Подбивочный блок для уплотнения балласта под шпалами Советский патент 1990 года по МПК C08K5/09 C08K13/02 C08L9/00 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/06 C08K3/22 C08K3/36 C08K5/02 C08K5/16 C08K5/18 

сл ю

J

ю со ю

Изобретение относится к устройствам для строительства и ремонта железнодорожного пути, в частности к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути.

Целью изобретения является повышение качества уплотнения балласта путем обеспечения регулирования амплитуды колебания подбоек.

На фиг.1 изображен подбивочный блок для уплотнения балласта под шпалами, общий вид; на фиг.2 -тоже, при заглубленном положении подбоек в момент обжатия балласта под шпалами; на фиг.З - схема взаимодействия элементов подбивочного блока при нижнем положении дебаланса; на фиг.4 - тоже, после поворота эксцентрикового вала на 90°; на фиг.5 и 6 - графики изменения усилий, воздействующих на шток гидроцилиндра обжатия Ещоль его оси, соответственно от усилий отпора балласта и от дебаланса.

Рама 1 подбивочного блока для уплотнения балласта под шпалами размещается на путевой машине 2 в вертикальных направляющих 3 и соединяется с нею гидроцилиндром 4 вертикального перемещения блока. Левый и правый рычаги 5 подбивочного блока с помощью шарниров 6 крепятся на раме 1. В нижней части рычагов 5 закреплены подбойки 7. С помощью пальца 8 левый рычаг 5 соединен с гидроцилиндром 9 обжатия, который в свою очередь штоком 10 соединен с правым рычагом 5 посредством эксцентрикового вала 11 с эксцентриситетом е, снабженного отдельным приводом вращения, например гидромотором (не показан).

На эксцентриковом валу 11 также закреплен дебаланс 12 массой m на расстоянии, равном радиусу гот центра вращения. Дебаланс 12 установлен так, что его масса направлена в сторону, противоположную эксцентриситету е эксцентрикового вала 11 относительно центра его вращения с частотой 0) .

Шток 10 гидроцилиндра обжатия соединен с поршнем 13.

Кроме того рычаги 5 соединены с рамой 1 блока пружинами 14 через пальцы 15, а шарниры 6 крепления рычагов 5 на раме делят рычаги в соотношении b:d, что определяет соотношение эксцентриситета е и амплитуды а колебания подбоек 7.

В процессе ви роуплотнения балласта подбоек 7 за период колебаний Т испытывают периодическое поперечное воздействие от усилий отпора балласта RI и R2, которые появляются на верхних концах рычагов 5

усилием Р. где также действует центробежное усилие Q от дебаланса 12.

Подбивочный блок работает следующим образом.

5Приводится во вращение эксцентриковый вал 11 от собственного привода (не показан), Вращающийся эксцентриковый вал 11 через шток 10 и гидроцилиндр 9, а затем и через рычаги 5, качающиеся на шарнирах

0 6 и удерживаемые в вертикальном положении пружинами 13, передает колебательное движение подбойкам 7,

При поднятом положении рамы 1 (фиг.1) путевая машина 2, перемещаясь вдольстро5 ящегося участка пути, останавливается под- бивочным блоком над шпалой, после чего гидроцилиндром 4 рама 1 опускается.

Во время опускания подбивочного блока вибрирующие подбойки 7 углубляются и

0 взаимодействуют в балластом, уплотняя прилегающие к подбойкам зоны балласта. В процессе уплотнения производится обжатие балласта под шпалами подбойками 7, для чего верхние части рычагов 5 расталки5 ваются гидроцилиндром 9,

Далее рабочие операции происходят в обратном порядке.

Производится разхг атие вибрирующих подбоек 7 гидроцилиидром 9 и подъем рамы

0 1 подбивочного блока гидроцилиндром 4 в верхнее положение. Затем путевая машина 2 перемещается к следующей рабочей зоне до установки подбивочного блока над следующей шпалой.

5Кинематику движения колеблющихся

элементов подбивочного блока и, в частности, верхних частей рычагов 5, соединенных через эксцентриковый вал 11 и гидроцилиндр 9 обжатия, можно проследить по схемам

0 взаимодействия элементов подбивочного блока в двух положениях вращающегося эксцентрикового вала 11 с закрепленным на нем дебалансом 12 (фиг.З и 4), где в обоих случаях шток 10 гидроцилиндра 9 обжатия

5 находится в выдвинутом не до конца состоянии.

При вращении эксцентрикового вала 11 точка крепления штока 10 к эксцентриковому валу (т. С) вращается вокруг точки креп0 ления верхней части правого рычага 5 к эксцентриковому валу (т. Д) по радиусу, равному эксцентриситету е вала. При этом расстояние между верхними точками рычагов 5 (т. В и т. Д) периодически увеличивается и

5 уменьшается (с частотой, определяемой частотой вращения эксцентрикового вала) на величину 2е, что вызывает колебательные движения подбоек 7 как навстречудруг другу, так и в разные стороны, причем рычаги 5 колеблются на шарнирах б (т. А и т. Е) центрального положения, в котором удерживаются пружинами 14, Размах колебаний а распределяется между левой и правой подбойками 7, исходя из равной жесткости левой и правой пружины 14, т.е. поровну .

При заглублении в балласт колеблющихся подбоек 7 последние испытывают на себе усилия отпора балласта как при движении навстречу друг другу, так и при движении в противоположные стороны, причем усилия отпора увеличиваются при движении подбоек в крайние положения, в которых достигают максимальных значений, и уменьшаются до нулевых в нейтральных положениях рычагов 5.

Необходимость преодоления усилий отпора баляаста вызывает возникновение на верхних точках (В - С) рычагов соответствующих усилий Р, определяемых соотношением частей b:d рычагов 5 относительно шарниров 6 и изменяющихся по величине от О до Рмакс в процессе колебаний.

Изменение величины усилия Р, возникающего на конце штока 10 гидроцилиндра 9 обжатия при вращении эксцентрикового вала 11, показано в виде графика (фиг.5), исходной точкой которого служит положение подбивочного блока (фиг.З), в котором усилие отпора балласта равно нулю (на фиг.4 эксцентрик преодолел 1/4 Т цикла колебаний и рычаги 5 находятся в крайнем положении и усилие отпора балласта вызывает максимальное по величине усилие Р).

Таким образом, шток 10 гидроцилиндра 9 обжатия в процессе колебаний подбоек 7 периодически испытывает толкающе-вытя- гивающие усилия Р со стороны эксцентрикового вала 11, вызванные отпором балласта. Шток 10 в свою очередь, воздействуя на поршень 13 гидроцилиндра 9 обжатия, вызывает периодически то в поршневой, то в штоковой полостях некоторое перемещение поршня, а с ним и штока 10 относительно гидроцилиндра 9 за счет упругости рабочей жидкости. Эти перемещения Д| штока 10, зависимые от давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах 9, по величине сопоставимы с эксцентриситетом е вала 11, а при заглублении подбоек 7 в балласт и обжатие последнего под шпалой, когда усилие Р отпора балласта значительно возрастает Al, достигает , близкой к Al. что снижает амплитуду колебаний подбоек 7, а с нею и эффект уплотнения.

С такой же частотой ш вращается вокруг т. Д закрепленный на эксцентриковом валу дебаланс 12 массой т. При вращении дебаланса 12 на эксцектрикозый вал Ilia следовательно, и на соединенные с ним верхнюю часть правого рычага 5 и на шток 10 гидроцилиндра 9 обжатия действуют постоянное по величине (при постоянной СУ ) и переменное по направлению центробежное 5 усилие Q, величина которого при известном радиусе г вращения массы m дебаланса определяется: Q m ftj г.

В определенном положении подбивочного блока (фиг.З) усилие Q направлено пер- 10 пендикулярно оси В - С гидроцилиндра 9 обжатия и не воздействует на шток 10 вдоль его оси. Однако, при дальнейшем дебалансе 12 в процессе колебаний в сторону положения, изображенного на фиг.4, составляю- 15 щая усилия Q, спроецированная на ось В - С гидроцилиндра 9 возрастает до величины Q (фиг.4). При дальнейшем повороте усилие от дебаланса 12, воспринимаемое штоком 10, убывает до нулевого значения, а затем 0 вновь возрастает, но уже в противоположном направлении, стремясь выдвинуть шток 10 из гидроцилиндра 9 обжатия.

Изменение величины спроэцированной на ось В - С гидроцилиндра 9 составляющей 5 центробежного усилия Q от дебаланса 12 изображено в виде графика (фиг.6), исходной точкой которого служит положение подбивочного блока, изображенное на фиг.З. в котором составляющая усилия Q равна ну- 0 лю.

Анализируя графики изменения воздействующих на шток 10 гидроцилиндра обжатия 9 усилий (фиг.5 и 6), видно, что усилие отпора балласта и усилие от дебаланса воз- 5 действуют на шток 10 в противофазе, следовательно и перемещение А 1и А Q направлены в противоположные стороны. Следовательно для исключения снижения номинальной амплитуды колебания подбоек 7 при их заглуб- 0 лении в балласт, т.е. для повышения качества уплотнения балласта, необходимо, чтобы перемещения поршня 13 гидроцилиндра 9 обжатия взаимокомпенсировались. т.е. А I А Q, или, если пренебречь разно- 5 стью площади поршня 13 со стороны поршневой полости и со стороны штоковой полости гидроцилиндра 9, условием неподвижности штока 10 является равенство воздействующих на него усилий Р Q. 0 Усилие Р упрощенно определяется по отпору балласта:

.

5 тогда условие равенства усилий на штоке 10 принимает вид

R m .

Как видно из полученной формулы, степень уплотнения балласта, определяемая через площадь рабочих поверхностей подбоек 7 усилием R. а следовательно, и качество уплотнения, зависит прямопропорционально от частоты колебаний подбоек 7, т.е. частоты вращения эксцентрикового вала 11 с де- балансом 12.

Кроме рассмотренных усилий на шток 10 на протяжении периода колебаний 1 действуют и другие менее значительные силы (инерционность рычагов, подбоек, других движущихся элементов, реакции элементов гидропровода и др.), что потребует для каждой конкретной конструктивной схемы под- бивочного блока некоторой сдвижки дебаланса 12 с направления, противоположного эксцентриситету е вала 11, с целью оптимизации системы.

0

5

0

Формула изобретения Подбивочный блок для уплотнения балласта под шпалами, включающий в себя раму, размещенную на путевой машине, рычаги с подбойками, шарнирно закрепленные на раме и соединенные с последней пружинами, гидроцилиндр обжатия и эксцентриковый вал с приводом, установленный в верхней части одного из рычагов, причем гидроцилиндр одним концом шарнирно соединен с верхней частью одного из рычагов, а другим - с эксцентриковым валом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества уплотнения балласта путем обеспечения регулирования амплитуды колебания подбоек, он снабжен установленным на эксцентриковом валу дебалансом с центром масс, расположенным противоположно эксцентриситету указанного вала.

Изобретение относится к устройствам для строительства и ремонта железнодорожного пути, в частности к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути. Целью является повышение качества уплотнения балласта путем обеспечения регулирования амплитуды колебания подбоек. Рама 1 подбивочного блока размещается на путевой машине 2 в вертикальных направляющих 3 и соединяется с нею гидроцилиндром 4 вертикального перемещения блока. Левый и правый рычаги 5 с помощью шарниров 6 крепятся к раме. В нижней части рычагов закреплены подбойки 7. Кроме того, рычаги 5 соединены с рамой 1 пружинами 14 посредством пальцев 15. С помощью пальца 8 левый рычаг соединен с гидроцилиндром 9 обжатия, который в свою очередь штоком 10 соединен с правым рычагом посредством эксцентрикового вала 11 с эксцентриситетом E. На эксцентриковом валу также закреплен дебаланс 12, установленный таким образом, что его масса направлена в сторону, противоположную эксцентриситету E. 6 ил.

т - : ; тшштт

- - : ::2::

Ю ,2 / / /

Фиг Т

/J 9 W

Фиг.д

Д

Т и I

MX

/

/

IF

т

fPus. 5

/

г

Фи.б