнена также стойка, причем обе стойки взаимодействуют с опорным основанием.

Фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе,

фиг. 2 - структурная электросхема устройства.

Многофункциональное устройство (фиг. 1) состоит из частей 1 и 2, выполненных в виде сдвоенного рычага первого или второго рода, размещенных в корпусе 3. Части 1 и 2, каждая жестко снабжены одной пластиной 4. Такими же металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения, снабжен корпус 3 с двух сторон. Между этими пластинами дополнительно размещены такие же пластины, фиксированные штоком 5 с направляющими от поперечного перемещения по отношению друг к другу. Одна из частей снабжена стойкой 6, а в другой части размещена стойка 7, соединенная с упором 8 этой части тросом 9 через блок 10 и блок 11. Обе стойки соединены с опорным основанием 12. Части 1 и 2 соединены с корпусом 3 пружинами 13. Устройство снабжено источником низкого напряжения 14, пультом управления 15, источником высокого напряжения 16 (фиг. 2). Управление подачей и снятием потенциала (заряда) на пластины 4 и с пластин коммутационным реле Р. Трос 9 может быть выполнен из углеродоволокнистого материала с прочностью на разрыв до 900 кг/мм².

Устройство работает следующим образом.

При работе в режиме рельсового тормоза и в других случаях на пластины 4 подается высокий отрицательный потенциал. Пластины 4 заряжаются одноименным отрицательным зарядом и кулоновскими силами отталкиваются друг от друга. Части 1 и 2 отталкиваются от корпуса 3 и движутся навстречу друг другу. При этом часть 2 перемещает стойку 6 и связанное со стойкой 6 опорное основание 12. Этому движению опорного основания 12 способствует часть 1, которая через упор 8, трос 9, блок 10, блок 11 и стойку 7 давит на опорное основание 12 и далее на рельс или другой предмет с большой силой и скоростью. В исходное положение устройство приводится снятием заряда с пластин 4 с помощью коммутатора, реле Р и пружин 13.

Усилие торможения, давления легко регулируется изменением потенциала, заряда пластин 4, с учетом скорости, веса вагона и других обстоятельств автоматически или вручную.

Основание 12 может использоваться как поршень в компрессоре, насос, как траверса в прессе, как наголовник при забивке свай.

При использовании в качестве катка снабжается вальцами. В зависимости от формы основания 12 может производиться штамповка, резка, дробление, прессование материала.

Ударные импульсы, например при забивке свай, производятся с помощью реле Р.

Силы давления на объект через опорное основание 12 огромны. Приближенно эту силу можно определить по формуле Кулона. Известно, что пластину площадью 0,2 м × 0,8 м = 0,16 м² или 0,4 м × 0,4 м = 0,16 м² можно при напряжении 20 кВ подать заряд g=10^-5 Кул. На расстоянии пластин 4 друг от друга в 0,1 мм сила давления F=k⋅q₁q₂/r²=9⋅10⁹⋅10^-5⋅10^-5/(10^-4)²=9⋅10⁷=90000000 H=9000000 кг/с=9000 т

Для расстояния между двумя пластинами в 1 мм F=9 т. В этом случае для 10 пластин опорное усилие F=90 т.

С учетом погрешности (формула Кулона для одиночных зарядов) F в два раза меньше и равна 45 т.

k - коэффициент в системе СИ=9⋅10⁹

Энергия, потребляемая в одном цикле заряд-разряд при 1 Кул = 1а × 1 сек (g=i⋅t) для одной пластины

(i - ток, t - время).

При быстродействии в 0,1 сек

i=g/t=10^-5/10^-1=10^-4=0,0001а

Р (мощность)=i⋅v=0,0001a × 20000v=2 Вт

При v=20 кВ. Для 10 пластин -20 Вт

При быстродействии в 0,01 сек Р=200 Вт

Предложенное устройство упрощает конструкцию, расширяет функциональные возможности.