Щебнеочистительная машина Российский патент 2025 года по МПК E01B27/06 E01B27/11 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к машинам для очистки балластного слоя железнодорожного пути.

Во времена существования СССР объемы железнодорожных перевозок неуклонно возрастали.

Соответственно время на проведение работ по ремонту и восстановлению железнодорожных путей было крайне ограниченным.

В авангарде машинного путеремонтного комплекса в большинстве технологических процессов стоит щебнеочистительная машина и ее скорость определяет темп работ.

В сложившихся в то время условиях альтернативы машинам типа ЩОМ-4, рабочий процесс которых основан на методе центробежной очистки А.М. Драгавцева не было.

Одним из главных недостатков данных машин было явление образования призмы волочения перед подрезным ножом, вызванное тем, что наклонная плоскость ножа крайне неэффективно работает при подъеме срезанного слоя щебня вверх. При этом сопротивление от призмы волочения сопоставимо с сопротивлением от силы резания.

Для преодоления этого негативного эффекта приходилось максимально поднимать путевую решетку и ограничивать глубину вырезки щебня под подошвой шпал.

-Производительность машин подобного типа составляла 1200-2500 м³/час при рабочей скорости 600-1500 м/час и глубине очистки под подошвой шпалы не более 200 мм.

Из вышеперечисленных параметров путейцев устраивала только рабочая скорость.

В период экономического спада 90-х годов резко сократился объем железнодорожных перевозок. При этом появилась возможность уделить больше времени ремонту и восстановлению путей, что привело к внедрению зарубежной технологии глубокой очистки балласта и появлению таких машин как СЧ-600, RM-80, ЩОМ-6Б с баровым выгребным устройством, системой конвейеров и виброгрохотом.

С самого начала применения подобных машин было понятно, что при требуемой глубине и качестве очистки балласта рабочая скорость в 50-200 м/час совершенно недостаточна для отечественных дорог большой протяженности.

Работы по модернизации привели к появлению машин СЧ-601, ЩОМ-6БМ и далее ЩОМ-1400 и ЩОМ-1200ПУ.

В результате эксплуатационная производительность машин в длительном режиме поднялась до 800 м^З/час, а рабочая скорость выросла до 350 м/час при приемлемых показателях ресурса баровой цепи и достигла предельных значений.

В учебнике для ВУЗов «Путевые машины» под редакцией Поповича М.В., Бугаенко В.М., Волковойнова Б.Г. в разделе 7.7.4 указана необходимость поиска новых технических решений для дальнейшего повышения производительности и рабочей скорости щебнеочистительных машин.

Одновременно с этим издается ГОСТ Р 53979-2010 где указано, что рабочим органом щебнеочистительной машины должна быть баровая цепь.

Появились конструкции комплексов, состоящих из двух баровых щебнеочистительных машин и последовало заявление о создании машины с производительностью 3000 м^З/час.

Данное утверждение основано на кратковременном достижении баровой машиной производительности более 1000 м³/час.

Такая производительность достигается лишь при скорости баровой цепи более 4 м/сек при максимальном подъеме путевой решетки и глубине вырезки 200-250 мм под подошвой шпал.

Совершенно ясно, что такой режим работы машины не может быть длительным. Конструкторская мысль зашла в тупик.

Однако есть опыт эксплуатации машин с роторными рабочими органами, таких как ЩОМ-6Р и планировщиков балласта плужного типа, например, дозаторов электробаластера или планировщика машины ВПО-3-3000, где рабочая скорость более 1 км/час не является проблемой.

Известно устройство для вырезки балласта железнодорожного пути RU 2 103 436 С1 от 1998.01.27 с V-образными ножами криволинейной формы, позволяющими вырезать балласт из под путевой решетки и перемещать его в траншеи по бокам пути без создания призмы волочения и при минимальной величине подъема пути на высоких рабочих скоростях.

Известна также щебнеочистительная машина RU 2 128 753 С1 от 1999.04.10, принятая за прототип, где вышеупомянутое устройство для вырезки балласта применяется в сочетании с двумя парами роторных устройств, расположенных впереди по ходу движения двух установленных V-образно виброгрохотов, системы конвейеров подачи вырезанного балласта, отвода засорителей и подачи очищенного щебня в путь.

Не смотря на высокую производительность и рабочую скорость данной щебнеочистительной машины, она имеет существенный недостаток.

Объем вырезаемого из-под путевой решетки балласта превышает объем траншей, вырезанных передними роторными устройствами, в связи с чем глубина очистки под подошвой шпал не превышает 300 мм.

Кроме того, машина не самоходна в рабочем режиме, что снижает технологические возможности.

Целью предполагаемого изобретения является повышение производительности, расширение технологических возможностей щебнеочистительной машины путем повышения рабочей скорости, увеличения глубины очистки балласта и применения самоходных тележек для передвижения в рабочем режиме.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание высокопроизводительной и скоростной щебнеочистительной машины для работы на перегонах.

Указанный технический результат достигается тем, что щебнеочистительная машина содержит опирающиеся на ходовые тележки три шарнирно соединенные между собой рамы, на передней из которых смонтировано щебнеочистительное устройство в виде двух расположенных V-образно трехситных виброгрохотов, систему конвейеров подачи вырезанного балласта на очистку, конвейеры отвода засорителей, поворотный конвейер и систему конвейеров очищенного щебня с барабанным элеватором, среднюю раму, несущую на себе рабочие органы в виде пробивщика шпальных ящиков, передней пары вырезных роторов, подъемно-рихтовочного устройства, выгребного устройства плужного типа, заднюю пару роторов-подборщиков, а так же конвейерную систему подачи вырезанного балласта от роторов, конвейер подачи очищенного щебня и распределительно-дозирующее устройство укладки очищенного щебня в путь, заднюю раму с самоходными тележками, энергетической установкой и балластными грузами для создания необходимого тягового усилия.

При этом каждый из двух передних роторов снабжен подрезным ножом, расположенным между внутренней поверхностью ковшей и торцом шпал в зоне копания, смонтированным на подъемной шарнирной раме с возможностью поворота внутрь под путевую решетку вокруг вертикальной оси.

Кроме того, верхний рычаг параллелограмной подвески каждого ротора выполнен в виде приемного лотка, а нижний рычаг шарнирно связан с поперечным приемным транспортером.

Такая конструкция передних роторов позволяет вырезать балласт под торцами шпал перед основным выгребным устройством, уменьшая объем перемещаемого в траншеи балласта из-под середины пути, увеличивая тем самым глубину вырезки и очистки под подошвой шпал, что расширяет технологические возможности и повышает производительность машины.

Техническая сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид машины, вид сбоку и схема движения вырезаемого из-под путевой решетки балласта.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 по приемному лотку щебнеочистительного устройства.

На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 по барабанному элеватору.

На фиг. 4. - разрез В-В на фиг. 1 по передним роторным устройствам, вид Д сбоку на роторное устройство, вид Е спереди на подрезной нож устройства вырезки балласта от торца шпал.

На фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1 по выгребному устройству и вид Ж на выгребное устройство сбоку.

Щебнеочистительная машина содержит экипажную часть, состоящую из трех шарнирно сочлененных рам с расположенными на них рабочими органами и системой транспортеров.

Передняя рама 1 (фиг. 1), опирающаяся на грузовые тележки 2,3, несет на себе щебнеочистительное устройство 4 в виде двух расположенных V-образно трехситных виброгрохотов, поворотный конвейер 5, конвейеры 6,7 сбора засорителей из под грохотов, портал 8 со смонтированными на нем передвижными конвейерами 9 и 10 распределения вырезанного балласта между грохотами, приемный лоток 11 очищенного щебня, конвейер 12 сбора очищенного щебня, роторный элеватор 13 с конвейером 14 для подъема и передачи очищенного щебня на верхний ярус, конвейер 15 подачи вырезанного балласта в зону очистки, проходящий сквозь роторный элеватор, а так же кабину управления 16 и гидростанцию 17.

Средняя рама 18 соединяется с передней рамой 1 междуферменным шарниром 19 и опирается на приводную трехосную тележку 20. На средней раме смонтированы пробивщик шпальных ящиков 21, переднее вырезное роторное устройство 22, устройство вырезки балласта от торцов шпал 23, подъемно-рихтовочное устройство 24, выгребное устройство 25, роторы-подборщики 26, конвейер подачи очищенного щебня 27, распределительно-дозирующее устройство 28 для укладки очищенного щебня в путь, конвейеры 29 и 30 сбора и подачи вырезанного балласта от роторных устройств, кабина управления 31, кабина управления 32, гидростанция 33 и электрооборудование 34.

Роторные устройства шарнирно связаны с рамой машины посредством параллелограмных рычагов, верхний из которых 35 (фиг. 4) жестко связан с лотком выгрузки 36, а нижний 37 через поворотный шарнир и реактивные тяги 38, шарнирно связан с поперечным приемным транспортером 39. Перевод роторных устройств из транспортного положения в рабочее осуществляется гидроцилиндрами 40, расположенными по бокам от нижних рычагов 37 и кинематически связывающих их с рамой машины.

Устройство вырезки балласта от торцов шпал 23 содержит две несущие рамы 41,42, связанные между собой и с рамой машины горизонтальными шарнирами. При этом на нижней несущей раме 42 на вертикальной оси смонтирован поворотный нож 43 с приводом от гидроцилиндра.

Нижняя несущая рама 42 имеет возможность поворота относительно верхней несущей рамы 41 посредством гидроцилиндра 44.

Верхняя несущая рама связана с рамой машины через гидроцилиндр 45 подъема-опускания механизма в рабочее и транспортное положение.

Выгребное устройство 25 состоит из двух расположенных по бокам машины механизмов, каждый из которых содержит три криволинейных ножа 46,47,48 (фиг. 5), смонтированных на раме ножей 49 на вертикальных осях и связанных между собой рычагами и тягами, а также гидроцилиндром 50 поворота ножей.

Рама ножей посредством горизонтального шарнира и гидроцилиндров 51 наклона ножей связана с несущей рамой 52.

Несущая рама через горизонтальные шарниры и подъемные рамы 53, 54 соединена со скользунами 55, образуя шарнирный параллелограмм.

В свою очередь несущая рама и скользуны кинематически связаны между собой через гидроцилиндры 56 раскрытия несущей рамы.

Скользуны смонтированы в вертикальных направляющих 57 на раме машины и связаны с ней гидроцилиндрами 58 подъема-опускания выгребного устройства.

Задняя рама 59 (фиг. 1) опирается на две трехосные самоходные тележки и посредством автосцепки соединяется со средней рамой 18.

На задней раме смонтированы балластные грузы 60, дизель-генераторная установка 61 и кабина управления 62.

При этом во всем машинном комплексе имеются четыре кабины управления с экипажем из шести человек.

Из передней кабины 16 осуществляется управление поворотным конвейером 5, контроль за работой щебнеочистительного устройства 4 и управление конвейерами 9 и 10 для обеспечения равномерной загрузки грохотов.

Из средней кабины 31 осуществляется управление передними роторными устройствами 22, устройствами вырезки балласта от торцев шпал 23 и подъемно-рихтовочным устройством 24.

Из задней кабины 32 осуществляется управление выгребным устройством 25, задними роторами-подборщиками 26, распределительно - дозирующим устройством 28 и передвижением машины в рабочем режиме.

Кабина управления 62 необходима для контроля за дизель-генераторной установкой. Кроме того из нее ведется общий контроль за работой всех механизмов и конвейерной системы.

Щебнеочистительная машина работает следующим образом:

- По прибытию на место работ магистральный локомотив отцепляется от машинного комплекса и уходит в зону ожидания.

Запускается силовая установка, управление передвижением переключается на кабину 32, конвейер 9 перемещается до упора вперед, конвейер 10 перемещается до упора назад, обеспечивая режим «вырезка балласта без очистки».

Далее включаются конвейеры 5,9,10,15,29. За тем включаются и заглубляются передние роторы 22.

Машина проходит в режиме «вырезка» около трех метров. За тем гидроцилиндры 44 поворачивают нижние несущие рамы устройства для вырезки балласта 23 в режим «заглубление» а гидроцилиндры 45 заглубляют ножи в предварительно выкопанные траншеи по бокам пути. После чего соответствующими гидроцилиндрами ножи разворачиваются под торцы шпал и при дальнейшем движении машины происходит вырезка балласта из-под торцов шпал в зону захвата ковшей роторов.

Включается подъемно-рихтовочное устройство 24, при необходимости пробивщик шпальных ящиков 21, и путевая решетка вывешивается на 150-200 мм. В таком положении машина проходит еще около 4х метров и останавливается.

Затем конвейер 9 занимает заднее положение, а конвейер 10 перемещается вперед, настраиваясь на режим «очистка». Запускаются виброгрохоты щебнеочистительного устройства 4, включаются конвейеры 6, 7, 12, 14, 27 и элеватор 13, приводится в рабочее положение бункер-распределитель дозирующего устройства 28.

В образовавшиеся вдоль пути траншеи с подрезанным под торцами шпал балластом опускаются ножи выгребного устройства 25 и при дальнейшем движении машины раскрываются внутрь пути до упора. При этом вырезанный балласт из-под путевой решетки перемещается в траншеи.

Далее машина останавливается, включается конвейер 30 и роторы-подборщики 26. Положение ножей выгребного устройства гидроцилиндрами 51, 56, 58 корректируется для достижения проектных размеров профиля вырезки балласта и машина продолжает работу в режиме «очистка».

При этом никаких предварительных работ по подготовке места начала работ не требуется.

Завершение работы и приведение рабочих органов в транспортное положение происходит в обратном порядке.

Предлагаемая щебнеочистительная машина обладает следующими техническими характеристиками:

Производительность до 2200 м³/час;

Рабочая скорость 500-1500 м/час;

Глубина очистки под подошвой шпал 300-500 мм;

Ширина очистки 4,8 м;

Ширина лент конвейеров 7, 14, 27 800 мм,

конвейеров 29, 30....... 1000 мм;

остальных 1200 мм ;

Скорость ленты конвейеров 7, 29 4,2 м/сек,

остальных 3,15 м/сек.

Привод конвейеров, грохотов и элеватора – электромеханический;

Привод роторных устройств – гидравлический;

Мощность силовой установки 800 кВт;

Тяговое усилие в рабочем режиме 36 т.с ;

Количество обслуживающего персонала 6 чел.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно - к машинам для очистки балласта железнодорожного пути. Щебнеочистительная машина содержит опирающиеся на ходовые и самоходные тележки три шарнирно соединенные между собой рамы. На передней раме смонтировано щебнеочистительное устройство в виде двух расположенных V-образно трехситных виброгрохотов, системы конвейеров подачи вырезанного балласта на очистку, конвейеры отвода засорителей, поворотный конвейер и систему конвейеров подачи очищенного щебня с барабанным элеватором. Средняя рама несет на себе рабочие органы в виде пробивщика шпальных ящиков, передней пары вырезных роторов, снабженных подрезными ножами для вырезки балласта из-под торцев шпал в зону копания роторов, подъемно-рихтовочное устройство, выгребное устройство плужного типа, заднюю пару роторов-подборщиков, а также конвейерную систему подачи вырезанного балласта, конвейер подачи очищенного щебня и распределительно-дозирующее устройство укладки очищенного щебня в путь. На задней раме смонтированы самоходные тележки, энергетическая установка и балластные грузы для создания необходимого тягового усилия. В результате создана высокопроизводительная и скоростная щебнеочистительная машина для работы на перегонах. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Щебнеочистительная машина, содержащая опирающиеся на ходовые тележки три шарнирно соединенные между собой рамы – переднюю раму, на которой смонтированы щебнеочистительное устройство в виде двух расположенных V-образно трехситных виброгрохотов, система конвейеров подачи вырезанного балласта на очистку, конвейеры отвода засорителей, поворотный конвейер и система конвейеров очищенного щебня с барабанным элеватором; среднюю раму, несущую на себе рабочие органы в виде пробивщика шпальных ящиков, передней пары вырезных роторов, подъемно-рихтовочного устройства, выгребного устройства плужного типа, заднюю пару роторов-подборщиков, а так же конвейерную систему подачи вырезанного балласта от роторов, конвейер подачи очищенного щебня и распределительно-дозирующее устройство укладки очищенного щебня в путь; заднюю раму с самоходными тележками, энергетической установкой и балластными грузами для создания необходимого тягового усилия, отличающаяся тем, что каждый из двух передних роторов снабжен подрезным ножом, расположенным между внутренней поверхностью ковшей и торцом шпал в зоне копания, смонтированным на подъемной шарнирной раме с возможностью поворота внутрь под путевую решетку вокруг вертикальной оси.

2. Щебнеочистительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что верхний рычаг параллелограмной подвески каждого ротора выполнен в виде приемного лотка, а нижний рычаг шарнирно связан с поперечным приемным транспортером.