МАШИНА ОЧИСТКИ ЩЕБНЯ Российский патент 2002 года по МПК E01B27/10 B65G19/00 B65G47/53 B65G65/00 

Изобретение относится к области строительства, а именно к путевой технике, применяемой при ремонте и восстановлении верхнего строения железнодорожного пути.

Известна типовая конструктивная схема балластировочной машины, предназначенной для выемки, очистки и подачи очищенного балластного материала в железнодорожный путь, которая содержит опирающуюся на перемещающиеся по рельсам тележки раму и смонтированные на раме устройство для вывешивания рельсошпальной решетки, устройство для выравнивания и уплотнения балластного материала, выгребное устройство, выполненное к виде заводимой под рельсошпальную решетку скребковую цепь, грохот, сборный бункер, бункер-дозатор и центральные и боковые ленточные транспортеры [Описание изобретения к патенту СССР 507255, М.Кл.² Е 01 В 27/10, опубл. 15.03.76. Бюл. 10].

В последнее время именно эта схема является основой для разработки новых путевых машин, однако ее технологические возможности ограничены возможностями выгребного устройства.

Известна щебнеочистительная машина RM-80 австрийской фирмы "Плассер и Тойрер", предназначенная для очистки щебеночного балласта от загрязнителей на железнодорожном пути и на стрелочных переводах, которая принципиально отличается от предыдущей машины тем, что для очистки щебеночного балласта на одиночных стрелочных переводах скребковая цепная поперечина наращивается путем установки до восьми промежуточных секций (звеньев), каждая длиной 500 мм. При установке всех восьми секций ширина очистки увеличивается до 7,72 м [Технология механизации и автоматизации путевых работ: Учеб. для вузов / Э. В. Воробьев, К. И Дьяков. В.Г. Максимов и др. Под ред. Э.В. Воробьева, К.Н Дьякова. - М.: Транспорт, 1996, с.82-85].

Недостатком машины является сложность переналадки на обработку стрелочных переводов. При наращивании скребковой цепной поперечины велика доля ручного труда. Вес одной секции поперечины составляет около 100 кг, поэтому, несмотря на механизацию работ с помощью крана-укосины с гидравлическим приводом, на этих работах традиционно используют операторов, обладающих незаурядной физической силой. Несмотря на это, общее время на обработку стрелочного перевода все равно составляет 5,5 и более часов, а с учетом непредвиденных остановок (например, на извлечение посторонних предметов) одного технологического окна в движении железнодорожного транспорта может не хватить для выполнения намеченного комплекса работ.

Также известна балластная машина, которая забирает балласт железнодорожного пути, используя одну или более цепей для вырезки и один или более подъемных цепных механизмов, которые устанавливаются независимо для осуществления различных режимов работы, подходящих для избежания различных типов препятствий. Механизмы подъемной цепи используют верхнее приводное колесо на верхнем конце и три холостых колеса на своем нижнем конце. Конвейерная система позволяет транспортировать разрушенный старый балласт в различных направлениях в зависимости от технологических потребностей [Описание заявки РСТ 96/06979, МПК⁶ Е 01 В 27/04, опубл. 07.03.96].

Данную машину по выполняемым функциям следует отнести к специальным, т. к. она предназначена только для вырезки балласта. Ее использование в составе с другими специальными машинами усложнит технологию восстановления пути. Кроме этого, наличие нескольких самостоятельных заборных и подъемных органов снижает как общую надежность машины, так и надежность комплекса машин, в составе которых она эксплуатируется.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому устройству является рельсовая машина для очистки щебеночного балластного слоя верхнего строения пути, включающая опирающуюся на переднюю и заднюю ходовые тележки платформу с несущей рамой и размещенные на ней по ходу технологического процесса выгребной рабочий орган, грохот для очистки щебня и систему конвейеров для перемещения загрязненного щебня, очищенного щебня и засорителей, при этом выгребной рабочий орган содержит транспортный и холостой желоба с выбросным окном, привод, баровую бесконечную цепь постоянной длины и ломающуюся подпутную балку [Описание изобретения к патенту СССР 505379, М. Кл.² Е 01 В 27/10, опубл. 28.02.76. Бюл. 8].

Несмотря на оригинальность конструктивного решения и кажущуюся простоту, оно трудно осуществимо на практике. Это связано с тем, что для обеспечения пространственной жесткости, прочности и работоспособности подвижных шарнирных соединений требуются особые конструкторско-технологические решения, которые значительно усложняют машину. Кроме этого, объем перемещаемого щебня на единицу пути на стрелочных переводах значительно меньше, чем на перегонах, при этом энергозатраты на привод выгребного рабочего органа одинаково большие и в том, и другом случаях. И если на стрелочных переводах это оправдано, то на перегонах данная технологическая возможность избыточна и даже вредна, например, на радиусных участках пути будет появляться боковая составляющая силы резания значительной величины, которая может влиять на геометрию уже восстановленного пути. Именно по этой причине подобные машины так и не нашли своего применения на железных дорогах.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении технологических возможностей щебнеочистительной машины.

Техническим результатом будет создание универсальной машины для очистки щебня, отличительной особенностью которой будут упрощение конструкции, расширение эксплуатационных возможностей выгребного рабочего органа, снижение энергозатрат на его привод и, соответственно, сокращение времени на обработку стрелочного перевода.

Для решения поставленной задачи в машине очистки щебня, включающей опирающуюся на переднюю и заднюю ходовые тележки несущую раму и размещенные на ней по ходу технологического процесса выгребной рабочий орган, по меньшей мере, один грохот для очистки щебня и систему конвейеров для перемещения загрязненного щебня, очищенного щебня и засорителей, и где выгребной рабочий орган содержит транспортный и холостой желоба с выбросным окном, привод, баровую цепь постоянной длины и подпутную балку, привод рабочего органа выполнен с возможностью перемещения по направляющим относительно желобов вдоль продольной оси машины, а подпутная балка выполнена с возможностью дискретного изменения длины при помощи вставок, при этом конвейер загрязненного щебня выполнен с возможностью технологической связи с выбросным окном выгребного рабочего органа через шиберную заслонку.

Кроме этого:
- выгребной рабочий орган снабжен устройствами перемещения привода, выполненными в виде гидроцилиндров;
- по меньшей мере, холостой желоб выгребного рабочего органа выполнен телескопическим;
- подпутная балка включает вставки, длина которых составляет 0,4-0,6, 0,2-0,3 и далее по 0,1-0,015 от ее первоначальной длины;
- вставки подпутной балки выполнены из материала с плотностью, лежащей в пределах 2,50-2,94 г/см³, преимущественно из алюминиевых сплавов.

Следует отметить, что, если в специальных машинах для обработки перегонов и специальных машинах для обработки стрелочных переводов выгребные цепи выполнены постоянной длины, то они не имеют самостоятельных вставок, удлиняющих подпутную балку и обеспечивающих необходимую простоту и надежность конструкции. Если же в универсальных машинах имеются надежные вставки для увеличения ширины обрабатываемого пути, то их выгребные цепи выполнены переменной длины за счет необходимости использования дополнительных секций.

Особенностью заявляемой машины по сравнению с аналогичными машинами является то, что в ее конструкции решено техническое противоречие, заключающееся в сохранении постоянной длины выгребной цепи и в наличии показавших свою надежность вставок.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид машины очистки щебня; на фиг.2 и 3 показан выгребной рабочий орган машины в двух характерных положениях, соответствующих обработке перегонов и стрелочных переводов; на фиг.4 изображены несколько характерных вариантов удлинения подпутной балки.

Машина очистки щебня включает переднюю 1 и заднюю 2 ходовые тележки с несущей рамой 3 и размещенные на ней по ходу технологического процесса выгребной рабочий орган 4, грохот 5 для очистки щебня и систему конвейеров 6, 7 и 8 для перемещения загрязненного щебня, очищенного щебня и засорителей соответственно, и где выгребной рабочий орган 4 содержит транспортный 9 и холостой 10 желоба с выбросным окном 11, привод 12, баровую цепь 13 постоянной длины и подпутную балку 14, при этом привод 12 выгребного рабочего органа 4 выполнен с возможностью перемещения по направляющим 15 относительно желобов 9 и 10 вдоль продольной оси машины, а подпутная балка 14 выполнена с возможностью дискретного изменения длины при помощи вставок 16, 17 и 18, при этом конвейер 6 загрязненного щебня выполнен с возможностью технологической связи с выбросным окном 11 выгребного рабочего органа 4 через шиберную заслонку 19. Дополнительно выгребной рабочий орган 4 снабжен устройствами перемещения привода 12, выполненными в виде гидроцилиндров 20, холостой желоб 10 выполнен телескопическим, а подпутная балка 14 включает вставки 16, 17 и 18, выполненные из материала с плотностью, лежащей в пределах 2,50-2,94 г/см³, преимущественно из алюминиевых сплавов, и длина которых L₂, L₃,L₄ составляет (0,4-0,6), (0,2-0,3) и далее по (0,1-0,015) от ее первоначальной длины L₁ соответственно, что на практике выглядит как L₂ = 2 м - 1 шт., L₃ = 1 м - 1 шт. и L₄ = 0,5 м - 3 шт. Такого количества вставок достаточно, чтобы обработать стрелочный перевод необходимой ширины и, при необходимости, обойти препятствие, например кусок скальной породы, большой камень и т.д. Желоба 9 и 10 выгребного рабочего органа 4 выполнены с возможностью совершать колебательные движения вправо и влево относительно хода машины с одновременной вырезкой балластного материала, что позволяет оперативно освободить рабочую зону для монтажа дополнительных вставок 16, 17 и 18.

Проанализируем существенность признаков заявляемого технического решения.

Возможность перемещения привода 12 по направляющим 15 относительно желобов 9 и 10 вдоль оси машины позволяет сохранить угол наклона выгребного рабочего органа 4 относительно уровня пути постоянным, равным, например, 25^o, при этом баровая цепь 13 имеет постоянную длину и испытывает также практически постоянные нагрузки. Перемещение привода 12 и последующее натяжение цепи 13 осуществляются с использованием гидроцилиндров 20, которые фиксируются в заданном положении с помощью золотникового механизма (не показан из-за очевидности выполнения). Вставки 16, 17 и 18 имеют разную длину, позволяющую получить необходимую ширину захвата выгребного рабочего органа 4, например, равную 8,7 м, за три приема (в отличие от известных решений, где этот процесс включает, по меньшей мере, семь приемов), а при желании и за один, т.к. вес трех вставок, выполненных из специального алюминиевого сплава, составляет не более 100 кг. Холостой желоб 10, по которому движется ненагруженная ветвь баровой цепи 13, выполнен телескопическим, а транспортный желоб 9, как наиболее нагруженный, имеет постоянную длину. Это оправдано конструктивно и технологически. Дело в том, что при обработке стрелочного перевода изменение величины захвата выгребного рабочего органа влечет за собой изменение положения подпутной балки 14 относительно фронта работ (т.н. угол атаки). Возможность телескопического изменения длины холостого желоба 10 позволяет обеспечить такой угол атаки, в том числе и на радиусных участках пути, который уравновесит поперечную составляющую силы резания балластного материала и реакцию от внецентренного приложения усилия подачи машины. В итоге, нагрузки на восстановленный путь, способные изменить его геометрию, сводятся к минимуму. Изменение положения привода 12 относительно оси машины (например, при формировании зарядного канала) создает трудности с эвакуацией извлеченного (загрязненного) щебня ни конвейер 6. Эта проблема решается тем, что выбросное окно 11 выгребного рабочего органа 4 связано с конвейером 6 через шиберную заслонку 19, обеспечивающую постоянную технологическую связь между ними, исключающую просыпание балластного материала за пределы ленты транспортера. В случаях установившегося режима забора щебеночного балласта упомянутая технологическая связь обеспечивается автоматически за счет того, что вынутый щебень поступает на тот или иной участок заведомо удлиненного (с поправкой на перемещение привода 12 по направляющим 15) конвейера 6.

Данные решения упрощают конструкцию машины, расширяют эксплуатационные возможности выгребного рабочего органа 4, снижают энергозатраты на его привод 12 и, соответственно, сокращают время на обработку стрелочного перевода до 1,5-2 часов. При этом обеспечивается равномерный износ баровой цепи 13 и вставок 16 - 18, что позволяет прогнозировать долговечность выгребного рабочего органа 4 и машины в целом.

В соответствии с вышеизложенными признаками была сконструирована машина для очистки щебня, которая работает следующим образом.

Например, восстановлению подлежит участок пути длиной 1 км с одним стрелочным переводом посередине. Длительность технологического окна 7,5 часов.

Машина в составе поезда подъезжает к месту работ. Механизмы машины приводятся в рабочее состояние. Одновременно готовится зарядный канал для подпутной балки 14. После того как канал будет готов, подпутная балка 14 заводится под рельсошпальную решетку и монтируется с желобами 9 и 10 в жесткую конструкцию, предназначенную для обработки одного пути. Баровая цепь 13 замыкается с помощью типового замка (условно не показан) и натягивается с необходимым усилием путем перемещения привода 12 по направляющим 15 и его фиксации в заданном положении. Включаются конвейеры чистого щебня - 7 и отвода засорителей - 8. Далее последовательно включаются грохот 5, конвейер 6 подачи загрязненного щебня, привод 12 выгребного рабочего органа 4 и подача машины. Баровая цепь 13, врезаясь в слежавшийся щебеночный балласт, захватывает и транспортирует его к шиберной заслонке 19, откуда он поступает на конвейер 6 загрязненного щебня. С конвейера 6 материал поступает на грохот 5, где происходит его разделение на чистый щебень и засорители. Чистый щебень отправляется обратно в путь, а засорители транспортируются либо на обочину пути вдоль линии, либо в специальные вагоны для засорителей, имеющиеся как в составе своего поезда, так и в составе отдельного поезда на соседнем параллельном пути.

При подходе к стрелочному переводу машина останавливается. Выгребной рабочий орган 4 начинает совершать колебательные движения вправо и влево с преимущественным выдвижением в сторону расположения стрелки. После того как будет достигнута необходимая ширина зарядного канала, колебания прекращают. Затем последовательно отключают выгребной рабочий орган 4, конвейер 6 для перемещения загрязненного щебня, грохот 5 и далее остальное оборудование. Привод 12 выгребного рабочего органа 4 смещается вниз по направляющим 15. Одновременно с этим смещается и шиберная заслонка 19 (фиг.3). Подпутная балка 14 размыкается в зоне, примыкающей к холостому желобу 10, который после этого отводится в сторону направления стрелочного перевода на необходимый угол. Благодаря телескопической конструкции холостой желоб 10 выдвигается вперед на необходимую длину при помощи гидроцилиндров 21. На подпутную балку 14 монтируется и жестко крепится необходимое количество вставок 16 - 18, последняя из которых соединяется с холостым желобом 10. Привод 12 выгребного рабочего органа 4 смещают вверх по направляющим 15, обеспечивая тем самым необходимое натяжение баровой цепи 13.

Далее, в последовательности, описанной выше, включается рабочее оборудование и происходит обработка стрелочного перевода, в том числе и в несколько приемов, с последовательным изменением ширины зоны обработки, при этом не исключены случаи, когда надо обойти, например, специальное дорожное сооружение. В этом случае, изменяя ширину зоны обработки (фиг.4) путем использования вставок 16-18 необходимой длины, препятствие обходят.

После прохода стрелочного перевода машину перестраивают на обработку одного перегона и завершают выполнение технологического задания по восстановлению балластной призмы.

Использование изобретения упрощает конструкцию машины, расширяет эксплуатационные возможности выгребного рабочего органа, снижает энергозатраты на его привод и, соответственно, позволяет сократить время на обработку стрелочного перевода. При этом обеспечивается равномерный износ баровой цепи и вставок, что позволяет прогнозировать долговечность рабочего органа и машины в целом.

Изобретение относится к области строительства, а именно к путевой технике, применяемой при ремонте и восстановлении верхнего строения железнодорожного пути. Машина очистки щебня включает опирающуюся на переднюю и заднюю ходовые тележки несущую раму и размещенные на ней по ходу технологического процесса выгребной рабочий орган, по меньшей мере, один грохот для очистки щебня и систему конвейеров для перемещения загрязненного щебня, очищенного щебня и засорителей. При этом выгребной рабочий орган содержит транспортный и холостой желоба с выбросным окном, баровую цепь постоянной длины и подпутную балку. Привод рабочего органа выполнен с возможностью перемещения по направляющим относительно желобов и вдоль продольной оси машины. Подпутная балка выполнена с возможностью дискретного изменения длины при помощи вставок. При этом конвейер загрязненного щебня выполнен с возможностью технологической связи с выбросным окном выгребного рабочего органа через шиберную заслонку. Выгребной рабочий орган снабжен устройствами перемещения привода, выполненными в виде гидроцилиндров. Холостой желоб выгребного рабочего органа выполнен телескопическим. Подпутная балка включает вставки, длина которых составляет 0,4-0,6, 0,2-0,3 и далее по 0,1-0,015 от ее первоначальной длины. А сами вставки выполнены из материала с плотностью, лежащей в пределах 2,50-2,94 г/см³. Технический результат: упрощение конструкции машины, расширение эксплуатационных возможностей выгребного рабочего органа, снижение энергозатрат на его привод и, соответственно, сокращение времени на обработку стрелочного перевода. При этом обеспечивается равномерный износ баровой цепи и вставок, что позволяет прогнозировать долговечность рабочего органа и машины в целом. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Машина очистки щебня, включающая опирающуюся на переднюю и заднюю ходовые тележки несущую раму и размещенные на ней по ходу технологического процесса выгребной рабочий орган, по меньшей мере, один грохот для очистки щебня и систему конвейеров для перемещения загрязненного щебня, очищенного щебня и засорителей, при этом выгребной рабочий орган содержит транспортный и холостой желоба с выбросным окном, привод, баровую цепь постоянной длины и подпутную балку, отличающаяся тем, что привод выгребного рабочего органа выполнен с возможностью перемещения по направляющим относительно желобов вдоль продольной оси машины, а подпутная балка выполнена с возможностью дискретного изменения длины при помощи вставок, при этом конвейер загрязненного щебня выполнен с возможностью технологической связи с выбросным окном выгребного рабочего органа через шиберную заслонку. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что выгребной рабочий орган снабжен устройствами перемещения привода, выполненными в виде гидроцилиндров. 3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, холостой желоб выполнен телескопическим. 4. Машина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что подпутная балка включает вставки, длина которых составляет 0,4-0,6, 0,2-0,3 и далее по 0,1-0,015 от ее первоначальной длины. 5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что вставки выполнены из материала с плотностью, лежащей в пределах 2,50-2,94 г/см³ , преимущественно из алюминиевых сплавов.