Машина для вибропогружения свай и свайных фундаментов опор контактной сети

Настоящая полезная модель относится к машинам на железнодорожном ходу для установки с пути методом вибропогружения свай и свайных фундаментов опор контактной сети при электрификации железных дорог.
Известны машины подобного типа (АВФ-1, АВФ-1М, АВФ-1М.2, МС-1, МС-1м, МС-2, МС-1г), содержащие базовую платформу с силовой установкой, кабиной и механизмами передвижения, опорно-поворотное устройство, установочное оборудование, рабочий орган, погрузочно-зарядное устройство.
Известна полезная модель «Машина (МС-1м) для вибропогружения свайных фундаментов под опоры контактной сети и свай» (патент № 123023, МПК E02D 7/18 (2006.01), опубликована 19.11.2018, Бюл.№ 32), которая представляет собой транспортное средство, выполненное в виде, например, самоходной железнодорожной платформы, имеющей силовую установку, кабину со средствами управления и контроля, опорно-поворотное устройство  и погрузочно-зарядное устройство, а также рабочий орган -вибропогружатель, имеющий зажимное устройство, снабженное тремя гидроцилиндрами, установленными в его корпусе. При этом пара гидроцилиндров расположена на противоположных сторонах корпуса в плоскости перпендикулярной продольной оси пути, а третий - на смежной стороне в плоскости параллельной продольной оси пути при установке оборудования в рабочее положение. Причем штоки (на чертеже не показано) гидроцилиндров соединены с зажимными механизмами (на чертеже не показано) для захвата свайного фундамента (на чертеже показано условно) или свай (на чертеже показано условно) и сменных рабочих органов (на чертеже не показано), а вибропогружатель снабжен гидравлическим узлом, для быстрого подключения сменных рабочих органов (на чертеже не показано), имеющих специальный оголовок (на чертеже не показано) для их установки в зажимное устройство вибропогружателя. Зажимное устройство обеспечивает захват и жесткое соединение погружаемого свайного фундамента или сваи с вибропогружателем и их погружение в грунт (на чертеже не показано) за счет виброэффекта.
Опорно-поворотное устройство имеет направляющую с перемещаемой по ней кареткой, на которой закреплен вибропогружатель, и обеспечивает разворот вибропогружателя на угол 90 градусов в обе стороны от ее продольной оси.
Направляющая служит для закрепления и перемещения вибропогружателя.
Погрузочно-зарядное устройство содержит устройство для загрузки свайных фундаментов (на чертеже показано условно) и свай (на чертеже показано условно) и стол для их укладки. При этом стол выполнен поворотным относительно его продольной оси, которая расположена под наклоном относительно платформы транспортного средства, и имеет возможность подачи с него свайного фундамента (на чертеже показано условно) и свай (на чертеже показано условно) в зажимное устройство вибропогружателя посредством подающей каретки, расположенной на столе.
Силовая установка расположена на передней части транспортного средства и представляет собой дизель-электрическую станцию, которая обслуживает все механизмы и системы машины. Управление силовой установкой осуществляется из кабины.
Погрузка свайных фундаментов и свай на стол для захвата зажимным устройством вибропогружателя осуществляется устройством для загрузки свайных фундаментов и свай, которое представляет собой кран-манипулятор, смонтированный у заднего торца платформы транспортного средства.
Недостатком данной модели являются:
- невозможность устанавливать фундаменты опор контактной сети и сваи на расстоянии менее 3350 мм оси пути до оси фундамента (сваи);
-  увеличенный транспортный габарит;
- использование в качестве силовой установки дизель-электрического агрегата, усложняет конструкцию и техническое обслуживание машины, снижает ее безопасность и надежность.
Известна полезная модель, являющаяся ближайшим аналогом заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, «Машина для погружения свай или свайных фундаментов под опоры контактной сети» (МС-2) (ВАРИАНТЫ) (патент № 46018, МПК E02D 7/16 (2000.01), B61D 15/00 (2000.01), опубликован 10.06.2005 Бюл. № 16), содержащая две постоянно сцепленные железнодорожные платформы, первая платформа включает механизмы передвижения, кабину с органами управления, опорно-поворотное устройство, на котором смонтировано рабочее оборудование, включающее поворотную ферму, выдвижную ферму, направляющую раму с установленной на ней грузовой кареткой с рабочим органом, стол для укладки свай или свайных фундаментов, вторая платформа включает дизель-электрический агрегат, кран-манипулятор с захватом, погрузочную площадку с силовыми бортами. Направляющая рама снабжена поворотной кареткой, к которой с возможностью сдвижки смонтирована рама, являющаяся направляющей для грузовой каретки, а поворотная каретка подвижно, например, посредством шарнирного соединения, закреплена на свободной части выдвижной фермы, при этом поворотная каретка состоит из плиты, поворотной плиты и гидроцилиндра поворота, причем плита и поворотная плита соединены между собой в нижней части подвижно, например, посредством шарнирного соединения, а в верхней части с помощью гидроцилиндра поворота, управляемого посредством гидрораспределительной системы и средством контроля вертикальности, выполненного с возможностью определения отклонения от вертикальности посредством отвеса. Погрузочная площадка для хранения свайных элементов и/или свайных фундаментов выполнена с силовыми бортами. Поворотная ферма опорно-поворотного устройства выполнена с возможностью дополнительного блокирования от непроизвольного поворота рабочего оборудования. Кроме того, поворотная каретка выполнена с возможностью поворота направляющей рамы в обе стороны на 3°. Рабочий орган выполнен сменным. Рабочий орган выполнен в виде вибропогружателя с устройством захвата, обеспечивающим боковое зажатие свай или свайных фундаментов, или в виде шнеково-резцового оборудования с диаметром 325 мм или с диаметром 620 мм, или рабочий орган выполнен в виде пневмоударного оборудования для разработки скальных пород.
Недостатками данной полезной модели являются:
- невозможность устанавливать фундаменты опор контактной сети и сваи на расстоянии менее 3350 мм оси пути до оси фундамента (сваи);
- невозможность осуществлять поворот анкерных фундаментов на ±90º относительно продольной оси на столе погрузочно-зарядного оборудования перед вибропогружением, что значительно усложняет их установку;
- увеличенный транспортный габарит;
- использование в качестве силовой установки дизель-электрического агрегата, усложняет конструкцию и техническое обслуживание машины, снижает ее безопасность и надежность
Цель разработки настоящей полезной модели – расширение технических возможностей машины в отличие от вышеперечисленных моделей за счет обеспечения минимального расстояния 2,75 м от оси пути до оси погружаемого фундамента, установки подъемного стола погрузочно-зарядного оборудования с устройством для поворота анкерных фундаментов на ±90º от исходного положения и уменьшения поперечных размеров в транспортном положении до габарита подвижного состава 1Т ГОСТ 9283-2013 для упрощения транспортировки по сети железных дорог РФ, СНГ и Прибалтики.
Техническим результатом данной полезной модели является расширение технологических возможностей машины за счет изменения конструкции установочного оборудования и опорно-поворотного устройства с целью возможности сдвижки установочного оборудования в сторону междупутья, за счет установки стола подъемно-зарядного оборудования с приспособлением для поворота анкерных фундаментов, а также  улучшение транспортных возможностей за счет изменения конструкции выступающих за пределы базовой платформы элементов с целью уменьшения поперечных размеров до габарита подвижного состава 1Т и упрощения ее транспортировки по сети железных дорог РФ, СНГ и Прибалтики.
Технический результат достигается усовершенствованием эксплуатационных характеристик машины для вибропогружения свай и свайных фундаментов опор контактной сети, содержащей железнодорожную платформу, силовую установку, кабину, механизмы передвижения, опорно-поворотное устройство, на котором смонтировано установочное оборудование, включающее поворотную ферму, выдвижную ферму, направляющую раму с установленной на ней грузовой кареткой с рабочим органом, погрузочно-зарядное устройство, гидравлическую, электрическую и пневматическую тормозную системы, в которой установочное оборудование с рабочим органом закреплено на платформе опорно-поворотного устройства с возможностью сдвижки относительно опорно-поворотного устройства в сторону междупутья после поворота установочного оборудования на ±90º из транспортного положения.
Кроме того, боковые поверхности платформы опорно-поворотного устройства и поворотной фермы установочного оборудования снабжены направляющими для возможности сдвижки установочного оборудования.
Кроме того, на поворотной ферме установочного оборудования выполнены охватывающие направляющие со съемной прижимной планкой.
Кроме того, машина выполнена с возможностью обеспечения минимального расстояния 2,75 м от оси пути до оси погружаемого фундамента.
Кроме того, подъемный стол погрузочно-зарядного оборудования снабжен устройством для поворота на ±90º относительно продольной оси анкерных фундаментов, уложенных на стол.
Кроме того, поперечные размеры машины в транспортном положении соответствуют габариту подвижного состава 1Т ГОСТ 9283-2013.
На фиг.1 показан: а) общий вид машины и б) ее поперечный габарит (вид А) в транспортном положении.
На фиг.2 показаны рабочие вылеты вибропогружателя и установочного оборудования. Положение установочного оборудования и вибропогружателя  при установке фундамента: а) на минимальном вылете; б) на максимальном вылете.
На фиг.3 показана сдвижка установочного оборудования (установочное оборудование показано не полностью): а) оборудование не сдвинуто; б) оборудование сдвинуто в сторону междупутья; в) подвижное соединение платформы опорно-поворотного устройства и установочного оборудования.
На фиг.4 показан стол погрузочного-зарядного оборудования с устройством поворота анкеров: а) вид спереди: положение упора, опоры и роликов при укладке анкера в люльку и на стол; б) вид сверху; в) сечение А-А; г) положение анкера в люльке перед поворотом; д) положения анкера после поворота.
Машина для вибропогружения свай и свайных фундаментов опор контактной сети (Фиг. 1) содержит железнодорожную платформу 1, установленные на ней силовую установку 2 с капотом 3, кабину 4, механизмы передвижения 5, опорно-поворотное устройство 6 с установочным оборудованием 7, включающим поворотную и выдвижную фермы (не показаны)  и рабочим органом 8, погрузочно-зарядное устройство, состоящее из стола 9 и крана-манипулятора 10. Привод всех механизмов машины осуществляется с помощью гидравлической системы 11, а управление механизмами и торможение – с помощью электрической 12 и пневматической 13 систем.  Установочное оборудование 7 с рабочим органом 8 закреплено на платформе 16 опорно-поворотного устройства 6 с возможностью сдвижки в сторону междупутья после поворота оборудования на ±90º из транспортного положения с помощью направляющих (не показаны), установленных на боковых поверхностях платформы опорно-поворотного устройства 6 и поворотной фермы (не показана) установочного оборудования 7.
Кроме того, на поворотной ферме (не показана) установочного оборудования охватывающие направляющие выполнены со съемной прижимной планкой (не показана).
Кроме того, машина выполнена с возможностью обеспечения минимального расстояния 2,75 м от оси пути до оси погружаемого фундамента.
Кроме того, подъемный стол погрузочно-зарядного оборудования снабжен устройством для поворота на ±90º относительно продольной оси анкерных фундаментов, уложенных на стол.
Кроме того, ее поперечные размеры в транспортном положении соответствуют габариту подвижного состава 1Т ГОСТ 9283-2013.
Размещение и конструкция установочного оборудования 7 позволяет манипулировать рабочим органом 8 (в частности, вибропогружателем) таким образом, что обеспечивается наводка его на отметку (от 2,75 до 5,95 м от оси пути) погружения свайных фундаментов и достижения проектной глубины погружения.
Управление всеми механизмами производится из кабины 4 машины, за исключением погрузочно-зарядного устройства, управление которым осуществляется с выносного пульта крана-манипулятора 10 и стационарного пульта, размещенного на основании стола 9. Свайный фундамент или анкер с помощью крана-манипулятора 10 укладывают на стол 9 таким образом, чтобы обеспечить их захват зажимным устройством вибропогружателя 8. Далее производится подъем вибропогружателя 8 с захваченным фундаментом или анкером, наводка фундамента с помощью установочного оборудования 7 на отметку и его вибропогружение на проектную глубину.
В отличие от существующих моделей машин на железнодорожном ходу для вибропогружения свай и свайных фундаментов, предлагаемая модель вписывается в габарит подвижного состава 1Т ГОСТ9283-2013, что значительно упрощает ее транспортировку по сети железных дорог Российской Федерации, СНГ и Прибалтики.
На фиг. 2 показаны минимальные и максимальные рабочие вылеты вибропогружателя и установочного оборудования. Для достижения минимального расстояния от оси пути до оси погружаемого фундамента в машине используется сдвижка установочного оборудования в сторону междупутья. В соответствии с требованиями ГОСТ 32216-2013 к специальному железнодорожному подвижному составу (СЖПС) выход отдельных частей СЖПС за пределы габарита в сторону междупутья при работе не должен превышать 1950 мм от оси пути. Для данной модели это расстояние не превышает 1930 мм.
На фиг. 3 показаны основное и сдвинутое положения установочного оборудования относительно опорно-поворотного устройства. Сдвижка установочного оборудования возможна только после его поворота на ±90º из транспортного положения, а установка оборудования на продольную ось платформы – в обратной последовательности.
Для сдвижки установочного оборудования 7 относительно платформы 16 опорно-поворотного устройства 6 используются два гидроцилиндра 14, корпуса которых установлены в проушинах на торцевой балке (не показана) поворотной фермы оборудования, а штоки – в проушинах на продольных балках 15, закрепленных внутри платформы 16 опорно-поворотного устройства. Сдвижка и поперечная фиксация установочного оборудования 7 на платформе 16 обеспечиваются наличием направляющих не показаны (фиг.3, в) вид А), установленных на боковых поверхностях выдвижной фермы (не показана) установочного оборудования 7 и платформы 16, при этом охватываемая направляющая на платформе 16 выполнена приварной (не показана), а охватывающая (не показана) на установочном оборудовании 7 – разъемной, что упрощает монтаж установочного оборудования 7 на платформе 16 опорно-поворотного устройства 6.
На фиг. 4 показан стол погрузочно-зарядного оборудования с устройством для поворота анкерных фундаментов (далее – анкер). Устройство позволяет поворачивать анкер на столе на угол ±90º для погружения его с одной или другой стороны опоры контактной сети в зависимости от проектных требований.
Основание стола 9 устанавливается на платформе 1. На нем с возможностью поворота с помощью гидроцилиндров 17 закреплена рама 18 с направляющей рамой 19 и люлькой 20. Люлька 20 снабжена опорными 22 и удерживающими 23 роликами. Также на люльке 20 установлен подвижный упор 21, предназначенный для удержания различных фундаментов опор контактной сети и анкеров при наклоне стола.
При установке фундаментов люлька 20 не используется. Фундаменты укладываются на передние 24 и задние 25 роликовые опоры и фиксируются при наклоне стола упором 21, после чего захватываются зажимом вибропогружателя 8.
При установке анкера передние 24 и задние 25 роликовые опоры стола опускаются, упор 21 выдвигается в крайнее положение и анкер укладывается в люльку 20. В зависимости от направления поворота анкера устанавливается один из удерживающих роликов 23 люльки. После этого с помощью крана-манипулятора 10 люлька 20 с анкером поворачивается в направляющей раме 19 на 90º и фиксируется в ней, стол наклоняется с помощью гидроцилиндров 17, анкер захватывается зажимом вибропогружателя 8 и по роликам 24 и 25 стаскивается со стола. После этого стол устанавливается в исходное положение.
Таким образом, внесение в конструкцию машины заявленных изменений и усовершенствований позволяют улучшить её эксплуатационные параметры такие как,   расстояние от оси железнодорожного пути до оси погружаемых элементов и возможность поворота анкера непосредственно на столе перед вибропогружением, расширяет возможности машины и повышает эксплуатационную производительность. Кроме того, уменьшение транспортного габарита до габарита подвижного состава 1Т позволяет использовать машину на всей сети железных дорог РФ, а также на железных дорогах СНГ и Прибалтики.