Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути Советский патент 1991 года по МПК E01B27/20 

о II 1 Т

9 23748

Фиг/

ON 00 О О

сл

J

Изобретение относится к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути.

Цель изобретения - повышение эффективности машины путем повышения равно- мерности и степени уплотнения балласта.

На фиг. 1 изображена машина для уплотнения балласта железнодорожного пути, общий вид; на фиг.2 - кинематическая схема вибрационных тележек; на фиг.З - положение дебалансов вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний в положении, принятом условно за начальное: на фиг/ - схема образования и распространения бегущей волны вдоль рельсошпальной решетки; на фиг.5 - траектория вибросмещений рельсошпальной решетки в перпендикулярной оси пути плоскости.

Машина для уплотнения балласта же- лезнодорожного пути содержит экипажную часть с рамой 1 (фиг.1). На раме 1 последовательно смонтированы вибрационные тележки 2-4, соединенные с ней через устройство 5 статического пригруза. По- следнее содержит гидроцилиндры 6, соединенные шарнирно в верхней части с рамой 1 машины, а в нижней - с промежуточной рамой 7. Через амортизаторы 8 рама 7 соединена с вибрационными тележками 2-4. Дополнительно промежуточная рама 7 соединена с рамой 1 машины тягой 9.

Каждая вибрационная тележка, например 2, содержит корпус 10 (фиг.2), опирающийся катками 11 с горизонтальными осями вращения 12. Вибрационная тележка также имеет роликовые захваты на каждую головку рельса рельсошпальной решетки, включающие в себя ролик 13 с вертикальной осью и шарнирно-рычажную систему 14 с гидроцилиндром 15 прижатия.

В корпусе 10 размещены вибраторы возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний. Вибратор возбуждения горизонтальных колебаний содержит валы 16 и 17, на которых размещены спаренные дебалансы 18 и 19, синхронизирующие зубчатые колеса 20 и 21. Вибратор возбуждения вертикальных колебаний содержит валы 22 - 25, на которых установлены спа- ренные дебалансы 26 - 29 и зубчатые колеса 30 - 33.

Вибраторы возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний синхронизированы между собой зубчатыми зацеплениями колес 20 и 30, 20 и 32 с передаточными отношениями 2:1. В условно принятом за начальное положении дебалансов указанных вибраторов (фиг.З) дебалансы 18 и 19 вибратора возбуждения

горизонтальных колебаний повернуты на угол 90° относительно дебалансов 26 - 29, занимающих нижнее положение.

Вибраторы тележек соединены последовательно вдоль рамы машины механическими синхронизаторами, например, карданными валами 34 (фиг.2), соединяющими валы 16. Соответственные дебалансы 18 и 19 вибрационных тележек, расположенных одна за другой вдоль машины, последовательно повернуты в одну сторону относительно дебалансов последующей тележки. Вследствие того, что дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний у каждой тележки повернуты в условно принятые за начальные положения относительно друч друга на один и тот же угол 90° и соединены синхронизирующими зубчатыми колесами (фиг.З), соответственные дебалансы вибраторов возбуждения вертикальных колебаний последовательно расположены друг за другом вдоль машины тележек, также повернуты в одну сторону относительно дебалансов последующей тележки. Например, повернуты соответственные дебалансы 29 35 и 36 (фиг.2) тележек 2-4 (фиг.1).

Привод вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний осуществляется от двигателя, например от электродвигателя 37 постоянного тока (фиг.2).

Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути работает следующим образом.

Перед началом работы гидроцилиндрами 6 (фиг.1) промежуточная ряма 7 с вибрационными тележками 2-4 опускается на рельсошпальную решетку. В процессе работы машины этими же гид- роцилиндрами 6 производится статическое прижате вибрационных тележек к рельсам 12. Рельсовыми роликовыми захватами (фиг.2) вибрационные тележки 2 - 4 фиксируются относительно головок рельсов 12 рельсошпальной решетки в плоскости, перпендикулярной оси пути.

Включается электродвигатель 37, вращающий дебалансы вибраторов тележек, возбуждающих согласованные по частоте и фазам колебаний вибрации тележек, передаваемые через катки 1I и ролики 13 на рельсошпальную решетку и балласт под шпалами. При работе машина непрерывно движется вдоль пути и оказывает на балласт в подшпальной зсже сложное согласованное по частотам и фазам колебаний вибра ционное воздействие в виде возбуждаемых бегущих а вертикальной и горизонтальной

плоскостях вдоль рельсошпальной решетки волн деформаций (фиг,4), имитирующих в форсированном управляемом режиме уплотняющее воздействие поездной нагрузки, и колебаний каждой тележки в пер- пендикулярной оси пути плоскости по траектории одной из фигур Лиссажу, например по седлообразной фигуре Т (фиг.5). При этом обеспечивается цикличное вибрационное нагружение уплотняв- мого балласта с образованием совместно действующих вертикальных и горизонтальных концентрированных (ударных) усилий в балласте, способствующих лучшей подвижности частиц при уплотнении.

Такое сочетание ударно-вибрационных нагрузок при упорядоченно-синхро- низированном режиме вибрирования всех тележек машины повышает степень и равномерность уплотнения, т.е качество уп- лотнения балласта.

Рассмотрим процесс возбуждения машиной бегущих вдоль рельсошпальной решетки волн деформации, например, возбуждаемых в вертикальной плоскости. На фиг.4 буквой А обозначено положение упругой линии рельсошпальной решетки в момент времени ti, принятый условно за начальный, а буквой В - положение в некоторый момент времени ta после синхронно- го поворота дебалансов на некоторый угол в процессе работы.

Каждая вибрационная тележка, имеющая корпус 10, связанная через систему катки 12 - ролики 13 с рельсошпальной решеткой, при работе колеблется вместе с решеткой. Синхронизаторами 34 обеспечивается согласованное по фазе вращение дебалансов (в данном случае вибраторов возбуждения вертикальных колебаний). Благодаря тому, что дебалансы тележек, расположенных последовательно вдоль машины, повернуты вдоль машины относительно дебалансов следующей тележки (например, на угол 90°, фиг.4), фазы колеба- ний соответствующих сечений рельсошпальной решетки смещены на эти же углы. Упругая линия А рельсошпальной решетки по своей форме приближается к синусоиде.

Так как рассматриваемые дебалансы вибраторов тележек синхронизированы, то они приводом поворачиваются на один и тот же угол. Например, в положении В упругой линии рельсошпальной решетки, соответствующем моменту времени t2. все соответствующие дебалансы тележек повернулись в одну и ту же сторону на равные углы. Соответственно, изменились фазы колебаний каждой вибрационной тележки и связанного с ней сечения рельсошпальной решетки Например, если в момент времени ti в сечении, соответствующем средней тележке, наблюдается максимум впадины рельсошпальной решетки, то в момент времени t2 в этом сечении максимума впадины уже не будет, а максимум впадины сместится на величину F (продольных смещений самой рельсошпальной решетки нет). Таким образом, максимум впадины при синхронном вращении соответствующих дебалансов всех вибраторов сместится на фиг.4 влево со скоростью:

tz -ti

На фиг.4 показана бегущая в вертикальной плоскости волна. Аналогичная волна образуется в горизонтальной плоскости.

Траектория Т (фиг.5) компланарных (лежащих в одной плоскости, перпендикулярной оси пути) колебаний рельсошпальной решетки в виде одной из фигур Лиссажу (в конкретном примере - седлообразной) обеспечивается синхронизированным через зубчатые колеса 20,21,30 - 33 (фиг.2) вращением дебалансов 18 и 19 вибратора возбуждения горизонтальных колебаний и дебалансов 26- 29 вибратора возбуждения вертикальных колебаний. При этом передаточные отношения зубчатых колес равны 2:1, поэтому частота горизонтальных колебаний сот меньше в два раза частоты вертикальных колебаний шв . Это означает, что за один период горизонтальных колебаний реализуется два периода вертикальных, т е. в верхнем и нижнем положениях тележка в течение периода горизонтальных колебаний будет находиться два раза.

Поворотом дебалансов 18,19,26 - 29 вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний на 90° (фиг.З) в условно принятом за начальное положении достигается соответствие амплитуды (наибольшего значения в течение периода колебаний) вынуждающей силы Рв вибратора вертикальных колебаний, направленной вниз, амплитуде вынуждающей силы Р вибратора горизонтальных колебаний. Этим самым в нижней точке траектории Т (фиг.5) обеспечивается наибольшее силовое воздействие на уплотняемый балласт через рельсошпальную решетку, сопровождаемое вертикальными ударами с образованием боковых усилий в теле уплотняемого балласта (вертикально-боковой удар). Поэтому происходят не только вертикальные перемещения частиц, но и повороты, что способствует их лучшему проникновению в пустоты друг между другом.

Такое концентрированное воздействие на балласт чередуется в течение периода колебаний с его разгрузками в крайних верхних положениях на траектории Т вибросмещений рельсошпальной решетки. В эти моменты реализуются пассивные смещения частиц (под действием сил упругости и веса самих частиц).

Чередование ударов в вертикальном и iоризонтальном направлениях с разгрузками способствует эффективному протеканию процесса уплотнения, следовательно, повышению степени и равномерности уплотнения балласта. Это сочетается с упорядочением силового воздействия в форсированном управляемом режиме - уплотняющее воздействие поездной нагрузки, которое, как известно, приводит к полной стабилизации балласта.

Машина принципиально может реализовать скорость вынуждаемой упругой бегущей волны, приближающейся к скорости распространения свободной упругой волны (так называемой критической скорости движения), что соответствует возникновению резонансных явлений рельсошпальной решетки. В этом случае основная часть подводимой к вибраторам энергии расходуется не на раскачку рельсошпальной решетки, а на формоизменение (в данном случае уплотнение) балласта, лежащего под шпалами. Выбирая рациональные соотношения скоростей вынужденной бегущей волны (например, за счет выбора расстояния между вибрационными тележками или частоты колебаний) и свободной, можно управлять степенью и равномерностью уплотнения для их оптимизации, т е. дости- 1ать более высокого качества уплотнения.

Формула изобретения

1.Машина для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащая экипажную часть, на раме которой смонтированы вибрационные тележки, последовательно

расположенные вдоль машины и несущие вибраторы возбуждения горизонтальных колебаний, включающие в себя дебалансы, и устройства статического пригруза, отличающееся тем, что, с целью повышения

эффективности путем повышения равномерности и степени уплотнения балласта, она снабжена вибраторами возбуждения вертикальных колебаний, включающими в себя дебалансы, установленные на указанных тележках и синхронизированные с вибраторами горизонтальных колебаний и между собой, причем дебалансы вибраторов, установленные на одной тележке, повернуты относительно дебалансов

следующей тележки последовательно вдоль машины.

2.Машина по п.1,отличающаяся тем, что дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных и вертикальных колебаний синхронизированы между собой посредством зубчатых колес с передаточным отношением 2:1, а в начальном положении дебалансы вибраторов возбуждения горизонтальных колебаний повернуты относительно дебалансов вибраторов возбуждения вертикальных колебаний на 90°.

fc

to

V

Изобретение относится к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути. Цель изобретения - повышение эффективности машины путем повышения равномерности и степени уплотнения балласта. Машина содержит экипажную часть с рамой 1, на которой последовательно смонтированы вибрационные тележки 2 - 4, соединенные с ней через устройство 5 статического пригруза, образованное гидроцилиндрами 6. На тележках 2-4 установлены вибраторы возбуждения горизонтальных колебаний с дебалансами и вибраторы возбуждения вертикальных колебаний с дебалансами. Указанные вибраторы синхронизированы между собой, а дебалансы вибраторов, установленные на одной тележке, повернуты относительно де- балансов следующей тележки последовательно вдоль машины. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. ё

(Ь

fr90989l

7///// /7T7/S ///////// /// ///77П7П777Я Фиг. 5