БЛОК ОДИНОЧНОЙ ЗАМЕНЫ ШПАЛ
UNIT FOR SINGLE REPLACEMENT OF SLEEPERS

Изобретение относится к строительству и ремонту железнодорожного пути и может быть использовано для одиночной замены шпал.
В последнее время на внутреннем рынке Российской Федерации появились различные по конструкции навесные блоки для смены шпал и рабочие органы для смены шпал, применяемые в составе путевых машин (комплексов), например, подъемно-рихтовочная машина ПРМ-РМ, универсальная путевая машина УПМ-750, комплекс путевой универсальный КПУ-1, предназначенные для замены деревянных и железобетонных шпал железнодорожного пути при работе с рельсошпальной решеткой и любым видом балласта. С точки зрения их использования они имеют следующие недостатки: отсутствие устройств механизации ручных работ по выдергиванию костылей, уборки (фиксации) подкладок; необходимость подъема железнодорожного пути; выемка (устройства) балласта, при замене в отдельных случаях приходится раздвигать между собой шпалы на значительные расстояния, чтобы очистить балластный ящик от балласта, перегонки шпал или выправки перекошенных шпал, наличие на раме сиденья для рабочего.
Известно устройство для замены шпал, содержащее раму, опирающуюся на ходовые тележки, стрелу, установленную на раме при помощи поворотной платформы, и механизм замены шпал, установленный на стреле. На раме с возможностью переустановки по высоте приводом установлен захват для шпалы, расположенный в зоне продольной плоскости симметрии устройства. Устройство также содержит механизм для вырезки балласта, состоящий из двух кареток, установленных на горизонтальных направляющих, закрепленных на раме с обеих сторон от продольной плоскости симметрии устройства перпендикулярно ей с возможностью перемещения на роликовых опорах приводами. Каждая из кареток содержит приводные бесконечные цепи, установленные в дугообразных направляющих, закрепленных на каретках при помощи рычагов с возможностью перемещения в вертикальной плоскости гидроцилиндрами. Приводные бесконечные цепи оснащены выгребными зубьями и содержат приводную звездочку с приводом и ведомую звездочку. Захват для шпалы удерживает шпалу, а механизм для вырезки балласта вырезает балласт из-под шпалы. При повороте стрелы с механизмом замены шпалы производится поиск и захват заменяемой шпалы, а затем - ее вытаскивание (изобретение Российской Федерации №2060312 «Устройство для замены шпал» с приоритетом от 22.06.1992 г.).
Недостатком данного устройства является низкая производительность ремонтных работ, сложность конструкции и технологии замены шпал.
Известно устройство для замены шпал, содержащее смонтированную на раме машины телескопическую балку, на неподвижной секции которой закреплены опоры для упорного взаимодействия с головками рельсов ремонтируемого железнодорожного пути. На выдвижной гидроцилиндром секции телескопической балки установлены захваты шпалы. На противоположном от захватов конце телескопической балки установлен толкатель шпалы с возможностью поворота в вертикальной плоскости и перемещения вдоль телескопической балки гидроцилиндрами. Устройство также содержит систему управления гидроцилиндрами, включающую в себя обратный клапан и два четырехлинейных трехпозиционных гидрораспределителя, при помощи которых обеспечивается совместное или порознь перемещение захватов и толкателя (изобретение Российской Федерации №2010077 «Устройство для замены шпал» с приоритетом от 27.08.1992 г.).
Недостатком данного устройства является низкая производительность ремонтных работ, сложность конструкции и технологии замены шпал.
В качестве прототипа принято устройство для замены шпал, содержащее раму, опирающуюся на ходовые тележки, стрелу, установленную на раме при помощи поворотной платформы, и механизм замены шпал, установленный на стреле. На раме с возможностью переустановки по высоте приводом установлен захват для шпалы, расположенный в зоне продольной плоскости симметрии устройства. Устройство также содержит механизм для вырезки балласта, состоящий из двух кареток, установленных на горизонтальных направляющих, закрепленных на раме с обеих сторон от продольной плоскости симметрии устройства перпендикулярно ей с возможностью перемещения на роликовых опорах приводами. Каждая из кареток содержит приводные бесконечные цепи, установленные в дугообразных направляющих, закрепленных на каретках при помощи рычагов с возможностью перемещения в вертикальной плоскости гидроцилиндрами. Приводные бесконечные цепи оснащены выгребными зубьями и содержат приводную звездочку с приводом и ведомую звездочку. Захват для шпалы удерживает шпалу, а механизм для вырезки балласта вырезает балласт из-под шпалы. При повороте стрелы с механизмом замены шпалы производится поиск и захват заменяемой шпалы, а затем - ее вытаскивание (изобретение Российской Федерации №2060312 «Устройство для замены шпал» с приоритетом от 22.06.1992 г.).
В основу изобретения поставлена задача повышения производительности ремонтных работ путем автоматизации процесса замены шпал: расшивки костылей, замены шпал, забивки костылей и подбивки (уплотнения) балласта, а также упрощения технологии замены шпал, исключения ручных работ и усовершенствования конструкции в связи с переходом от машины к отдельному навесному блоку.
Поставленная задача решается тем, что в блоке одиночной замены шпал, включающем раму, стрелу, установленную на раме, захват для шпалы, механизм для вырезки балласта, закрепленный на раме с обеих сторон от продольной плоскости симметрии рамы перпендикулярно ей с возможностью перемещения, рама опирается и фиксируется на рельсах с помощью накладок или роликов с двойной ребордой, стрела выполнена телескопической выдвижной, защищена кожухом и снабжена воротом, подъем стрелы на высоту выполняется с помощью телескопического гидроцилиндра для подъема стрелы, для поворота телескопическая стрела установлена на зубчатом колесе, зубчатая рейка которого жестко закреплена на корпусе гидроцилиндра перемещающегося по штоку, концы штока жестко закреплены на раме, механизм для вырезки балласта выполнен в виде схватов, предназначенных для вырезки, смещения, подбивки балласта вдоль шпалы, зажима шпалы, работа схватов обеспечивается гидроцилиндрами для схватов, к схватам, не мешая им сжиматься, крепятся костыледеры, выполненные в виде уголка и лап с прорезями для выдергивания костылей, соосно прорезям закреплены на лапе уголка пружинные зажимы для выдернутых костылей и их удержания в ориентированном положении, соосно с отверстиями подкладки под рельс, подкладки под рельс поджимаются гидроцилиндрами для поджима подкладок, на раме закреплены гидромолотки для забивки костылей в отверстия подкладок под рельс.
Гидроцилиндры подключены к гидравлической системе, запитанной от путевой машины или комплекса.
Поскольку в конструкции рама опирается и фиксируется на рельсах с помощью накладок или роликов с двойной ребордой, стрела выполнена телескопической выдвижной, защищена кожухом и снабжена воротом, подъем стрелы на высоту выполняется с помощью телескопического гидроцилиндра для подъема стрелы, для поворота телескопическая стрела установлена на зубчатом колесе, зубчатая рейка которого жестко закреплена на корпусе гидроцилиндра перемещающегося по штоку, концы штока жестко закреплены на раме, механизм для вырезки балласта выполнен в виде схватов, предназначенных для вырезки, смещения, подбивки балласта вдоль шпалы, зажима шпалы, работа схватов обеспечивается гидроцилиндрами для схватов, к схватам, не мешая им сжиматься, крепятся костыледеры, выполненные в виде уголка и лап с прорезями для выдергивания костылей, соосно прорезям закреплены на лапе уголка пружинные зажимы для выдернутых костылей и их удержания в ориентированном положении, соосно с отверстиями подкладки под рельс, подкладки под рельс поджимаются гидроцилиндрами для поджима подкладок, на раме закреплены гидромолотки для забивки костылей в отверстия подкладок под рельс, гидроцилиндры подключены к гидравлической системе, запитанной от путевой машины или комплекса, для опирания и фиксации рамы на рельсах вместо специальных накладок могут быть использованы ролики с двойной ребордой - этим обеспечивается автоматизация процесса замены шпал, повышается производительность ремонтных работ, упрощается технология замены шпал и совершенствуется конструкция.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий (аксонометрический) вид блока одиночной замены шпал, установленного на путевой машине или комплексе; на фиг. 2 изображен блок одиночной замены шпал, вид сверху; на фиг. 3 изображено поперечное сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 изображен соответствующий блоку одиночной замены шпал костыледер (аксонометрический вид).
Блок одиночной замены шпал состоит из рамы 1, стрелы 2, установленной на раме 1, захвата для шпалы 3, механизма для вырезки балласта 4, закрепленного на раме 1 с обеих сторон от продольной плоскости симметрии рамы 1 перпендикулярно ей с возможностью перемещения. Рама 1 опирается и фиксируется на рельсах 5 с помощью накладок 6. Стрела 2 выполнена телескопической выдвижной, защищена кожухом 7 и снабжена воротом 8. Подъем стрелы 2 на высоту выполняется с помощью телескопического гидроцилиндра 9 для подъема стрелы 2. Для поворота телескопическая стрела 2 установлена на зубчатом колесе 10, зубчатая рейка 11 которого жестко закреплена на корпусе гидроцилиндра 9, перемещающегося по штоку (на чертеже не обозначено), концы штока (на чертеже не обозначено) жестко закреплены на раме 1. Механизм для вырезки балласта 4 выполнен в виде схватов 12, предназначенных для вырезки, смещения и подбивки балласта (на чертеже не обозначен) вдоль шпалы 13, зажима шпалы 13. Работа схватов 12 обеспечивается гидроцилиндрами 14 для схватов 12. К схватам 12, не мешая им сжиматься, крепятся костыледеры 15, выполненные в виде уголка 16 и лап с прорезями 17 для выдергивания костылей 18, соосно прорезям закреплены на лапе 17 уголка 16 пружинные зажимы 19 для выдернутых костылей 18 и их удержания в ориентированном положении, соосно с отверстиями подкладки 20 под рельс 5. Подкладки 20 под рельс 2 поджимаются гидроцилиндрами 21 для поджима подкладок 20. На раме 1 закреплены гидромолотки 22 для забивки костылей 18 в отверстия подкладок 20 под рельс 2. Гидроцилиндры 9, 14, 21 подключены к гидравлической системе (на чертеже не обозначено), запитанной от путевой машины или комплекса 23. Для опирания и фиксации рамы 1 на рельсах 5 вместо накладок 6 могут быть использованы ролики с двойной ребордой (на чертеже не обозначено).
Работает блок одиночной замены шпал следующим образом.
Определив шпалу 13, предназначенную для замены, путевая машина или комплекс 23 подъезжает и располагает над ней блок одиночной замены шпал. Рама 1 опирается и фиксируется на рельсах 5 с помощью специальных накладок 6 или через ролики с двойной ребордой (на чертеже не обозначено). Производится обкапывание шпалы 13 с двух сторон с помощью механизма для вырезки балласта 4, выполненного в виде схватов 12. Далее работают циклично два гидроцилиндра 21, смещая балласт (на чертеже не обозначено) около заменяемой шпалы 13, с целью освобождения «выхода» в балластной призме (на чертеже не обозначено), при этом глубина погружения схватов до упора лап 16 костыледеров 15 в верхнюю часть шпалы 13. Фиксируется блок по подкладкам 20 под рельс 5 гидроцилиндрами 21 методом поджима. Подкладки 20 под рельс 5 предварительно раскрепляются. Подъемом блока путевой машиной или комплекса 23, выдергиваются костыли 18, которые не падают и удерживаются плоскими пружинными зажимами 19 на оси костыльных отверстий подкладок 20 без потери ориентации выдернутых костылей 18. Проводится окончательная фиксация подкладок 20 относительно рельса. Схваты 12 сжимаются по бокам шпалы 13 и пошагово последовательно выдвигают ее из железнодорожного пути (на чертеже не обозначено) на расстояние, равное половине длины шпалы 13 посредством пошагового передвижения схватов 12. Схваты 12 разжимаются. Подводится телескопическая выдвижная стрела 2 с воротом 8 и зажимом 3 сжимается на середине шпала 13. Далее полностью удаляется заменяемая шпала 13 из балластной призмы (на чертеже не обозначено). После удаления шпалы 13 в балластной призме получается туннель (на чертеже не обозначено) для новой шпалы (на чертеже не обозначено) с ровным уже уплотненным дном. Схваты 12 механизма для вырезки балласта 4 вырезают балласт (на чертеже не обозначено) ниже плоскости дна, при этом осыпающийся с боков балласт не выходит на уплотненное дно. Телескопическая стрела 2, поднимаемая на заданную высоту телескопическим гидроцилиндром 9 и длиноходовым гидроцилиндром (на чертеже не обозначено) внутри кожуха (на чертеже не обозначено) выдвигает колено (на чертеже не показано) стрелы 2, поворотным механизмом в виде зубчатого колеса 10 и зубчатой рейки 11, закрепленных на раме 1, поворачивают стрелу 2. Происходит перенос удаленной шпалы 13 в заданное место (специальную платформу, полувагон или площадку). Блок одиночной замены шпал при этом не теряет ориентацию по шпале 13. Четыре телескопические стойки (на чертеже не показано) рамы 1 по углам разгружают гидроцилиндр 9 от боковых моментов. Опускание происходит под действием силы тяжести. При необходимости стрела 2 имеет возможность поворота на 90° относительно продольной оси. Новую шпалу (на чертеже не показано) устанавливают на место заменяемой шпалы 13 в обратной последовательности. После установки шпалы 13 забивают костыли 18, удерживаемые в пружинных зажимах 19, гидромолотками 22 через квадратные отверстия зафиксированных относительно рельса 5 подкладки 20. Освобождаются подкладки 20 под рельс 5, фиксируемые гидроцилиндрами 21. Далее ведется заполнение шпального ящика (на чертеже не показано) и подбивка шпалы 13 за счет смещения балласта в шпальном ящике из-за внедрения схватов 12 механизма для вырезки балласта 4 в балласт. Наполнение шпального ящика балластом может быть выполнено вручную или с помощью бункера-дозатора (на чертеже не показано).
Блок одиночной замены шпал вписывается в габарит приближения строения железнодорожного подвижного состава, имеет возможность быстрого отсоединения от блока путевой машины или комплекса 23.
Дополнительно предусмотрена возможность установки на раме 2 выдвижной балки для подъемки рельсов и подбоек, размещенных с каждой стороны рельса, для уплотнения балласта.
В предлагаемом блоке одиночной замены шпал эффект повышения производительности ремонтных работ достигается за счет автоматизации процесса расшивки костылей (рельсовых или обшивочных), замены шпалы, забивки костылей и подбивки (уплотнения балласта), что практически полностью исключает ручные работы по замене шпал, упрощается технология замены шпал, усовершенствуется конструкция.
Усовершенствование конструкции заключается в переходе от машины для последовательного выполнения каждой операции по замене шпал к отдельному навесному блоку, где данные операции выполняются автоматически от упора до упора (окончание выполнения очередной операции автоматически включает выполнение последующей операции), что сказывается на его массогабаритных характеристиках, транспортабельности и универсальности. Упрощается в целом весь процесс управления путевой машины или комплекса, в состав которой будет входить данный блок.
В блоке одиночной замены шпал используются многофункциональные рабочие органы, т.е. используются в различном качестве в разных операциях.