RU2302955C1 - Overhead transport system - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; overhead systems.

SUBSTANCE: invention relates to transport mechanisms with preset trajectory of movement and it can be used on rough terrains. Proposed overhead transport system includes running part in from of beam with two opposite horizontal rolling planes and vehicle provided with lower pressure wheels in addition to upper support wheels. Beam is U-shaped, being suspended by central posts. Lower rolling plane is found on inner surface of beam and is coated with material featurning higher coefficient of adhesion. Lower pressure wheels are driving ones.

EFFECT: provision of carriage of passengers and loads over rough terrain in distant regions.

3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к транспортным механизмам с заданной траекторией движения и может найти применение в сильно пересеченной местности, в сельских районах и т.д.The invention relates to transport mechanisms with a given trajectory and may find application in very rough terrain, in rural areas, etc.

Уровень техникиState of the art

Существуют два вида транспортных систем, известных как «подвесные монорельсовые дороги» и «канатные дороги». В современной патентной литературе имеется достаточное количество примеров, отражающих настойчивые попытки объединить близкие по принципу действия устройства. Так, в пат. РФ №2211890 (МПК Е01В 25/00, В61В 13/04, бюл. 25/03) предлагается заменить несущий канат на более сложную, предварительно напряженную трубчатую конструкцию. При этом автор оставляет без изменений основной ходовой «блок» (ролик с канавкой на ободе). Однако движение подобного «блока» по канату всегда сопровождается заметным трением, причиной которого является разница радиусов качения. Идеальный вариант - качение цилиндра по плоскости, поэтому в пат. РФ №2208675 (МПК Е01В 25/00, бюл. 20/03) тот же автор предлагает «напряженный рельс» с плоской поверхностью качения. К сожалению, нерешенными остаются вопросы боковой стабилизации и привода транспортного средства.There are two types of transport systems, known as "monorail suspended railways" and "cable cars". In the modern patent literature there are a sufficient number of examples reflecting persistent attempts to combine devices that are close in principle of operation. So, in US Pat. RF №2211890 (IPC Е01В 25/00, В61В 13/04, bull. 25/03) it is proposed to replace the supporting rope with a more complex, prestressed tubular structure. In this case, the author leaves unchanged the main running “block” (a roller with a groove on the rim). However, the movement of such a “block” along the rope is always accompanied by noticeable friction, the cause of which is the difference in rolling radii. The ideal option is to roll the cylinder in a plane, therefore in US Pat. RF №2208675 (IPC Е01В 25/00, bull. 20/03) the same author offers a "tense rail" with a flat rolling surface. Unfortunately, the issues of lateral stabilization and drive of the vehicle remain unresolved.

Главным «видовым» признаком канатных систем является как раз тянущий канат, который в простейшем случае выполняет одновременно и несущую функцию. Понятно, что длина тянущего каната имеет естественные пределы, в связи с чем область применения канатных систем ограничена. С другой стороны, несущий канат может быть снабжен дополнительными приспособлениями - «ездовыми полками». В таком случае несущий канат может состоять из отдельных отрезков, не связанных между собой и снабженных отдельными натяжными приспособлениями (прообраз - контактная сеть на электрифицированных железных дорогах). Наличие «ездовых полок», т.е. плоскостей качения для цилиндрических роликов, приближает конструкцию к классу монорельсовых систем.The main “specific" sign of rope systems is just the pulling rope, which in the simplest case performs simultaneously the bearing function. It is clear that the length of the pulling rope has natural limits, and therefore the scope of the rope systems is limited. On the other hand, the supporting rope can be equipped with additional devices - “riding shelves”. In this case, the supporting rope may consist of separate segments that are not interconnected and equipped with separate tensioning devices (prototype - contact network on electrified railways). The presence of "riding shelves", i.e. rolling planes for cylindrical rollers, brings the design closer to the class of monorail systems.

Итак, преимущество пока остается за «монорельсами», а основная идея - регулируемое сцепление ведущих колес с ходовым путем. За аналог здесь взято приводное устройство, описанное в а.с. СССР №1504136 (МПК В61С 15/00, В61В 13/04, бюл. 32/1989). Предлагается в качестве ведущих задействовать боковые ролики (колеса), обычно используемые лишь для боковой стабилизации транспортного средства. Прижимные усилия создаются за счет пружинно-рычажного механизма, наделенного функциями автоматического регулятора. Подобные системы использовались в XIX в. при строительстве туннелей в Альпах (см.: «Вариации на тему одной планеты», Ференц Шебек, изд-во «Корвина», Будапешт, 1972 г., стр.26). К сожалению, правильно поставленная задача простого решения не имеет. Пружинно-рычажный механизм в общем случае «неустойчив», поскольку легко переходит в режим автоколебаний из-за отсутствия в нем требуемых теорией дифференцирующих звеньев. Реальные устройства оказываются сложнее, они включают разнообразные датчики, процессоры и гидравлические исполнительные элементы.So, the advantage remains with the "monorails", and the main idea is the adjustable clutch of the drive wheels with the running track. The drive device described in A.S. USSR No. 1504136 (IPC В61С 15/00, В61В 13/04, bull. 32/1989). It is proposed to use the side rollers (wheels) as the leading ones, usually used only for lateral stabilization of the vehicle. The clamping forces are created due to the spring-link mechanism, endowed with the functions of an automatic regulator. Similar systems were used in the 19th century. during the construction of tunnels in the Alps (see: “Variations on a Theme of One Planet,” Ferenc Shebek, Corvin Publishing House, Budapest, 1972, p. 26). Unfortunately, the correctly posed problem has no simple solution. The spring-link mechanism in the general case is “unstable”, since it easily goes into self-oscillation mode due to the lack of differentiating links required by the theory in it. Real devices are more complex, they include a variety of sensors, processors and hydraulic actuators.

Прототип. Основные существенные признаки «комбинированной» подвесной транспортной системы фигурируют в а.с. СССР №1824333 (МПК В61В 13/04, бюл. 24/93), хотя авторы и не сформулировали оптимального решения. Описанная в а.с. №1824333 система содержит закрепленную на опорах коробчатую балку, вдоль которой перемещается тягач с прицепными вагонетками. Согласно уже сложившейся традиции тягач и вагонетки здесь расположены над балкой, но при этом они снабжены дополнительными прижимными (подпружиненными) роликами, катящимися по нижней поверхности балки. Автоматическое регулирование силы прижима отсутствует, натяжение пружин устанавливается заранее с учетом веса транспортируемых грузов. Фактически авторы воспроизвели конструкцию швейцарских горных инженеров XIX в. (см. выше).Prototype. The main salient features of the “combined” outboard transport system appear in the AS USSR No. 1824333 (IPC В61В 13/04, bull. 24/93), although the authors did not formulate the optimal solution. Described in A.S. No. 1824333 the system comprises a box-beam fixed to the supports along which a tractor with trailed trolleys moves. According to the already established tradition, the tractor and trolleys are located above the beam, but at the same time they are equipped with additional clamping (spring-loaded) rollers rolling along the lower surface of the beam. There is no automatic control of the clamping force, the spring tension is set in advance taking into account the weight of the transported goods. In fact, the authors reproduced the design of Swiss mining engineers of the XIX century. (see above).

Основной недостаток прототипа - значительное трение и износ роликов, подшипников, а также плоскостей качения. Как известно, при «жестком» контакте двух металлических поверхностей (обода колеса и рельса) необходимы значительные сцепные нагрузки. Фактически же речь идет о режиме напряжений на грани допустимого, что хорошо знакомо конструкторам железнодорожных локомотивов. Именно по указанной причине железнодорожные колеса выполняются составными, имеют упругий «бандаж» и особый профиль сечения. Упругими свойствами обладают и рельсы, прокатываемые из специальной легированной стали. Разумеется, в случае с простейшими роликами малого диаметра и коробчатым «монорельсом» дополнительный прижим не даст желаемого эффекта, а лишь приведет к деформациям и вызовет повышенный износ деталей. Вероятно, авторы и сами понимали ограниченность заявленного решения, поскольку на участках с большими углами подъема предложили снабдить ходовой путь традиционной зубчатой рейкой (кремальером).The main disadvantage of the prototype is the significant friction and wear of the rollers, bearings, as well as the rolling planes. As you know, with a “hard” contact of two metal surfaces (wheel rim and rail) significant coupling loads are required. In fact, we are talking about the stress regime on the verge of permissible, which is familiar to the designers of railway locomotives. It is for this reason that the railway wheels are made integral, have an elastic “bandage” and a special section profile. Rails rolled from special alloy steel also have elastic properties. Of course, in the case of the simplest small-diameter rollers and a box-shaped “monorail”, the additional clamp will not give the desired effect, but will only lead to deformations and cause increased wear of parts. Probably, the authors themselves understood the limitations of the claimed solution, since in areas with large elevation angles they proposed to equip the running track with a traditional gear rack (rack).

Если же вернуться к задаче создания «комбинированной» системы на базе несущего троса (каната), то вопрос преодоления наклонных участков пути становится важнейшим. Для традиционного железнодорожного транспорта допустимые углы подъема не превышают 10 градусов, а выйти за указанный предел можно только путем использования дополнительных покрытий с повышенным коэффициентом сцепления. Даже применение обрезиненных ведущих колес кардинально проблему не решает, поскольку сцепление резины с металлом сильно зависит от наличия водяной пленки.If we return to the task of creating a “combined” system on the basis of a supporting cable (rope), then the issue of overcoming inclined sections of the path becomes important. For traditional railway transport, the permissible elevation angles do not exceed 10 degrees, and you can go beyond the specified limit only by using additional coatings with a high coefficient of adhesion. Even the use of rubberized drive wheels does not fundamentally solve the problem, since the adhesion of rubber to metal strongly depends on the presence of a water film.

Задачей настоящего изобретения является разработка подвесной транспортной системы, соединяющей достоинства как традиционных монорельсовых, так и канатных систем.The present invention is the development of an overhead transport system that combines the advantages of both traditional monorail and cable systems.

Предлагаемое решение позволяет при минимальных затратах денежных средств, человеческого труда и материалов обеспечить перевозку грузов и пассажиров в условиях сильно пересеченной местности, в отдаленных районах, а также на природных территориях с особым статусом (заказники, национальные парки).The proposed solution allows for the minimum cost of money, human labor and materials to ensure the transportation of goods and passengers in very rough terrain, in remote areas, as well as in natural areas with special status (reserves, national parks).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как подвесная транспортная система, включающая ходовой путь в виде балки с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство, имеющее наряду с верхними опорными колесами нижние прижимные колеса, и отличительных, существенных признаков, таких как балка, которая имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек, при этом нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки и имеет покрытие из материала с повышенным коэффициентом сцепления, а нижние прижимные колеса являются ведущими.The problem is solved using the signs specified in the 1st paragraph of the claims common to the prototype, such as a suspended transport system, including a track in the form of a beam with two opposite horizontal rolling planes and a vehicle having lower clamping wheels along with the upper support wheels wheels, and distinctive, essential features, such as a beam that has a U-shaped profile and is suspended by means of central struts, while the lower rolling plane is on the inner beam and has a surface coating of a material with a high coefficient of adhesion, and the lower pinch wheels are leading.

В пунктах 2 и 3 формулы изобретения даны особенности выполнения покрытия, а именно покрытие является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал типа конвейерной ленты, причем исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики с отверстиями, а крепление сменного покрытия выполнено в виде расположенных под бортиками уголковых накладок и затяжных болтов, находящихся в отверстиях бортиков.Paragraphs 2 and 3 of the claims give specifics for the implementation of the coating, namely, the coating is replaceable and in its original form is a roll material such as a conveyor belt, and the initial width of the roll material is equal to the sum of the horizontal and two vertical dimensions of the beam profile, while the beam at the bottom has directional the inclined sides with holes are outward, and the removable cover is mounted in the form of corner pads located under the sides and tightening bolts located in the holes of the sides.

Технический результат от использования изобретения - подвесная транспортная система, соединяющая достоинства как традиционных монорельсовых, так и канатных систем за счет формы балки и использования сменного покрытия, обеспечивающего гарантированное сцепление транспортного средства при значительных продольных нагрузках.The technical result from the use of the invention is an overhead transport system that combines the advantages of both traditional monorail and rope systems due to the shape of the beam and the use of a replaceable coating, which ensures guaranteed traction of the vehicle with significant longitudinal loads.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение иллюстрируется чертежами, отражающими только существенные признаки предлагаемого технического решения. На фиг.1 дан поперечный разрез ходового пути, а также показано расположение колес транспортного средства относительно ходовой балки. Фиг. 2 отражает особенности крепления сменного покрытия.The invention is illustrated by drawings, reflecting only the essential features of the proposed technical solution. Figure 1 shows a cross section of the running path, and also shows the location of the wheels of the vehicle relative to the running beam. FIG. 2 reflects the attachment features of the removable cover.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Подвесная транспортная система (фиг.1) включает ходовой путь в виде балки 1 с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство (полностью не показано), имеющее наряду с верхними опорными колесами 2 нижние прижимные колеса 3. Балка 1 имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек 4. Нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки 1 и имеет покрытие 5 из материала с повышенным коэффициентом сцепления. Нижние прижимные колеса 3 являются ведущими. Покрытие 5 является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал типа конвейерной ленты.The overhead transport system (Fig. 1) includes a track in the form of a beam 1 with two opposite horizontal rolling planes and a vehicle (not completely shown), which has lower pressure wheels 3 along with the upper support wheels 2. The beam 1 has a U-shaped profile and suspended by the central struts 4. The lower rolling plane is located on the inner surface of the beam 1 and has a coating 5 of material with a high coefficient of adhesion. The lower pinch wheels 3 are leading. Coating 5 is removable and in its original form is a rolled material such as a conveyor belt.

Исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки 1, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики 6 с отверстиями 7. Крепление сменного покрытия выполнено в виде расположенных под бортиками уголковых накладок 8 и затяжных болтов 9, находящихся в отверстиях бортиков (фиг.2). Поз. 10 обозначены парные вспомогательные ролики боковой стабилизации (фиг.1).The initial width of the rolled material is equal to the sum of the horizontal and two vertical dimensions of the beam profile 1, while the beam below has outwardly inclined sides 6 with holes 7. The removable cover is mounted in the form of corner plates 8 located under the sides and tightening bolts 9 located in the sides of the sides (figure 2). Pos. 10, paired auxiliary rollers of lateral stabilization are indicated (Fig. 1).

Ходовая балка 1 имеет ширину примерно 300-400 мм и высоту до 150 мм при толщине металла не более 10 мм. Таким образом, погонная масса балки не превышает 50 кг/м, а при использовании высококачественной стали может быть снижена до 20-25 кг/м. Посредством стоек 4 ходовая балка 1 подвешивается к несущему элементу, роль которого в простейшем случае выполняет трос (канат). Однако наиболее перспективны здесь ленточные напряженные конструкции - «тетрафлексы» (см. пат. РФ №2219082 МПК 7 В61В 13/04, B60L 13/03, Е01В 25/10, бюл. 35/03). При высоте профиля ходовой балки 150 мм стойки 4 должны располагаться на расстоянии 3 м друг от друга. Кроме того, желательно увеличение числа опорных точек (колес 2) для более равномерного распределения нагрузки по длине балки 1.The beam 1 has a width of about 300-400 mm and a height of up to 150 mm with a metal thickness of not more than 10 mm. Thus, the linear mass of the beam does not exceed 50 kg / m, and when using stainless steel it can be reduced to 20-25 kg / m. By means of racks 4, the running beam 1 is suspended from a supporting element, the role of which in the simplest case is played by a cable (rope). However, the most promising tape structures are “tetraflexes” (see Pat. RF No. 2219082 IPC 7 V61V 13/04, B60L 13/03, ЕВВ 25/10, bull. 35/03). When the height of the chassis beam profile is 150 mm, the posts 4 should be located at a distance of 3 m from each other. In addition, it is desirable to increase the number of reference points (wheels 2) for a more even distribution of the load along the length of the beam 1.

Самым простым вариантом исполнения покрытия 5 является вязкое адгезионное вещество типа битума или гудрона, наносимое распылением. В условиях значительного перепада температур, а также при интенсивном движении предпочтительнее сменное упругое покрытие, обеспечивающее гарантированное сцепление при значительных продольных нагрузках.The simplest embodiment of coating 5 is a viscous adhesive substance such as bitumen or tar spray applied. In conditions of a significant temperature difference, as well as with heavy traffic, it is preferable to replace the elastic coating, which ensures guaranteed adhesion with significant longitudinal loads.

Конкретный способ управления сцеплением ведущих колес 3 здесь не важен, однако наилучшей является «активная» система с датчиками проскальзывания ведущего колеса и гидравлическим исполнительным элементом. Подобные системы широко используются в современных автомобилях для обеспечения наиболее безопасного режима движения и торможения («антиблокираторы»). Также весьма удобен раздельный привод как на верхние, так и на нижние колеса - при этом на нижние колеса работает только понижающая передача (разгон, преодоление крутых подъемов). Если график движения не слишком напряженный и опасность столкновения с идущим впереди транспортным средством отсутствует, можно снабдить качественным сменным покрытием только наиболее «проблемные» участки ходового пути. Это - компромиссное, «частичное» решение задачи (см. прототип), однако уже на другом техническом уровне.The specific way to control the clutch of the drive wheels 3 is not important here, however, the best is the "active" system with slippage sensors of the drive wheel and a hydraulic actuator. Similar systems are widely used in modern cars to provide the safest driving and braking conditions (“anti-lock brakes”). Separate drive to both upper and lower wheels is also very convenient - at the same time, only the lower gear (acceleration, overcoming steep climbs) works on the lower wheels. If the traffic schedule is not too busy and there is no danger of a collision with the vehicle in front, only the most “problematic” sections of the track can be provided with a high-quality replaceable coating. This is a compromise, "partial" solution to the problem (see prototype), but at a different technical level.

В заключение следует особо подчеркнуть, что наличие регулируемого сцепления выгодно отличает предлагаемое транспортное средство не только от прототипа, но и от традиционных колесных транспортных средств.In conclusion, it should be emphasized that the presence of an adjustable clutch favorably distinguishes the proposed vehicle not only from the prototype, but also from traditional wheeled vehicles.

Claims (3)

1. Подвесная транспортная система, включающая ходовой путь в виде балки с двумя противолежащими горизонтальными плоскостями качения и транспортное средство, имеющее наряду с верхними опорными колесами нижние прижимные колеса, отличающаяся тем, что балка имеет П-образный профиль и подвешена посредством центральных стоек, при этом нижняя плоскость качения находится на внутренней поверхности балки и имеет покрытие из материала с повышенным коэффициентом сцепления, а нижние прижимные колеса являются ведущими.1. Suspension transport system, comprising a beam in the form of a beam with two opposite horizontal rolling planes and a vehicle having lower clamping wheels along with the upper support wheels, characterized in that the beam has a U-shaped profile and is suspended by means of central struts, the lower rolling plane is located on the inner surface of the beam and has a coating of material with a high coefficient of adhesion, and the lower pinch wheels are leading. 2. Подвесная транспортная система по п.1, отличающаяся тем, что покрытие является сменным и в исходном виде представляет собой рулонный материал.2. The overhead transport system according to claim 1, characterized in that the coating is replaceable and in its original form is a roll material. 3. Подвесная транспортная система по п.2, отличающаяся тем, что исходная ширина рулонного материала равна сумме горизонтального и двух вертикальных размеров профиля балки, при этом балка внизу имеет направленные наружу наклонные бортики с отверстиями, а крепление сменного покрытия выполнено посредством расположенных под бортиками уголковых накладок и затяжных болтов, находящихся в отверстиях бортиков.3. The suspension transport system according to claim 2, characterized in that the initial width of the rolled material is equal to the sum of the horizontal and two vertical dimensions of the beam profile, while the beam at the bottom has outwardly inclined sides with holes, and the removable cover is mounted using corner angles located under the sides linings and tightening bolts located in the holes of the sides.

Images