13.3. Компоновка разгрузочных фронтов для смерзающихся насыпных грузов

При разработке проектов строительства, реконструкции и технического пере­вооружения транспортно-грузовых комплексов целесообразно ориентироваться на разработанные проектными научно-исследовательскими институтами схемы комплексной механизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ. ПромтрансНИИпроект разработал ряд проектов, различающихся типом приемных устройств, машинами и механизмами для выгрузки и уборки грузов. Структура технологических схем предопределяется условиями климатических зон и величиной перерабатываемого грузопотока.

Для I…III климатических зон при годовом грузопотоке до 500 тыс.т рекомендуется схема с бункерным приемным устройством (рис.13.1.1). Полувагоны 1 перемещаются по разгрузочному фронту с помощью маневрового устройства 6, осна­щенного тяговой лебедкой. Выгрузка происходит гравитационным способом через открытые люки полувагонов в приемные бункеры 4. Для обеспечения безопасности операторов при открывании люков над приемными бункерами предусмотрены площадки (на рис. не показаны).

После очистки вагона от остатков груза вибратором непрерывного действия 2 он подается к устройству для закрывания крышек люков 5. Из приемных бунке­ров груз транспортируется конвейерами 3 в штабель длительного хранения.

При грузопотоке, достигающем 1 млн. т в год, в I…III климатических зонах эффективна схема на базе элеваторно-ковшового разгрузчика (рис.13.1.2). Он вы­полнен в виде самоходного портала 1 на рельсовом ходу. На портале смонтирован ковшовый конвейер 2 для захвата и подачи груз на отвальный ленточный кон­вейер 3, обеспечивающий его штабелирование. Выдача груза со склада обеспечи­вается конвейером 4, размещенным в подштабельной галерее 5. Остатки груза удаляются через открываемые для этой цели крайние и средние люки щеточным устройством или вручную. В других климатических зонах эта схема может при­меняться только при выгрузке несмерзающихся насыпных грузов. Нельзя выгру­жать такой машиной и крупнокусковые грузы.

13.1. Схемы разгрузочных фронтов для смерзающихся грузов

В этих же климатических зонах может использоваться и схема, в которой же­лезнодорожный разгрузочный фронт представляет собой повышенный путь 1 на 10…12 вагонов, оснащенный козловым краном 3 типа КДКК 10/7,5 пролетом 16 м и грузоподъемностью 10 т со специальной приставкой конструкции ПКТБ ЦП МПС (рис.13.1.3). Несмерзшиеся грузы выгружают гравитационным способом через открытые люки полувагонов на приемную площадку 2, а удаление их остат­ков, примерзших к кузову и задержавшихся на хребтовой балке, крышках люков и в карманах стен, производится с помощью накладного вибратора 5.

Продолжительность зачистки и количество перестановок вибратора по кузову полувагона (обычно 2…4) зависит от рода и состояния груза. После удаления ос­татков груза операторы с помощью пневматических люкоподъемников 4 закры­вают люки одновременно с двух сторон вагона.

Передвижением крана управляет оператор, находящийся на площадке со стороны кабины крана. Затем вагоны выводятся на станционные пути. По окон­чании зачистки и закрывания люков вибратор заменяют грейфером для вы­пол­нения штабелирования грузов или их по­грузки на автомобили. В комплект сменных приспособ­лений козлового крана входят:

- грузовая обойма взамен крюковой подвески, предназ­наченная для быстрой замены навесного оборудования;

- накладной вибратор "Урал-ЦНИИ" с подвеской в виде балки и цепных стро­пов, позволяющий ускорить разгрузку и очистку полувагонов от остатков насып­ных грузов;

- моторный грейфер для работы с насыпными грузами грузами (пес­ком, углем, щебнем и т.п.);

- крюк грузоподъемностью 5 т.

Электропитание съемных приспособлений осуществляется от распределительного шкафа крана. Управление вибратором и грейфером производится из кабины крановщика.

В более жестких климатических условиях III…VI зон при годовом грузопотоке до 500 тыс.т нашла применение схема, включающая в себя тупиковый железнодорожный разгрузочный фронт с четырехбункерным приемным устройством 1 (рис.13.1.4). Ва­гоны по фронту продвигаются маневровым устройством. В зависимости от количества вагонов в подаче для этой цели могут использоваться маневровые устройства типа МУ-12М, МУ-25М, МУ-С-75К,МУ-100Т, МУ-150Т, различающиеся величиной тягового усилия. После установки груженого вагона 2 над первым бункером открывают люки и включают рыхлительную установку (бурорыхлительную машину БРМ-80/110 конст­рукции ПромтрансНИИпроекта либо бурофрезерный рыхлитель ПР-115) 3. Как только буры приблизятся к раме вагона, включается маневровое устройство 5 и дальнейшее рыхление осуществляется в режиме непрерывного надвига.

По окончании разгрузки вагона производится подъем рыхлителя и надвиг следую­щего вагона. Для удаления остатков груза используется накладной вибратор (виброп­лита) 4 конструкции ПромтрансНИИпроекта или УралЦНИИ, подвешиваемый к тельферу, который обеспечивает воз­можность его трех-четырехкратной перестановки по верхней обвязке полу­вагона. Время очистки одного вагона 4…5 мин. На выходе с разгрузочного фронта установлено устройство для закрывания крышек люков 6, которое мо­жет работать в ручном и в автоматическом режиме при скорости надвига полувагонов до 3 км/ч. Передача грузов из приемного бункера в штабели длительного хране­ния выполняется с помощью ленточных конвейеров 7.

Для работы в III…VI климатических зонах при грузопотоке до 500 тыс.т в год предназначена и схема, приведенная на рис. 13.1.5. Она включает железнодорожный разгрузочный фронт на повышенном пути 1. Рыхление и выгрузка смерзшегося насыпного груза из полувагона 2 производятся стационарной бурорыхлительной машиной 3 с точечной выгрузкой, смонтированной на специальном портале 4.

Перемещение выгруженного груза от повышенного пути вдоль траншеи 5 осуществля­ют­ся бульдозером с максимальной шириной ножа 4500 мм. Для удаления остат­ков груза из полувагона, закрывания крышек люков и надвига полувагонов по разгрузочному ту­пиковому фронту применяются те же механизмы, что и в предыдущей схеме. По срав­нению с ней здесь отбор груза от точки выгрузки ограничен, однако капитальные затраты на строительство устройств разгрузочного фронта будут существенно меньше.

Выбор способа передачи груза в зону длительного хранения зависит от принятой технологии грузопереработки и характера основного технологического процесса грузо­получателя. Возможны варианты использования ковшового погрузчика и автомобиль­ного транспорта; загрузочного бункера и конвейерной системы; козлового консольного крана и т.д.

При расположении разгрузочного фронта в III…VII климатических зонах для выгрузки смерзшихся грузов при годовом их поступлении до 500 тыс.т реко­мендуется схема, представленная на рис.13.1.6. Она предназначена для рыхления и удаления остатков груза через открытые люки полувагонов на повышенном пути высо­той 2 м с помощью навесного виброрыхлитвля типа ДП-6С (BI-643) конструк­ции ВНИИстройдормаша, виброударного разгрузчика типа BI-6I4 либо вибраци­онного штыревого рыхлителя УралЦНИИ-СОЗ-81М.

Виброрыхлители навешивают на грузовые крюки автокрана на пневматическом или гусе­ничном ходу. Грузоподъемность крана при высоте крюка 10 м должна быть не менее 7 т при вылете стрелы не более 6 м. В процессе работы кран перемеща­ется вдоль разгрузочного фронта, последовательно обрабатывая полувагоны.

Число перестановок рыхлителей по вагону 14…21, при этом направляю­щая рама должна быть опущена на верхний обвязочный пояс полувагона. Подача со­става из нескольких полувагонов на разгрузочный фронт производится маневро­вым локомотивом. По окончании очистки полувагон подает­ся к устройству для закрывания крышек люков, установленному на выходе с разгрузочного фронта.

Техническая характеристика виброрыхлителей приведена в табл.13. 6.

Таблица 13.6.

Параметры вибрационных рыхлителей

Параметры рыхлителей	ДП-6С (В1-643)	В1-614	УралЦНИИ-СО3-81М
Производительность, т/ч	60…120	60…100	50…150
Амплитуда возмущающей силы, КН	196	142	200
Мощность электродвигателей, кВт	34	26	44
Масса общая, кг	7500	4950	5100
Частота возмущающей силы, Гц	24		24
Частота ударов, мин-1		485
Габаритные размеры, мм	3800x3000x3200	5112x2092x4700	3400х2500х2850

На базе этих виброрыхлителей для Ш…УII климатических зон при годовом грузообороте до 400…500 тыс. т может быть предложена технологическая схема для выгрузки смерзшихся грузов в бункерное приемное устройство (рис.13.1.7). Надвиг полувагонов на разгрузочном фронте обеспечивает маневровое устрой­ство 1 типа МУ-12М. Виброрыхлитель 2 навешивается на грузовой крюк элек­тротали, перемещающейся по балке стационарного портала 3. С помощью элек­тротали виброрыхлитель перемещается в вертикальном направлении.

Маневровое устройство подает полувагон 4 под виброрыхлитель ДЛ-6С (BI-643), после чего производится вертикальное заглубление шты­рей последнего. По окончании рыхления массива над люками и выгрузки груза виброрыхлитель под­нимают и надвигают следующую часть полувагона. Люки у полувагона откры­вают по мере их продвижения в зону действия рыхлителя.

Остатки груза, задержавшиеся на деталях кузова, удаляются из него под дей­ствием вибрации во второй приемный бункер. Во время рыхления направляю­щая рама для штыревых рыхлителей должна быть опущена на верхний обвязоч­ный пояс полувагона. Число перестановок виброрыхлителя по вагону 14…21. После разгрузки люки полу­вагонов за­крывают люкоподъемниками 7, Из прием­ных бункеров 5 груз пода­ется в зону длительного хранения склада конвейерами 6.

Если годовой грузопоток превышает 500 тыс.т, а ТГК находится в III…VII зонах, то одним из конкурирующих вариантов может быть схема с двумя разгру­зочными фронтами (рис.13.1.8). Бурорыхлительные машины 1 с вибрационными очистными устройствами подвешиваются к стационарным порталам 2 на канатах 3 механизма подъ­ема 4. Рама машин перемещается по направляющим портала. Через приемные бункеры 5 груз по конвейерам 6 подается на склад.

Схемой предусмотрены устройства контроля и регулирования скорости надвига вагонов, концевые выключате­ли, предохраняющие механизмы от перегрузок. Открывание люков производится операторами с мостков, расположенных на уровне пола вагона, зачистка вагонов от остатков груза выполняется накладными вибраторами, а закрывание люков – с помощью типовых люкозакрывателей. Выбирая техническое оснащение грузового фронта, следует рассматривать варианты возможных технических решений.

Например, с бурорыхлительными машинами БРМ-80, БРМ-110 следует сравнить бурофрезерную рыхлительную машину РБВ-110. Ее отличительной конструк­тивной особенностью является: использование ориги­нального предохранитель­ного механизма, защищающего основной привод от перегрузки и бурофрезы от поломки, а также применение свободно плавающего рабочего органа (тра­версы с бурофрезами и приводом), снабженного пружин­ными амортизаторами в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, позволяющими сущест­венно снизить динамические нагрузки, воспринимаемые конструкцией машины и уменьшить силовые нагрузки на металлоконструкцию портала. Машина РБВ-110 имеет следующие параметры:

Производительность, т/ч…………..200…300

Мощность двигателя, кВт………….55 х 2 = 110

Количество бурофрез……………….4

Диаметр бурофрез, мм……………...620

Колея, мм……………………….…...5230 (4900)

Усилие подачи, кН………………….до 50

Скорость подачи (средняя), м/с……0,02…0,03

Усилие лебедки подъема, кН……....110

Габаритные размеры, мм:

длина……………………4672

ширина………………… 10850

высота…………………..12300

Масса, кг…………………………….28720

в том числе:

рыхлителя……………….10800

портала…………………..15720

лебедки подъема…………2200

В характеристиках машин указана производительность, величина которой изменяется в довольно широких пределах. Эти изменения объясняются физико-механическими свойствами грузов, прочностью их смерзания. Для уменьшения прочности смерзания при механическом рыхлении предложена термобуровая установка. Она предназначена для выгрузки сильносмерзшихся навалочных грузов из полувагонов и платформ на повышенных путях железнодорожных складов, бун­керных приемных устройствах и др. Рабочим органом машины является комплект термобуров, с помощью которых производится восстановление сыпучести сильносмерзшегося груза и его выгрузка из полувагона. Уменьшение прочности смерзшегося груза и его высокоэффективная выгрузка достигается с помощью горячего воздуха, подаваемого к грузу и его разрушение механическим бурением.

Машина может применяться в навесном исполнении на кране, на непод­вижном или самоходном портале. Она позволяет восстанавливать сыпучесть и выгрузку сильносмерзшихся грузов любой прочности (песка, угля и т.п.). Внедре­ние такой машины в зависимости от объема поступления груза позволяет высво­бодить от 6 до 8 грузчиков и в 3 раза сократить простой вагонов под выгрузкой. Машина имеет следующие характеристики:

Средняя продолжительность выгрузки смерзшегося

груза (прочность более 8 МПа) из одного полувагона, ч………. 1,5…2,0

Установочная мощность:

трубчатых электронагревателей комплекта буров (4 шт.), кВт….113,0

привода вращения буров, кВт……………………………….…..…113,0

Диаметр рабочего органа (бура), мм……………………….………620

Ширина захвата рабочих органов, мм……………………….…….2600

Температура воздушного потока, входящего в груз, °С …….…. 250…600

Привод вращения буров и электронагреватели включаются поочередно, поэтому потребляемая мощность не превышает 113 кВт.

Особую проблему с выгрузкой создают смерзшиеся насыпные пластичные грузы, обладающие повышенной слипаемостью. Такие грузы требуется сначала рыхлить, а потом проталкивать через люки. С такой задачей поможет справиться машина экскаваторно-клинового типа. На ее основе построена схема разгрузоч­ного фронта для глины (рис.13.2). Она рекомендуется для складов, расположен­ных в I…VI климатической зоне при грузопотоке до 500 тыс. т/год.

13.2. Разгрузочный фронт с машиной экскаваторно-клинового типа

Машина 4 имеет портал, по ригелю которого поперек вагона перемещается тележка 5 с ковшовым скребком 11 и клиновой штангой 12. Для операторов, от­крывающих люки, предусмотрены откидные площадки 7. Перемещение полуваго­нов на разгрузочном железнодорожном фронте и фиксацию их в процессе выгрузки обеспечивает маневровое устройство 1. Удаление остатков груза из полувагона осуще­ствляется вибратором непрерывного действия 3 или накладным вибратором.

На выходе с разгрузочного фронта установлен люкоподъемник 2. Для отбора и перемещения выгруженного груза от повышенного пути исполь­зуется бульдо­зер 9. Машина экскаваторно-клинового типа имеет следующие параметры:

Производительность, т/ч . ……… 100

Ширина ковша, мм ……... 1000

Усилие на зубьях ковша, кН:

вертикальное ……… 50

горизонтальное ……… 10

Скорость перемещения клиновой штанги, м/с…0,4

Ширина клинового скребка, мм …………790

Скорость передвижения тележки по

порталу, м/с……………………………………… 0,3

Суммарная мощность электродвигателей

приводов, кВт ………… 80

Габаритные размеры, мм ……… 11350x6360x10355

Масса, кг …………19000

Пластичные грузы могут с помощью экскаваторно-клиновой машины разгру­жаться и на грузовом фронте бункерного типа. Надо лишь предусмотреть уста­новку комкорыхлителей, через которые груз поступает в приемный бункер и да­лее через конвейерную систему в зону длительного хранения либо непосредст­венно в производство.

При высокой прочности смерзания, характерной для V…VIII климатических зон, при годовом грузопотоке до 500 тыс.т перед подачей вагона на разгрузочный фронт рекомендуется постановка его в гараж разморажи­вания с газовыми инфра­красными излучателями. После пленочного оттаивания груза, которое происхо­дит за 25…30 мин полувагон подается на разгрузочный фронт, оснащенный буро­рыхлительной машиной и бункерным приемным устройством. Надвиг полувагона обеспечивается стационарным маневровым устройством. Рыхление, выгрузка и удаление остатков груза из полувагона производятся через открытые люки буро­рыхлительной машиной, оснащенной вибратором непрерывного действия, при­менение которого улучшает условия работы фрез и сокращает время выгрузки. Производительность разгрузочного ком­плекса - 1 вагон/ч. Для подъема крышек люков на выходе с разгрузочного фронта устанавливается люкоподъемник. Из приемных бунке­ров груз с помощью вибропитателей подается на конвейеры и транспор­тируется на склад. Техническая характеристика гаража размораживания на одно стойло с газовыми инфракрас-ными излучателями приведена ниже:

Максимальная теплопроизводительность, ГДж…. 12,5

Расход природного газа, м³/ч .............. 125…300

Габаритные размеры, мм ………. 14000x9780x6400

КПД использования тепла, % ……….. 27

При грузопотоке около 1 млн. т/год в суровых условиях V…VIII климатиче­ских зон предусматривают (рис. 13.3) гараж размораживания 4 комбинированного типа вместимостью 8; 10; 12 и более полувагонов и стационарный роторный вагоноопрокидыватель 3. Подача полувагонов в вагоноопрокидыватель производится электротолкателем (на рис. не показан). Для измерения глубины противания смерзшегося груза в гараже размораживания предусмотрено специальное устройство 5 штыревого типа. Поданный в ротор вагоноопрокидывателя полувагон за­крепляется упорами, и приводом 1 ротор поворачивается на 160-170°. Груз через решетки поступает в приемный бункер , откуда ленточными конвейерами передается на склад. После возвращения полувагона в исходное положение оператор проверяет степень разгрузки и при необходимости опускает на верхнюю обвязку кузова накладные вибраторы 2. Подвергнутый вибрации полувагон опрокидывается вторично для очистки от остатков груза. Из ротора порожний вагон выталкивается следующим вагоном, подаваемым под выгрузку, а затем убирается маневровым устройством. Гараж размораживания и вагоноопрокидыватель располагаются на разных железнодорожных путях. Характеристика гаражей размораживания (тепляков) приведена в табл. 13.7.

АП

13.3. Разгрузочный фронт с тепляком и вагоноопрокидывателем

Таблица 13.7.

Параметры гаражей размораживания комбинированного типа

Показатели	ИС-120	ИС-145	ИС-180
Вместимость гаража, вагонов	8	10	12
Общая площадь теплоизлучающих панелей, м2	1650	2062	2475
Рабочее давление пара, МПа	0,6-0,7	0,6-0,7	0,6-0,7
Температура насыщенного пара, °С	150-160	150-160	150-160
Общий максимальный расход пара, т/ч	6,2	7.9	10
Общий расход воздуха на конвективный обогрев, тыс. м3/ч	100	125	150
Габаритные размеры, м	117x6,5x4,7	144x6,5x4,7	171x6,5x4,7
Время размораживания (пленочного), ч	1,5	1,5	1,5

Принцип действия рассмотренных выше машин и механизмов для раз­грузки смерзшихся грузов основан на механическом воздействии на подвиж­ной состав или груз. Они уже нашли более или менее широкое практическое применение.

В настоящее время ведется разработка конструкций установок для раз­грузки и очистки вагонов от примерзшего груза, использующих принцип электромагнит­ного воздействия. Так, на Каширской ГРЭС испытана экспериментальная уста­новка магнитно-импульсной ударной системы (МИУС), которая работает сле­дующим образом. К стенке кузова полувагона, а также к его днищу подводят ин­дукторы (соленоиды с подсоединенными к ним стальными пластинами, предна­значенными для метания в стены и пол вагона).

При разрядке импульсных кон­денсаторов в катушках индукторов возникает сильное переменное электромаг­нитное поле, наводящее в пластинах ответное магнитное поле той же полярности. Взаимодействие обоих полей приводит к рез­кому движению (удару) метаемых пластин на стенку кузова полувагона, в резуль­тате чего металлическая обшивка его прогибается, а примерзший груз отстает от стенки.

Испытания показали, что отделение смерзшегося угля происходит от боковых стенок даже тех соседних секций полувагона, которые не подвер­гались обработке электроимпульсным методом. Минимальный расход накоплен­ной в конденсато­рах энергии на отделение примерзшего угля от 1 м² боковой поверхности состав­ляет 2250 кДж.

Внедрению установки препятствует то, что смерзшийся уголь остается в мес­тах повышенной жесткости (в углах полувагона, у вертнкалышх стоек и на хреб­товой балке). Работы по ее усовершенствованию продолжаются. Данная уста­новка эффективна для борьбы с зависанием сыпучих материалов в бункерах..

Продолжаются работы по созданию электрофизической установки (ЭФИУ) для пленочного разогрева смерзшегося материала, основанной на использовании индукционного нагрева металлических кузовов полувагонов. Эксперименталь­ные установки ЭФИУ, испы­танные в промышленных условиях, выполнены в двух вариантах. В варианте, разработанном с участием ПромтрансНИИпроекта, вагон останавливается пе­ред вагоноопрокиднвателем и к нему (к днищу, торце­вым и боковым стенкам) подводятся специальным механизмом плоские индук­торы (рис.13.4, а)

13.4. Схемы электрофизических установок индукционного нагрева кузова

Во втором варианте, разработанном ИГД им.А.А.Скочинского, индукто­ры устанавливают стационарно по обе стороны железнодорожного пути с зазором, необходимым для продвижения состава, и пленочный разогрев осуществляют в процессе движения вагонов (рис.13.4, б). Сильное переменное электромагнит­ное поле воздействует на металлические стенки, обусловли­вая их интенсивный на­грев.

Необходимо отметить, что первый вариант, более сложный по конструк­ции и эксплуатации, так как содержит механизм подвода индукторов, зна­чительно эф­фективнее и экономичнее, поскольку индукторы прижимаются к поверхности по­лувагонов. Во втором варианте днище полувагона не прогревается и наличие боль­шого зазора снижает эффективность разогрева. Таким образом, при разработке схем комплексной механизации выгруз­ки смерзшихся насыпных грузов к практическому рассмотрению могут быть приняты разнообразные варианты, основанные на применении электромеханических установок. Окончательный выбор схемы предопределяется технико-экономическими расчетами.