RU2324612C1

RU2324612C1 - Yunitsky stringed transport system

Info

Publication number: RU2324612C1
Application number: RU2006127132/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Эдуардович Юницкий (RU); Анатолий Эдуардович Юницкий
Original assignee: Анатолий Эдуардович Юницкий
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-05-20

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: stringed transport system consists of rail track mounted on a support. The track is in the form of at least, one hollow rail with a flat rolling surface for the wheels of the vehicle. A strained power element is located in the cavity of the rail. Under the rolling surface of the hollow rail, the power element is located at a displacement H, downwards, satisfying the inequality 0.1<A/H<5. The width A, of the flat rolling surface of the rail and width B, of the cylindrical surface of the rim of the vehicle wheel satisfy the relationship 0.9<A/B<2.

EFFECT: lower material consumption and increased stability of the rails against twisting.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным системам, характеризующимся использованием струнной путевой структуры с несущим предварительно напряженным силовым органом, заключенным в корпус с поверхностью качения. Оно может быть использовано в системах, предназначенных для пассажирских или грузовых перевозок, и может найти применение при создании внутригородских и междугородних транспортных магистралей, в горнорудной, угольной, деревообрабатывающей и др. отраслях промышленности.The invention relates to transport systems characterized by the use of a string track structure with a pre-stressed load-bearing power body enclosed in a housing with a rolling surface. It can be used in systems designed for passenger or freight transportation, and can be used to create long-distance and intercity transportation routes, in mining, coal, woodworking and other industries.

Известна транспортная система (преимущественно, цехового назначения), в которой рельсовый путь выполнен в виде подвешенного полого рельса с размещенным в нем одним или несколькими несущими канатами, натянутыми в пролете между опорами (Патент Швейцарии №420238, Е01В, 1966). Полый рельс в такой транспортной системе имеет форму перевернутого U-образного профиля с нижней заглушкой в виде протяженной шины. При этом своей внешней цилиндрической частью U-образный профиль рельса образует поверхность качения для колес транспортных средств, обод которых также имеет в поперечном сечении U-образный профиль.A known transport system (mainly for shop use) in which the rail track is made in the form of a suspended hollow rail with one or more support ropes placed therein, stretched in the span between the supports (Swiss Patent No. 420238, Е01В, 1966). A hollow rail in such a transport system has the shape of an inverted U-shaped profile with a bottom plug in the form of an extended tire. Moreover, with its outer cylindrical part, the U-shaped rail profile forms a rolling surface for vehicle wheels, the rim of which also has a U-shaped profile in cross section.

В такой транспортной системе, рассчитанной на большие нагрузки, основное давление от колеса транспортного средства приходится на зону контакта U-образной поверхности обода колеса и цилиндрической поверхности рельса. В целях уменьшения трения в такой паре радиус U-образной рабочей поверхности обода колеса выполняется несколько больше радиуса рельса, так что взаимодействие между ними происходит в пятне пересечения их образующих, имеющем небольшую площадь. Поэтому даже при небольших весовых нагрузках от транспортного средства рельс испытывает весьма большие местные давления от колес, приводящие, по меньшей мере, к его неравномерному износу. Как следствие, из-за уменьшения срока службы, и высокой стоимости капитального ремонта подвесных путевых структур, существенно повышаются эксплуатационные расходы.In such a transport system, designed for heavy loads, the main pressure from the vehicle wheel falls on the contact zone of the U-shaped surface of the wheel rim and the cylindrical surface of the rail. In order to reduce friction in such a pair, the radius of the U-shaped working surface of the wheel rim is slightly larger than the radius of the rail, so that the interaction between them occurs at the intersection of their generators, which has a small area. Therefore, even with small weight loads from the vehicle, the rail experiences very high local pressure from the wheels, leading at least to its uneven wear. As a result, due to the reduction of the service life, and the high cost of overhaul of suspended track structures, operating costs significantly increase.

Кроме этого, вследствие низкой крутильной жесткости, свойственной слабо натянутым рельсам в пролетах между опорами, корпус рельса при качении по нему колес транспортного средства может закручиваться на некоторый угол и испытывать крутильные колебания вместе с канатом или вокруг него. Крутильная жесткость падает и с увеличением длины пролета, и угол возможного закручивания рельса к середине пролета возрастает.In addition, due to the low torsional stiffness inherent in loosely stretched rails in the spans between the supports, the rail casing, when the wheels of the vehicle are rolling along it, can twist at a certain angle and experience torsional vibrations with or around the rope. Torsional stiffness also decreases with increasing span, and the angle of the possible twisting of the rail toward the middle of the span increases.

Отсутствие противодействующего такому скручиванию механизма стабилизации пространственного положения рельса приводит к образованию на поверхности качения следов износа в виде полос ерзания и, как следствие, к возникновению вибраций в процессе движения транспортного средства.The absence of a mechanism to stabilize the spatial position of the rail that counteracts this twisting leads to the formation of wear marks in the form of flicker bands on the rolling surface and, as a result, to vibrations during the movement of the vehicle.

Известна также струнная транспортная система, содержащая размещенный на опорах рельсовый путь в виде, по меньшей мере, одного полого рельса с плоской поверхностью качения для колес транспортного средства, под которой в полости рельса со смещением вниз от нее расположен предварительно натянутый силовой орган (Патент РФ №2080268, В61В 5/02, 1994).A string transport system is also known, comprising a rail track placed on supports in the form of at least one hollow rail with a flat rolling surface for vehicle wheels, under which a pre-stretched force is located in the rail cavity with a shift downward from it (Patent of the Russian Federation No. 2080268, B61B 5/02, 1994).

Известная транспортная система рассчитана на достаточно большие усилия натяжения силовых органов рельсов, которые требуются для обеспечения прямолинейности рельсового пути.The known transport system is designed for sufficiently large tension forces of the power organs of the rails, which are required to ensure the straightness of the rail track.

В отличие от рассмотренного аналога в струнной путевой структуре, образованной рельсами с плоской поверхностью качения, в процессе движения транспортного средства может возникать момент, препятствующий изменению пространственного положения рельса под действием перекатывающихся по нему цилиндрических колес, которые в этом случае уподобляются направляющим роликам в металлопрокате. Однако в системе-прототипе, рассчитанной на достаточно большие усилия натяжения силовых органов рельсов, такой механизм не используется, так как ориентация рельса обеспечивается уже самими большими усилиями. Кроме этого, рельсы в известной транспортной системе связаны между собой поперечными рамами или протяженными объемными каркасами с настилом, что увеличивает их момент сопротивления скручиванию.In contrast to the analogue considered, in a string track structure formed by rails with a flat rolling surface, a moment may occur in the process of vehicle movement, which prevents a change in the spatial position of the rail under the influence of cylindrical wheels rolling over it, which in this case are likened to guide rollers in metal rolling. However, in the prototype system, designed for sufficiently large efforts to tension the power organs of the rails, such a mechanism is not used, since the orientation of the rail is already ensured by the very great efforts. In addition, the rails in the known transport system are interconnected by transverse frames or extended volumetric frames with a deck, which increases their moment of resistance to torsion.

В транспортной же системе с менее натянутыми силовыми органами, каковой и является предлагаемая система, каркасы и рамы вряд ли приемлемы, так как приводят к увеличению материалоемкости и существенному повышению затрат на строительство. Поэтому в условиях сниженного момента сопротивления скручиванию рельсов актуальным становится использование механизма стабилизации пространственного положения рельса колесами транспортного средства. Однако эффективность и надежность действия такого механизма в струнной транспортной системе может быть обеспечена лишь при некоторых оптимальных соотношениях конструктивных и геометрических параметров рельса, колеса и силового органа рельса. В известной транспортной системе такие соотношения не устанавливались, ввиду отсутствия необходимости использования указанного механизма.In a transport system with less strained power bodies, which is the proposed system, frames and frames are hardly acceptable, as they lead to an increase in material consumption and a significant increase in construction costs. Therefore, in conditions of a reduced moment of resistance to torsion of the rails, it becomes relevant to use the mechanism for stabilizing the spatial position of the rail by the wheels of the vehicle. However, the efficiency and reliability of the operation of such a mechanism in a string transport system can be ensured only with some optimal ratios of the structural and geometric parameters of the rail, wheel and rail power unit. In the known transport system, such ratios have not been established, since there is no need to use the specified mechanism.

В основу изобретения положена задача снижения материалоемкости струнной транспортной системы, а также затрат на ее строительство и эксплуатацию при пониженных усилиях натяжения силовых органов рельсов.The basis of the invention is the task of reducing the material consumption of the string transport system, as well as the cost of its construction and operation with reduced tension forces of the power organs of the rails.

Решение поставленной задачи в струнной транспортной системе, содержащей размещенный на опорах рельсовый путь в виде, по меньшей мере, одного полого рельса с плоской поверхностью качения для колес транспортного средства, под которой в полости рельса со смещением вниз от нее расположен предварительно натянутый силовой орган, обеспечивается тем, что под поверхностью качения полого рельса предварительно натянутый силовой орган расположен со смещением вниз на величину Н (мм), удовлетворяющую соотношению:The solution of the problem in a string transport system containing a rail track placed on the supports in the form of at least one hollow rail with a flat rolling surface for the wheels of the vehicle, under which a pre-stretched force is located in the cavity of the rail with an offset downward from it, is provided the fact that under the rolling surface of the hollow rail the pre-tensioned power element is located with a downward shift of H (mm), which satisfies the ratio:

при этом ширина А (мм) плоской поверхности качения рельса и ширина В (мм) цилиндрической поверхности обода колеса транспортного средства удовлетворяют соотношению:the width A (mm) of the flat rolling surface of the rail and the width B (mm) of the cylindrical surface of the wheel rim of the vehicle satisfy the ratio:

Таким выбором соотношений параметров рельса и колеса транспортного средства и обеспечивается повышение устойчивости рельсов струнной транспортной системы против скручивания без изменения крутильной жесткости самого рельса, а тем самым и устойчивость путевой структуры к крутильным колебаниям при одновременном снижении затрат на строительство.Such a choice of the ratios of the rail and wheel parameters of the vehicle provides an increase in the stability of the rails of the string transport system against torsion without changing the torsional stiffness of the rail itself, and thereby the track structure is resistant to torsional vibrations while reducing construction costs.

При соотношении А/Н<0,1 снижается жесткость и усталостная прочность рельса, так как из-за уменьшения толщины головки рельса в пятне контакта его с колесом транспортного средства возникают большие изгибающие деформации, волны которых движутся вместе с ним (подобно тому, как это происходит в волновых передачах).When the ratio A / H <0.1, the rigidity and fatigue strength of the rail decreases, since due to a decrease in the thickness of the rail head, large bending deformations arise in the spot of its contact with the vehicle wheel, the waves of which move along with it (similar to occurs in wave transmissions).

При А/Н>5, несмотря на действие механизма пространственной стабилизации рельса, крутильная жесткость рельса окажется не достаточной из-за увеличения плеча крутящего момента, который может возникнуть, например, при динамических воздействиях боковой ветровой нагрузки на транспортное средство.At A / H> 5, despite the action of the spatial stabilization mechanism of the rail, the torsional stiffness of the rail will not be sufficient due to an increase in the torque arm, which can occur, for example, under dynamic effects of lateral wind load on the vehicle.

При отношении А/В<0,9 головка рельса будет существенно заклиниваться между ребордами колеса, исключая тем самым взаимодействие цилиндрической поверхности колеса и плоской поверхности качения рельса. Это привело бы не только к повышенному износу колес и рельсов, но и к спонтанному появлению момента скручивания рельса и увеличению сопротивления качению колес, а следовательно, и к существенным затратам энергии на перемещение транспортного средства.When the ratio A / B <0.9, the rail head will substantially jam between the flanges of the wheel, thereby excluding the interaction of the cylindrical surface of the wheel and the flat rolling surface of the rail. This would lead not only to increased wear of the wheels and rails, but also to the spontaneous appearance of the moment of twisting of the rail and an increase in the rolling resistance of the wheels, and, consequently, to significant energy costs for moving the vehicle.

При А/В>2 транспортное средство из-за чрезмерного бокового люфта между ребордами колеса и головкой рельса будет перемещаться с большим углом рыскания, что приведет к появлению боковых ударов реборд колес о головку рельса, создающих момент скручивания рельса. Следствием этого был бы также повышенный износ рельсов.At A / B> 2, the vehicle due to excessive lateral play between the flanges of the wheel and the rail head will move with a large yaw angle, which will lead to the appearance of side impacts of the flanges of the wheels against the rail head, creating a moment of rolling of the rail. A consequence of this would also be increased wear on the rails.

Решение поставленной задачи обеспечивается и при условии, что в пролете между смежными опорами величина смещения силового органа внутри полого рельса уменьшается в пределах соотношения А/Н от середины пролета к опорам.The solution of this problem is provided, provided that in the span between adjacent supports, the displacement of the power organ inside the hollow rail decreases within the A / H ratio from the middle of the span to the supports.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где представлены:The invention is illustrated by drawings, which represent:

фиг.1 - общая схема струнной транспортной системы;figure 1 is a General diagram of a string transport system;

фиг.2 - контактная пара, образуемая полым рельсом-струной и колесом транспортного средства (один из вариантов выполнения рельса).figure 2 - contact pair formed by a hollow rail-string and the wheel of the vehicle (one of the options for the rail).

Предлагаемая транспортная система (фиг.1) включает в себя установленные вдоль трассы на основании 1 анкерные 2 и промежуточные 3 опоры, на которых закреплен, по меньшей мере, один полый рельс-струна 4 с плоской поверхностью качения для транспортных средств 5. В зависимости от места установки и набора функций анкерные опоры могут иметь различные конструктивные оформления - в виде колонн с оголовками, башен, других функциональных сооружений или ферменных структур.The proposed transport system (figure 1) includes installed along the track on the basis of 1 anchor 2 and intermediate 3 supports, on which at least one hollow rail-string 4 with a flat rolling surface for vehicles 5 is fixed. Depending on installation sites and a set of functions anchor supports can have various structural designs - in the form of columns with heads, towers, other functional structures or truss structures.

Полый рельс-струна 4 (фиг.2) содержит корпус 4-а с головкой 4-б, имеющей плоскую поверхность качения 4-в. Внутри полого корпуса 4-а размещен предварительно натянутый силовой орган 4-г, выполненный в виде пакета высокопрочных силовых элементов 4-д (проволок, лент, полос, нитей или прядей), а оставшаяся свободной часть полости заполнена (под давлением) твердеющим полимерным связующим с наполнителем или цементным раствором 4-е. Головка 4-б выполнена накладной и может быть соединена с корпусом сваркой, пайкой или клеевым составом.The hollow rail-string 4 (Fig.2) contains a 4-a housing with a 4-b head having a 4-c flat rolling surface. Inside the hollow body 4-a, a pre-tensioned 4-g power element is placed, made in the form of a package of 4-d high-strength power elements (wires, ribbons, strips, threads or strands), and the remaining free part of the cavity is filled (under pressure) with a hardening polymer binder with filler or cement mortar 4th. The head 4-b is made overhead and can be connected to the body by welding, soldering or adhesive.

Силовой орган 4-г расположен в корпусе 4-а со смещением Н (мм) вниз от плоской поверхности качения 4-в головки рельса, удовлетворяющим соотношению (1). При этом на верхний слой силовых элементов корпус 4-а рельса опирается через слой наполнителя 4-е и множество реперов 4-ж, рассредоточенных по длине корпуса 4-а так, что с приближением к опорам величина смещения Н на пролете длиной L уменьшается в направлении от середины пролета к опоре (в середине пролета величина H максимальна, а над опорой - минимальна), причем изменения величины H происходят в пределах соотношения (1).The 4-g power member is located in the 4-case with a displacement Н (mm) down from the flat rolling surface 4-in the rail head, satisfying the relation (1). In this case, the rail 4-a body is supported on the top layer of power elements through the 4th filler layer and a plurality of 4-rapper rails distributed along the length of the 4-a case so that, with approach to the supports, the displacement H on the span of length L decreases in the direction from the middle of the span to the support (in the middle of the span, the value of H is maximum, and above the support it is minimal), and changes in the value of H occur within the relation (1).

Кроме описанных выше, в транспортной системе могут использоваться и вспомогательные средства, в том числе и дополнительные средства пространственной стабилизации рельсов (например, в пролетах увеличенной протяженности). В отдельных пролетах могут устанавливаться и вспомогательные (облегченные) промежуточные опоры.In addition to those described above, auxiliary means can be used in the transport system, including additional means of spatial stabilization of the rails (for example, in long-spans). In separate spans, auxiliary (lightweight) intermediate supports can also be installed.

Транспортная система имеет рельсо-струнный путь (фиг.1) и работает следующим образом.The transport system has a rail-string path (figure 1) and works as follows.

При движении транспортного средства 5 цилиндрическая поверхность 5-б обода колеса 5-а (фиг.2) своей образующей прилегает к плоской поверхности качения 4-в головки рельса 4, вследствие чего на смежных участках рельса давлением колеса 5-а создается подобие их защемления в зажиме, а следовательно, и повышенная крутильная жесткость. Такое состояние смежных участков рельса приводит к тому, что любое возмущающее воздействие, стремящееся повернуть рельс относительно его продольной оси, вызывает появление восстанавливающей реакции (момента сопротивления работающей на кручение жесткой пружины) - пары сил, препятствующих скручиванию рельса. Такой механизм хорошо согласуется с поставленной задачей, так как оказывается наиболее рациональным, особенно для монорельсовых путевых структур, которые потенциально сами по себе являются менее материалоемкими и имеют меньше возможностей для использования других средств стабилизации пространственного положения рельса.When the vehicle 5 is moving, the cylindrical surface 5-b of the rim of the wheel 5-a (Fig. 2) with its generatrix is adjacent to the flat rolling surface 4-in the head of the rail 4, as a result of which, on adjacent sections of the rail, the pressure of the wheel 5-a creates a similarity of their pinching in clamp, and hence increased torsional rigidity. This state of adjacent sections of the rail leads to the fact that any disturbing effect, tending to rotate the rail relative to its longitudinal axis, causes the appearance of a restoring reaction (the moment of resistance of the torsion spring) - a pair of forces that prevent the rail from twisting. Such a mechanism is in good agreement with the task, since it turns out to be the most rational, especially for monorail track structures, which are potentially less material-intensive in themselves and have less ability to use other means of stabilizing the spatial position of the rail.

Предлагаемая струнная транспортная система может быть реализована с любым числом пролетов и найдет рациональное применение для пассажирских внутригородских и междугородных перевозок, а также для грузовых перевозок на горнорудных предприятиях, угольных шахтах и других предприятиях, где задействованы технологические линии для перемещения грузов.The proposed string transport system can be implemented with any number of spans and will find rational use for passenger long-distance and long-distance transportation, as well as for freight transportation at mining enterprises, coal mines and other enterprises where technological lines are used to move goods.

Claims

1. String transport system comprising a rail placed on the supports in the form of at least one hollow rail with a flat rolling surface for the wheels of the vehicle, under which a pre-stretched force is located in the cavity of the rail with an offset downward, characterized in that that under the rolling surface of the hollow rail, the pre-tensioned power member is located with a downward displacement of H, satisfying the ratio:

0.1 <A / H <5,

the width A of the flat rolling surface of the rail and the width B of the cylindrical surface of the rim of the wheel of the vehicle satisfy the ratio:

0.9 <A / B <2.

2. The transport system according to claim 1, characterized in that in the span between adjacent supports the magnitude of the displacement of the power organ inside the hollow rail decreases within the aforementioned A / H ratio from the middle of the span to the supports.