УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БАЛЛАСТА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
DEVICE TO COMPACT RAIL TRACK BALLAST

Изобретение относится к устройствам для строительства и ремонта железнодорожного пути, в частности к устройствам для уплотнения балласта.
Известна передвижная машина для уплотнения балласта железнодорожного пути (1), содержащая установленный на ее раме подвижный в вертикальном и горизонтальном направлениях элемент, вращающийся в плоскости, параллельной оси пути и выполненный в форме барабана с размещенными в нем с возможностью радиального перемещения уплотнительными инструментами, подключенными к общему источнику вибрации, размещенному внутри барабана.
Недостатком описанной машины является то, что она не может обеспечить глубокого уплотнения балластной призмы по своим конструктивным особенностям.
Известно устройство для уплотнения балласта в междушпальных ящиках железнодорожного пути (2), взятое за прототип, содержащее смонтированную с возможностью перемещения вертикальной плоскости раму, несущую рабочий орган, состоящий из барабана, установленного поперек рамы с возможностью вращения вокруг своей оси, уплотнителей, смонтированных на наружной поверхности барабана, и вибратора, установленного внутри барабана, и снабженное планками, размещенными вдоль рамы и подпружиненными относительно нее для взаимодействия с пальцами, смонтированными по окружности на торцах барабана.
Недостатком этого устройства является также недостаточная величина заглубления уплотнителей.
Техническим результатом, ожидаемым от использования предлагаемого изобретения, является обеспечение эффективного уплотнения балласта на всю глубину балластной призмы.
Указанный результат достигается за счет устройства для уплотнения балласта железнодорожного пути, содержащего раму, на которой смонтирована с возможностью перемещения в вертикальной плоскости посредством привода тележка, несущая рабочий орган, состоящий из вибровала, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси с приводом от движителя, закрепленного на вибровалу барабана, на радиально расположенных лучах которого установлены уплотнители, и тормозного устройства, причем уплотнители выполнены в виде клиньев и установлены на лучах барабана посредством шарниров и подпружинены относительно барабана. Тележка, несущая рабочий орган, имеет колеса с ребордами и в рабочем положении прижата к рельсам посредством пружин.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан общий вид устройства для уплотнения балласта; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показана схема уплотнения балласта при его разрыхленном состоянии; на фиг.4 показана схема уплотнения балласта при подъемке пути на полностью уплотненном поездами балласте; на фиг.5 показан поворот клинового уплотнителя в процессе его работы в междушпальном ящике.
На раме 1 смонтированы силовые цилиндры 2 для подъема и опускания тележки 3. На тележке 3 установлены вибровалы 4 (фиг.2), на эксцентриковых шейках, которых смонтированы барабаны 5, на наружной поверхности которых имеются радиально расположенные лучи. На концах лучей барабана 5 посредством шарниров 6 установлены клиновые уплотнители 7, которые под действием пружин 8 в верхнем, свободном от взаимодействия с балластом, положении находятся в исходном положении. Тормозное устройство 9 удерживает барабан от вращения до соприкосновения шарнира 6 со шпалой или элементами балласта, прижатого к шпале. Соединительные элементы 10 объединяют колеса 11 в тележку, которая через пружины 12 прижимается к рельсам и удерживает тележку 3 по оси пути за счет реборд на колесах 11. Движитель 13 (фиг.2) обеспечивает вращение вибровала 4.
Машина может работать в двух режимах.
Режим I. При капитальном ремонте пути, когда балласт рыхлый на большой глубине.
После доставки на место выполнения работ, с помощью силовых цилиндров 2 опускают тележку 3 устройства для уплотнения балласта до соприкосновения клиновых уплотнителей 7, находящихся в нижнем положении, с балластом, после чего включают в работу вибровал 4 и опускают устройство до глубины, когда верхняя часть клинового уплотнителя 7 будет на уровне нижней постели шпал (фиг.1 и фиг.3). Силовыми цилиндрами 2 удерживается заданная глубина уплотнения. При опускании тележки 3 (до того, как устройство опустится на полную глубину), колеса 11 устанавливаются на рельсы, прижимаются к ним пружинами 12 и за счет реборд удерживаются на рельсах относительно оси пути на прямых и криволинейных участках. Устройство работает при непрерывном, предпочтительно равномерном, движении. При внедрении нижнего клинового уплотнителя 7 на глубину, указанную на фиг.1, тормозное устройство 9 препятствует вращению барабана 5 до тех пор, пока шарнир 6 не соприкоснется со шпалой или элементами балласта, прижатыми к шпале. Усилие, возникающее в результате движения машины и воздействующее на шарнир 6, преодолевает сопротивление тормозного устройства 9, и вращение барабана возобновляется до следующего междушпального ящика. При нарушенной эпюре шпал в большом междушпальном ящике барабан не будет вращаться большее расстояние, а при малом междушпальном ящике - меньшее. Таким образом, регулировка происходит в каждом междушпальном ящике и попадание клинового уплотнителя 7 в шпалу исключается. Регулировка происходит автоматически без участия машиниста.
Уплотнение балласта происходит следующим образом. После внедрения клинового уплотнителя 7 в балласт (фиг.3, 4), площадь поперечного сечения балласта под шпалой уменьшится на величину площади клина:
где S - площадь уплотненного балласта;
1
S=ch - площадь разрыхленного балласта;
- площадь внедренного клина;
Уплотнение балласта Δ определится по формуле:
На практике уплотнение щебеночного балласта не может быть выше 20%.
Степень уплотнения балласта зависит от размеров клинового уплотнителя. Из фигуры 3 видно, что более высокое уплотнение балласта будет под подошвой шпал, где ширина клинового уплотнителя больше. По мере углубления плотность щебня будет уменьшаться, что соответствует распределению поездной нагрузки на балласт от подошвы шпал, т.е. чем глубже от подошвы шпал, тем на большую площадь распределяется нагрузка.
На практике процесс уплотнения балласта будет происходить более сложно, чем принято при расчетах. Как видно на фиг.1, в работе, т.е. в междушпальных ящиках, находятся три клиновых уплотнителя: первый по ходу движения внедряется в балласт, второй - занимает вертикальное положение, третий - повернут в обратном направлении. Происходит это потому, что в междушпальный ящик клиновой уплотнитель внедряется под углом (фиг.5 положение «а»), затем под воздействием тормозного устройства шарнир 6 перемещается до упора, а клиновой уплотнитель 7 поворачиваясь относительно точки «с» занимает положение «б», а затем «в». Таким образом уплотнение балласта будет равномерным по всей глубине балластной призмы.
Режим II. При текущем ремонте пути, когда балласт уплотнен поездами полностью и дальнейшее его уплотнение невозможно, а требуется выправка пути.
1
В этом случае из-за неоднородной плотности балласта процесс подъемки пути будет различным. В зависимости от высоты подъемки пути величина заглубления клиновых уплотнителей 7 также будет различной (фиг.4), для чего на силовых цилиндрах 2 устанавливается плавающий режим с постоянной силой прижатия. Величина заглубления будет устанавливаться автоматически. В идеальном случае площадь внедренного клина S будет равна площади свободного места под подошвой шпалы, образовавшегося в результате подъемки пути, т.е. площадь вытесненного балласта должна быть равна площади пустоты, образовавшейся под шпалой в результате подъемки пути.
На эксплуатируемом участке пути плотность балласта неоднородная, под подошвой шпал могут быть пустоты (потайные просадки). Все эти явления могут быть устранены при плавающем режиме прижатия тележки 3 силовыми цилиндрами 2.
На всех уплотнительных машинах уплотнение балласта зависит от времени вибрационного воздействия инструмента на балласт. Клиновое уплотнение происходит за счет внедрения клинового уплотнителя и не зависит от времени воздействия его на балласт, что позволит увеличить производительность машины.
Источники информации
1. Патент СССР №499819, МПК E01B 27/16, опубл. 15.01.1976 г. бюл. №2.
2. Авторское свидетельство СССР №1313937, МПК E01B 27/16, опубл. 30.05.1987 г., бюл. №20 (прототип).