Результат интеллектуальной деятельности: УПЛОТНИТЕЛЬНО-ПОДБИВОЧНЫЙ АГРЕГАТ

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

Наиболее распространенным способом обработки балласта рельсового пути является горизонтальное виброобжатие балласта с помощью таких виброинструментов, как подбойки. При этом способе вибрирующие подбойки внедряют в межшпальное пространство рельсового пути и за счет горизонтального перемещения лопатки подбойки поперек межшпального пространства подают необходимый объем балласта под шпалы.

В качестве устройства для уплотнения балласта рельсового пути, осуществляющего горизонтальное виброобжатие балласта, можно указать приспособление швейцарской фирмы МАТИЗА (см. Гуленко Н.Н., Фомин В.В. Механизация и автоматизация путевых работ за рубежом. М.: «Транспорт», 1975, с.12-14). Приспособление содержит входящую в состав подбивочного блока выправочно-подбивочной машины несущую раму, на которой закреплены подбойки. Заглубление подбоек в балласт и их вибрирование осуществляется от вибратора, закрепленного на эксцентриковом валу привода. На подбойки передается вибрационное воздействие с частотой 2200 колебаний в минуту и амплитудой 5-6 мм. Сведение смежных подбоек осуществляется шпинделями, приводимыми в действие от гидравлического двигателя.

Недостатком указанного устройства является разрыхление балласта в межшпальном пространстве, возникающее при горизонтальном виброобжатии балласта. К недостаткам можно отнести и малую производительность устройства, обусловленную тем, что при одном заглублении подбоек подбивается только одна шпала, расположенная между подбойками, для подбивки соседней шпалы подбойки извлекаются из балласта, переставляются в положение «над соседней шпалой», и цикл подбивки повторяется снова.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является уплотнительно-подбивочный агрегат, включающий несущую раму, в вертикальных направляющих которой установлен подвижный по высоте корпус агрегата с приводом ее вертикального перемещения. На корпусе агрегата жестко закреплен эксцентриковый вал, соединенный с гидромотором, и шарнирно закреплены двуплечие рычаги. Одно плечо каждого рычага соединено с эксцентриковым валом посредством шарнирно закрепленного на рычаге соединительного элемента, выполненного в виде силового цилиндра сжима-разжима. При этом другое плечо каждого рычага несет боек для уплотнения балласта, выполненный в виде подбойки с двумя рабочими поверхностями, обращенными в противоположные стороны вдоль машины (см. п. РФ №2194108 по кл. Е01В 27/16, заявл. 31.05.2000, опубл. 10.12.2002 «Шпалоподбивочная машина»).

Данное устройство за счет выполнения подбоек с двумя рабочими поверхностями дает возможность подбивки двух соседних шпал при одном заглублении подбоек в балласт, что повышает производительность машины. Однако, так же как и указанное выше, данное устройство разрыхляет балласт в межшпальном пространстве, т.к. осуществляет горизонтальное виброобжатие балласта. Конструктивная сложность устройства, обусловленная наличием гидросистемы, управляющей действием силовых цилиндров сжима-разжима, и, следовательно, наличие множества монтажных и износовых зазоров, а также упругость гидросистемы приводят к значительному затуханию амплитуды колебаний, передаваемых на балласт бойком. Конструктивная сложность устройства обусловливает также и низкую его надежность.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности уплотнения балласта, т.е. повышение качества и производительности уплотнения, а также увеличение надежности устройства.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является увеличение интенсивности воздействия на балласт при упрощении конструкции устройства.

Указанная задача решается за счет того, что в известном уплотнительно-подбивочном агрегате, включающем несущую раму, в вертикальных направляющих которой установлен подвижный по высоте от привода корпус агрегата, на котором жестко закреплен приводной эксцентриковый вал и шарнирно закреплены двуплечие рычаги, одно плечо каждого из которых соединено с эксцентриковым валом посредством закрепленного на рычаге соединительного элемента, а другое плечо несет боек для уплотнения балласта, согласно изобретению боек для уплотнения балласта представляет собой стержень с нижним концом в виде уплотнительной лопатки, над которой закреплена трамбующая плита, а соединительные элементы выполнены в виде тяг или в виде силовых цилиндров, штоки которых установлены с возможностью фиксации от перемещений относительно цилиндров.

Боек для уплотнения балласта может быть снабжен дополнительным элементом, представляющим собой посадочное место для закрепления бойка на рычаге, причем боек и дополнительный элемент снабжены разъемными средствами для жесткой фиксации между собой.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый агрегат не известен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна и изобретательский уровень".

Агрегат может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован для уплотнения балласта железнодорожного пути, т.е. является промышленно применимым.

Выполнение агрегата в заявляемом виде позволяет вместо горизонтального виброобжатия балласта в подшпальном пространстве и разрыхления балласта в межшпальном пространстве проводить вибропрессовое уплотнение балласта как в подшпальном пространстве, так и в межшпальном. Вибропрессовое воздействие предполагает, во-первых: уплотнение балласта за счет сообщения ему колебаний посредством уплотнительной лопатки, которые сообщаются ей от рычага, взаимодействующего с эксцентриковым валом (эти колебания являются, в основном, горизонтальными); во-вторых: уплотнение балласта за счет сообщения ему колебаний посредством закрепленной над лопаткой трамбующей плиты (эти колебания являются, в основном, вертикальными). Характер взаимодействия трамбующей плиты и балласта зависит от способа закрепления трамбующей плиты на стержне. При жестком закреплении плиты на стержне колебания от взаимодействующего с эксцентриковым валом рычага приводят к поочередному нажиму на балласт трамбующей плиты то одним своим краем, то другим, при этом на балласт посредством трамбующей плиты еще передается и силовое вертикальное воздействие от привода вертикального перемещения корпуса агрегата. При упругом закреплении плиты на стержне нажим трамбующей плиты на балласт приобретает хаотический характер, но в обоих случаях направление колебаний, в основном, является вертикальным. Так как, в отличие от горизонтального виброобжатия, балласту сообщаются не только горизонтальные колебания, но и вертикальное воздействие, то возникает явление вибротранспортирования балласта в подшпальное пространство, приводящее к уплотнению балласта как в подшпальном, так и в межшпальном пространстве, т.е. возрастает интенсивность воздействия на балласт.

При вибропрессовом воздействии на балласт отпадает необходимость в повороте рычагов, несущих бойки, который выполняется при горизонтальном виброобжатии. Отсутствие необходимости в повороте рычагов позволяет исключить из конструкции агрегата наиболее подверженную поломкам часть, а именно гидросистему сжима-разжима, что значительно повышает надежность агрегата и позволяет исключить затухание амплитуды виброколебаний, передаваемых на балласт от эксцентрикового вала, обусловленное упругостью гидросистемы. Кроме того, это значительно упрощает конструкцию агрегата и, следовательно, приводит к сокращению количества монтажных и износовых зазоров в устройстве, что также снижает затухание амплитуды и, следовательно, увеличивает интенсивность воздействия на балласт. Следует отметить также, что отсутствие необходимости в повороте рычагов сокращает длительность цикла по уплотнению балласта на время, затрачиваемое в прототипе на операцию сжима-разжима рычагов, что повышает производительность процесса уплотнения балласта.

Выполнение соединительных элементов в виде тяг позволяет скомпоновать агрегат так, что его габариты будут значительно меньше габаритов агрегата-прототипа, т.к. тяги, непосредственно передающие усилие от эксцентрикового вала на верхнее плечо рычага, занимают меньше места, чем силовые цилиндры сжима-разжима, управляемые гидросистемой. Возникает возможность создания агрегата, обеспечивающего одновременную подбивку нескольких дополнительных шпал за счет размещения на корпусе агрегата сразу большого числа (4-8 штук) бойков, что повышает производительность агрегата.

Выполнение соединительных элементов в виде силовых цилиндров, штоки которых установлены с возможностью фиксации от перемещений относительно цилиндров, позволяет с минимальными переделками использовать широкоиспользуемые в настоящее время шпалоподбивочные машины, оснащенные подбивочными блоками, несущими подбойки, для осуществления вибропрессового воздействия на балласт. Для осуществления этого изготавливают бойки в виде стержней с лопаткой, над которой расположена трамбующая плита, с посадочным местом, аналогичным посадочному месту подбойки на рычаге. В подбивочном блоке вместо подбоек на рычагах устанавливают такие модернизированные бойки, а штоки силовых цилиндров сжима-разжима устанавливают и фиксируют так, чтобы соединенные с ними рычаги заняли вертикальное положение (в зависимости от эпюры подбиваемых шпал рычаги могут быть слегка наклонены в одну или другую сторону, чтобы расположить бойки ближе друг к другу при близком расположении шпал друг от друга или дальше - при редком расположении шпал). Это может быть осуществлено, например, путем подачи жидкости с одинаковым давлением в обе полости цилиндра, или путем установки дистанционных втулок в полостях цилиндров, или путем установки на цилиндрах наружных крепежных элементов.

Выполнение бойка так, что его стержень дополнительно снабжен съемным и жестко закрепленным на нем посадочным местом, позволяет быстро заменить подверженную большому абразивному износу нижнюю часть бойка, не подвергая гнездо рычага, куда вставляется боек, частым манипуляциям по демонтажу/монтажу. В процессе работы агрегата гнездо рычага подвергается большим нагрузкам, что сильно затрудняет демонтаж бойка, его снимают при помощи специального клина, забиваемого в отверстие рычага. Разъемное соединение нижней части стержня и его верхней части - посадочного места - позволяет устранить эти проблемы.

Учитывая вышесказанное, очевидно, что заявляемый агрегат позволяет обеспечить увеличение интенсивности воздействия на балласт и конструктивно более прост по сравнению с прототипом. Это позволяет добиться повышения эффективности уплотнения балласта и увеличить надежность устройства.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид уплотнительно-подбивочного агрегата (левая часть чертежа - вариант выполнения агрегата с соединительными элементами в виде тяг; правая часть чертежа - вариант выполнения агрегата с соединительными элементами в виде силовых цилиндров).

Уплотнительно-подбивочный агрегат включает несущую раму 1, в вертикальных направляющих 2 которой установлен подвижный по высоте корпус 3 агрегата, имеющий возможность вертикального перемещения от привода 4. На корпусе 3 жестко закреплен эксцентриковый вал 5, соединенный с гидромотором, и шарнирно закреплены двуплечие рычаги 6. Одно плечо каждого рычага 6 соединено с эксцентриковым валом 5 посредством шарнирно закрепленного на рычаге 6 соединительного элемента, а другое плечо несет боек для уплотнения балласта. Боек для уплотнения балласта представляет собой стержень 7 с нижним концом в виде уплотнительной лопатки 8, над которой закреплена трамбующая плита 9. Соединительные элементы выполнены в виде тяг или в виде силовых цилиндров 11, штоки которых установлены с возможностью фиксации от перемещений относительно цилиндров 1.

Агрегат работает следующим образом.

Агрегат устанавливают над местом проведения работ по уплотнению балласта, при этом закрепленные на рычагах бойки для уплотнения балласта располагаются между подлежащими подбивке шпалами 12. При опускании корпуса 3 агрегата приводом 4 по направляющим 2 от эксцентрикового вала 5 посредством тяг 10 или силовых цилиндров 11 на рычаги6 передаются виброколебания. Эти колебания передаются уплотнительной лопаткой 9 на балласт, в основном, в горизонтальном направлении, а трамбующей плитой 10, в основном, - в вертикальном направлении. При этом балласт под вибропрессовым воздействием, передаваемым на балласт уплотнительной лопаткой 9 и трамбующей плитой 10 одного бойка, поступает сразу под две шпалы, находящиеся с двух сторон от него. В отличие от прототипа, также обеспечивающего уплотнение под двумя соседними шпалами, заявляемый агрегат осуществляет уплотнение гораздо быстрее и только за счет вертикального перемещения бойка, в то время как прототип обеспечивает подачу балласта под шпалы за счет вертикального перемещения подбойки, а затем - горизонтального ее движения сначала в сторону одной шпалы, а затем в сторону другой шпалы. Из-за того, что конструкция заявляемого агрегата проще, а в качестве соединительных элементов между эксцентриковым валом и рычагом использованы тяга 10 или силовой цилиндр 11, не взаимодействующий с гидросистемой, не происходит затухание амплитуды виброколебаний, передаваемых от эксцентрикового вала на балласт. Это наряду с одновременностью горизонтального и вертикального вибровоздействия на балласт обеспечивает по сравнению с прототипом увеличенную интенсивность этого воздействия, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности уплотнения. Простота конструкции заявляемого агрегата обеспечивает высокую надежность его работы.