струнная транспортная система юницкого

Формула изобретения

1. 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, отличающаяся тем, что под поверхностью качения полого рельса предварительно натянутый силовой орган расположен со смещением вниз на величину Н, удовлетворяющую соотношению:

0,1<А/Н<5,

при этом ширина А плоской поверхности качения рельса и ширина В цилиндрической поверхности обода колеса транспортного средства удовлетворяют соотношению:

0,9<А/В<2.

2. Транспортная система по п.1, отличающаяся тем, что в пролете между смежными опорами величина смещения силового органа внутри полого рельса уменьшается в пределах упомянутого соотношения А/Н от середины пролета к опорам.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Известная транспортная система рассчитана на достаточно большие усилия натяжения силовых органов рельсов, которые требуются для обеспечения прямолинейности рельсового пути.

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.

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.

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.

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:

при этом ширина А (мм) плоской поверхности качения рельса и ширина В (мм) цилиндрической поверхности обода колеса транспортного средства удовлетворяют соотношению:

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где представлены:

фиг.1 - общая схема струнной транспортной системы;

фиг.2 - контактная пара, образуемая полым рельсом-струной и колесом транспортного средства (один из вариантов выполнения рельса).

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.

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.

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).

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.

Транспортная система имеет рельсо-струнный путь (фиг.1) и работает следующим образом.

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.

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.