Устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути Советский патент 1992 года по МПК E01B27/16 

Изобретение относится к строительству и ремонту железнодорожного пути, в частности к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути.

Известна машина для уплотнения бал- ласта железнодорожного пути, содержащая опирающуюся на ходовые тележки раму, смонтированный на ней рабочий орган уплотнения плеч и откосов балластной призмы и рабочий орган для уплотнения балласта в шпальных ящиках, включающий уплотнительные башмаки, установленные с возможностью перемещения друг относительно друга, соединительные с возбудителем колебаний и расположен- ные по обеим сторонам каждой рельсовой нити, причем возбудитель колебаний выполнен в виде гидромотора и кривошипного вибратора,

Однако при рабочем режиме под на- грузкой суммарный зазор, образуемый подвижными соединениями механизма и упругостью гидросистемы, приводит к уменьшению амплитуды колебаний уплот- н тельных башмаков и нарушению соот- не шения между параметрами (амплитудой и частотой) режима работы вибрационных механизмов, что снижает качество подбивки. При холостом режиме этот зазор приводит к увеличению амплитуды колеба- ний уплотнительмых башмаков. В этом случае резко возрастают инерционные динамические нагрузки в подвижных соединениях и звеньях механизма, энергетические затраты и вибрация на раме машины.

Известно устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащее раму, смонтированные на ней подби- вочные инструменты, связанные с возбудителем колебаний.

В этом устройстве подбивочные инструменты смонтированы на раме посредством шарнирно упругого соединения, что уплотнение балласта приводит к уменьшению под нагрузкой амплитуды колебаний инструментов и нарушению соотношения между амплитудой и частотой режима работы инструментов, при этом уменьшение их амплитуды колебаний затрудняет внедрение инструментов в балласт, что снижает качество его уплотнения. Кроме этого, устройство энергоемко.

Цель изобретения - повышение эффек- тивности устройства путем снижения энергоемкости и повышения качества уплотнения балласта.

Для этого в устройстве для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащем раму, смонтированные на ней подбивочные инструменты, связанные с возбудителем колебаний, последний состоит из обратимого генератора акустических колебаний и преобразователя, образованного двумя замкнутыми полостями, разделенными диафрагмой, смонтированной при помощи упругих элементов и несущей подбивочные инструменты, причем полости сообщены с противофазными полостями указанного генератора.

На фиг. 1 изображено устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути, общий вид; на фиг. 2 - разрез устройства в плоскости, перпендикулярной ос и пути; на фиг. 3 - разрез устройства в плоскости, параллельной оси пути.

Устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути содержит раму 1, выполненную в виде короба, открытого с двух противоположных сторон, установленную на ферме 2 путевой машины с возможностью перемещения в вертикальной плоскости силовым цилиндром 3, соединенным через шарнир 4 с кронштейнами 5 рамы, а через шарнир 6 - с кронштейнами 7 фермы.

Для фиксации рамы от боковых смещений служит направляющая колонна 8, жестко соединенная с фермой 2, внутри которой перемещается силовой цилиндр 3. Для предотвращения поворота рамы 1 вокруг вертикальной оси на наружной поверхности силового цилиндра установлена шпонка 9, которая входит в шпоночный паз направляющей колонны 8.

Внутри рамы 1 установлена жесткая диафрагма 10, связанная с ней через спиральные пружины 11, которые одним своим концом опираются на направляющие стаканы 12, которые в свою очередь ввинчиваются в резьбовое отверстие рамы.

Диафрагма 10 по периметру соединена с рамой 1 гибким воротником 13, образуя две замкнутые полости, связанные в про- тивофазе с обратимым генератором 14 акустических колебаний, установленным на ферме 2 машины, посредством волноводов 15 (гибких шлангов). Указанные полости, разделенные диафрагмой 10, образуют преобразователь.

Подбивочный механизм состоит из двух пар подбоек 16 и направляющих 17, связанных между собой болтовыми соединениями 18 с возможностью перемещения подбоек 1 б адоль направляющих 17, которые крепятся с двух противоположных сторон жесткой диафрагмы 10 с помощью болтовых соединений 19.

Устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути работает следующим образом.

Поршень 20 генератора 14, совершая возвратно-поступательные движения, со здает в воздушных полостях А и Б попеременно избыточное давление-разрежение, которое через упругую среду (воздух) с помощью волноводов 15 передается в воздушные полости В и Г преобразователя. Причем, если в полости А генератора колебаний и полости В преобразователя создается избыточное давление, то в полостях В и Г - разрежение. При этом энергия поля колебательного давления, воздействуя на поверхности объемов воздушных полостей А и Б преобразователя, создает возмущающую силу, под действием которой жесткая диафрагма 10 вместе с направляющими 17 и подбойками 16 совершает вертикальные вынужденные колебания относительно рамы 1.

При опускании рамы 1 гидроцилиндром 3 колеблющиеся подбойки 16 вступают в контакт с балластом и, воздействуя вибрацией на балласт и совершая подачу балласта при своем внедрении, уплотняют балласт в межшпальных ящиках железнодорожного пути. Нагрузка от балласта, воспринимаемая подбойками 16 в направлении колебаний, передается на раму 1 через спиральные пружины 11, установленные над диафрагмой 10, и далее через кронштейн 5, ось 4 и гидроцилиндр 3 - на ферму 2 машины, а во время подъема вес подбивочного механизма передается на раму 1 через диафрагму 10 и спиральные пружины 11, установленные под диафрагмой 10.

Если, например, в полости В преобразователя создается избыточное давление и соответственно в полости Г - разрежение, то диафрагма 10 под действием созданной возмущающей силы будет перемещаться вниз по направлению колебаний, вызывая реакцию в раме 1, также направленную вниз.

Однако, перемещаясь вниз, диафрагма 10 через спиральные пружины 11 воздействует на раму 1, вызывая ее реакцию, направленную вверх по направлению колебаний. При этом векторы сил реакции рамы складываются и взаимно компенсируются, что приводит к ликвидации (или снижению по- терь амплитуды колебаний подбоек 16, которые могли возникнуть за счет зазоров, образуемых шарнирными соединениями4 и 6 и упругостью гидроцилиндра 3.

В зависимости от текущих условий уплотнения нагрузка на подбойки 16 будет меняться. С увеличением нагрузки амплитуда колебаний будет стремиться к уменьшению, соответственно предельное изменение объема воздушных полостей В и Г преобразователя также будет уменьшаться, 5 что приведет к увеличению величины колебательного давления и стабилизации амплитуды колебаний подбоек 16.

При изменении эпюры шпал в пути с помощью болтовых соединений 18 подбой0 ки освобождаются и перемещаются по направляющим 17, устанавливая нужное расстояние между ними.

Подбойки располагаются по обеим сторонам рельсовой нити в смежных шпальных

5 ящиках.

Эффективность применения устройства обусловлена использованием рамы устройства в качестве опорной части преобразователя колебательной энергии упругой среды

0 (воздуха) в механические колебания жесткой диафрагмы и подбоек, связанных с ней. Известно, что изменение избыточного давления в воздушной полости прямо пропорционально ее объему. Следовательно,

5 уменьшение амплитуды колебаний под нагрузкой приведет к уменьшению предельного объема воздушной полости и соот- ветственно к увеличению величины колебательного давления, создающего воз0 мущающую силу, которая будет противодей- ствовать уменьшению амплитуды колебаний и стабилизировать соотношение режимных параметров виброуплотнения (амплитуды, частоты, скорости вибровнед5 рения).

Конструкция рамы устройства, выполненной в виде короба, открытого с двух противоположных сторон, позволяет создать две воздушные полости, работающие в про0 тивофазе и одновременно воздействующие на жесткую диафрагму, связанную с рамой через упругие элементы. Данная конструкция позволяет увеличить возмущающую си- лу,действующую на жесткую диафрагму, и

5 компенсировать инерционное сопротивление. При правильном выборе жесткости упругих элементов (спиральных пружин), требуемой для того, чтобы на рабочей частоте общее механическое сопротивление сис0 темы равнялось нулю (жесткость пружин, установленных над диафрагмой и под ней, может быть различна), инерционная и упругая силы взаимно уничтожаются. При этом достигается максимальное значение ампли5 туды колебаний подбоек при относительном снижении энергетических затрат.

Таким образом, использование устройства позволит повысить качество уплотнения балласта, а также снизить энергоемкости устройства за счет возбуждения

в полостях преобразователя противофазных колебаний воздуха, что позволит вдвое увеличить возмущающую силу.

Формула изобретения

Устройство для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащее раму, смонтированные на ней подбивочные инструменты, связанные с возбудителем колебаний, отличающееся тем, что, с целью

повышения эффективности путем снижения энергоемкости и повышения качества уплотнения балласта, возбудитель колебаний состоит из обратимого генератора, акустических колебаний и преобразователя, образованного двумя замкнутыми полостями, разделенными диафрагмой, смонтированной при помощи упругих элементов и несущей подбивочные инструменты, причем полости сообщены с противофазными полостями указанного генератора.

Изобретение относится к устройствам для уплотнения балласта железнодорожного пути. Цель изобретения - повышение эффективности устройства путем снижения энергоемкости и повышения качества уплотнения балласта. Поршень 20 генератора 14 акустических колебаний создает в полостях А и Б попеременно избыточное давление-разрежение, которое через упругую среду с помощью волноводов 15 передается в полости В и Г преобразователя. Если избыточное давление создается в полости А генератора 14 и соответственно в полостях В, то в полостях Б и Г - разряжение. Энергия поля, воздействуя на полости А и Б преобразователя, создает возмущающую силу, под действием которой диафрагма 10с направляющими 17 и подбойками 16 совершает вертикальные вынужденные колебания относительно рамы. Подбойки вступают в контакт с балластом, уплотняя его в меж- шпальных ящиках пути. Нагрузка от балласта, воспринимаемая подбойками, передается на раму через спиральные пружины 11, установленные над диафрагмой 10 через кронштейн, ось4 и гидроцилиндр 3 на ферму 2 машины. Во время подъема вес подбивочных инструментов передается на раму через диафрагму 10 и спиральные пружины 11, установленные под диафрагмой. В зависимости от текущих условий уплотнения нагрузка на подбойки 16 будет меняться. При увеличении нагрузки амплитуда колебаний будет стремиться к уменьшению, соответственно предельное изменение объема воздушных полостей В и Г преобразователя также будет уменьшаться, а это приведет к увеличению величины колебательного давления и стабилизации амплитуды колебаний подбоек. 3 ил. СО с XI со О СО 00

11

W

Фм.1

.4 X Ч. Ч УМ

IS, ..,.,

&////////77/////////////////Л

еа;

ЛЛ.4-VWWWW4 РЛЛЛЛЛЛЛ ЛГч ЛЛг ч jvх Ч дV х . 1 RXXX х х

„

18 ,

16

еа;

3

г-J