Устройство для раскладки шпал при сборке рельсовых звеньев железнодорожного пути

Область техники
Полезная модель относится к области механизации путевого хозяйства железнодорожного транспорта и может быть использована при установке звеньев рельсошпальной решетки с железобетонными шпалами.
Уровень техники
Из уровня техники известны следующие технические решения.
Известно устройство для раскладки шпал по эпюре при сборке звеньев железнодорожного пути (RU 2612313 C1, Е01В 29/10, дата публикации 06.03.2017), содержащее раму с колесами, выполненную в виде тележки, предназначенную для перемещения по объемлющему сборочный стендовый путь рельсовому пути, снабженную захватами за рельсы и датчиками положения шпал. На тележке установлена подвижная каретка, оборудованная задатчиком шага эпюры шпал, с возможностью передвижения ее по направляющим.
Недостатком такого устройства является отсутствие механизма установки шпал по «шнуровой линии», что приводит к низкой точности установки шпал, а также отсутствие в составе устройства кабины машиниста для управления устройством и контролирования качества выполнения работы, в результате чего обеспечивается низкая надежность и безопасность работы.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому объекту является передвижное устройство для установки железобетонных шпал по эпюре и шнуровой линии при сборке и ремонте рельсовых звеньев на стендовом пути (RU 2376411 C1, Е01В 29/13, дата публикации 20.12.2009). Механизм установки шпал по эпюре состоит из упорных, поворотных рычагов для взаимодействия со шпалой и механизма шагового перемещения, содержащего два гидроцилиндра, закрепленных на раме, шток каждого из которых шарнирно соединен с подвижной кареткой, содержащей рельсовый захват для крепления за рельсы. Механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути (т.е. механизм установки шпал по «шнуру») выполнен в виде траверсы, смонтированной на раме и подвижной в вертикальной плоскости от гидроцилиндра. В направляющих траверсы размещены два ползуна, в нижней части каждого из которых шарнирно закреплен поворотный рычаг с возможностью взаимодействия с ребордой шпальной выемки под подкладку. Траверса установлена на раме на расстоянии от поворотных, упорных рычагов, кратном шагу эпюры шпалы. Сдвиг нескольких шпал осуществляется поворотными, упорными рычагами при подходе устройства к первой шпале ряда шпал. Установка шпал по шнуровой линии осуществляется при опускании траверсы посредством гидроцилиндра, после чего ползуны, перемещаясь в направляющих, опускают поворотные рычаги в шпальную выемку. Затем поворотные рычаги соприкасаются с поверхностью шпальной выемки и, скользя по ней, упираются в реборду шпальной выемки и совмещают ось шпалы с осью стендового пути при соприкосновении рычагов с ограничителями.
Недостатком такого устройства является низкая точность механизмов установки шпал по эпюре и по шнуру. Кроме того, за счет воздействия поворотным рычагом механизма установки шпал по шнуру на внешние грани выемок верхней поверхности шпалы обеспечивается невозможность выравнивания (или выравнивание с низкой точностью) при наличии загрязнителей в виде льда и снега. Отсутствие датчиков положения шпал также обеспечивает низкую точность установки шпал в необходимое положение.
Заявленное устройство предназначено для механизированной установки по эпюре и выравнивания по торцам шпал, разложенных в один слой на стендовом пути-шаблоне на производственной базе путевой машинной станции. В связи с этим технической проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является преодоление технических недостатков, присущих аналогам, что ведет к необходимости создания надежного, эффективного и точного устройства для раскладки шпал с повышенной производительностью, а также расширение арсенала технических средств - устройств для раскладки шпал.
Раскрытие сущности
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности раскладки шпал при сборке звеньев железнодорожного пути.
Технический результат достигается за счет создания устройства для раскладки шпал при сборке звеньев железнодорожного пути на стендовом пути, содержащего основную раму, к которой присоединены опоры для перемещения устройства по объемлющему стендовый путь рельсовому пути, рельсовый захват для фиксации устройства относительно стендового пути, а также механизм раскладки шпал по эпюре и механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути (т.е. механизм раскладки шпал по шнуровой линии или торцеватель). Механизм раскладки шпал по эпюре выполнен в виде дополнительной рамы 7, присоединенной к основной раме 1 посредством направляющих 18 с возможностью перемещения по ним относительно основной рамы 1, причем на дополнительной раме 7 установлен рычаг 20, предназначенный для сдвига шпалы на заданный шаг эпюры при воздействии на ее продольную часть и выполненный с возможностью его подъема и опускания относительно дополнительной рамы. Механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути выполнен в виде рычага 10, который подвижно присоединен к основной раме с возможностью поворота относительно нее вокруг своей поперечной оси и предназначен для смещения шпалы при воздействии на ее торец.
За счет наличия опор обеспечивается возможность перемещения устройства по объемлющему стендовый путь рельсовому пути.
Наличие рельсового захвата обеспечивает фиксацию устройства относительно стендового пути при зажатии захвата на головке рельса объемлющего пути.
Механизм раскладки шпал по эпюре выполнен таким образом, что поворотный упорный рычаг, входящий в его состав, установлен с возможностью его поднятия и опускания одновременно с его горизонтальным перемещением относительно основной рамы для управляемого взаимодействия со шпалой. Такой механизм обеспечивает повышение точности раскладки шпал по эпюре.
Механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути (механизм установки шпал по шнуровой линии или торцеватель) выполнен таким образом, что поворотный рычаг, входящий в его состав, установлен с возможностью его поворота относительно основной рамы, т.е. вокруг своей поперечной оси (в поперечной плоскости), к которой он присоединен, для смещения торца шпалы, что обеспечивает повышение точности совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути.
Таким образом, заявленное устройство обеспечивает повышение точности раскладки шпал при сборке звеньев железнодорожного пути.
В частных случаях реализации полезной модели устройство может быть выполнено следующим образом.
Устройство дополнительно может содержать привод и предпочтительно используется с кабиной машиниста, установленной на основной раме.
Опоры для перемещения устройства по рельсовому пути могут быть выполнены подвижными, например, в виде ходовых колес.
Рычаг 20 механизма раскладки шпал по эпюре может быть присоединен к дополнительной раме 7 посредством гидроцилиндра 22 и подшипниковых опор 21 для обеспечения возможности его подъема и опускания. Также дополнительная рама 7 с рычагом 20 механизма раскладки шпал по эпюре может быть присоединена к основной раме 1 посредством гидроцилиндра 19 для обеспечения возможности ее перемещения вперед и назад по направляющим 18. При этом дополнительная рама 7 может быть установлена на направляющих при помощи кареток.
Рычаг механизма совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути может быть присоединен к основной раме при помощи гидроцилиндра.
На основной раме устройства могут быть закреплены датчики:
датчик определения расположения шпалы, который может быть закреплен перед рычагом механизма раскладки шпал по эпюре;
датчики определения расположения дополнительной рамы относительно основной рамы, которые могут быть закреплены с противоположной стороны рамы относительно рычага.
Датчики позволяют оперативно переключать работу устройства для расстановки шпал на различное расстояние, что также повышает точность установки шпал.
Рельсовый захват может быть выполнен в виде двух рычагов, закрепленных шарнирно на кронштейне, приводящихся в движение гидроцилиндром.
Рычаг механизма раскладки шпал по шнуровой линии (торцеватель шпал) может быть снабжен конечным выключателем для контроля положения рычага.
Устройство может содержать пульт дистанционного управления для управления им оператором.
Устройство может быть выполнено с возможностью работы в автоматическом или полуавтоматическом режиме.
Сверху основной рамы могут быть дополнительно размещены блок питания, позволяющий подавать питание в цепи управления, и насосная установка. Насосная установка предназначена для передачи механической энергии электродвигателя в энергию потока рабочей жидкости. Гидроцилиндры преобразовывают энергию потока рабочей жидкости в энергию возвратно-поступательного движения вышеупомянутых механизмов. Наличие кабины машиниста позволяет производить более точную работу, а также контролировать весь звеносборочный процесс. Все гидроцилиндры устройства подключены к насосной установке через гидрораспределители управления.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где представлен один из вариантов реализации полезной модели.
Фиг. 1 - Устройство для раскладки шпал по эпюре при сборке звеньев железнодорожного пути, вид сбоку.
Фиг. 2 - сечение А-А на фигуре 1 - вид сверху механизма раскладки шпалы по эпюре.
Фиг. 3 - механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осы стендового пути (торцеватель шпал).
Фиг. 4 - рельсовый захват.
Фиг. 5 - дополнительная рама механизма раскладки шпал по эпюре.
Фиг. 6 - схема раскладки шпал по эпюре.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - основная рама;
2 - кабина машиниста;
3 - блок питания;
4 - насосная установка;
5 - механизм совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути (торцеватель шпал);
6 - рельсовый захват;
7 - дополнительная рама механизма раскладки шпал по эпюре;
8 - подвижные опоры;
9 - датчики положения дополнительной рамы относительно основной рамы;
10 - рычаг торцевателя шпал 5;
11 - кронштейн торцевателя шпал 5;
12 - гидроцилиндр торцевателя шпал 5;
13 - концевой выключатель торцевателя шпал 5;
14 - рычаг рельсового захвата;
15 - кронштейн рельсового захвата;
16 - гидроцилиндр рельсового захвата;
17 - ролик рельсового захвата;
18 - направляющая дополнительной рамы механизма раскладки шпал по эпюре;
19 - гидроцилиндр дополнительной рамы;
20 - поворотный упорный рычаг дополнительной рамы;
21 - подшипниковая опора дополнительной рамы;
22 - гидроцилиндр дополнительной рамы;
23 - датчик положения шпалы.
В частном случае реализации полезной модели устройство для раскладки шпал по эпюре при сборке звеньев железнодорожного пути содержит основную раму 1, выполненную в виде тележки, на которой закреплены: кабина машиниста 2, шкаф с электроаппаратурой (блок питания) 3, насосная установка 4, торцеватель шпал 5, рельсовый захват 6 и дополнительная рама 7 (платформа) с поворотным рычагом 20. Движение устройства обеспечивается за счет подвижных опор 8 (ходовых колес), закрепленных на нижней части основной рамы 1. Датчики положения 9 дополнительной рамы 7, установленные на основной раме 1 (фиг. 2), позволяют переключать работу устройства для расстановки шпал на различное расстояние и работают следующим образом. С пульта управления устройства (агрегата) всегда включают в работу один из двух датчиков 9, каждый из которых настроен на определенное расстояние приближения дополнительной рамы 7 к основной раме 1 (разница между расстояниями приближения датчиков может составлять 43,5 мм). При срабатывании датчика 9 подается сигнал на гидрораспределитель управления гидроцилиндром 19 для остановки дополнительной рамы 7. Соответственно расстояние приближения дополнительной рамы 7 к основной раме 1 определяет требуемую расстановку шпал (или 500 мм между осями шпал или 543,5 мм между осями шпал).
Торцеватель шпал 5 содержит рычаг 10, который смонтирован на кронштейне 11 и установлен с возможностью поворота вокруг его поперечной оси. Рычаг 10 приводится в движение при помощи перемещения штока гидроцилиндра 12. Для контроля исходного положения рычага 10 установлен концевой выключатель 13.
Рельсовый захват 6 выполнен в виде двух рычагов 14, закрепленных шарнирно на кронштейне 15 и приводящихся в движение за счет перемещения штока гидроцилиндра 16. На кронштейне 15 установлены ролики 17, предназначенные для перемещения по рельсу объемлющего пути.
Дополнительная рама 7 установлена с возможностью перемещения относительно основной рамы 1 по направляющим 18 при помощи гидроцилиндра 19. К дополнительной раме 7 присоединен поворотный упорный рычаг 20 с возможностью поворота в подшипниковых опорах 21. Поворотный упорный рычаг 20 поднимается и опускается при помощи гидроцилиндра 22, корпус которого присоединен к дополнительной раме 7, а шток - к поворотному рычагу 20 (см. фиг. 5).
Для контроля шпалы в зоне работы устройства на основной раме 1 установлен датчик шпалы 23.
Осуществление полезной модели
Для надежной фиксации устройства на двух рельсах объемлющего пути использовали два рельсовых захвата 6 - по одному с каждой стороны устройства (левая и правая сторона). Для выравнивания шпалы по двум торцам использовали два механизма 5 совмещения поперечной оси шпалы с продольной осью стендового пути (торцевателя шпал), закрепленные по одному с каждой стороны устройства (левая и правая сторона) на его основной раме таким образом, что продольная ось рычага каждого из механизмов расположена перпендикулярно оси железнодорожного пути, т.е. вдоль продольной оси шпал. В составе устройства использовали один механизм раскладки шпал по эпюре с рычагом, закрепленным таким образом, что его продольная ось расположена вдоль оси железнодорожного пути.
Раскладку элементов рельсошпальной решетки осуществляют на стендовом пути, а само устройство для раскладки шпал при этом располагают на объемлющем стендовый путь рельсовом пути.
До начала работы устройства шпалы раскладывают на стендовом пути в один ряд группами, например, по восемь штук. Положение каждой группы шпал относительно меток на стендовом пути определяют в зависимости от устанавливаемой эпюры - например, расстояние между осями шпал 500 мм или 543,5 мм. Метки на стендовом пути нанесены в соответствии с определяемым заранее необходимым шагом эпюры. Первую группу шпал из восьми штук устанавливают на стендовый путь с учетом небольшой надвижки (например, 100-150 мм) назад (величина сдвига от метки на стендовом пути) от метки 1-ой шпалы.
Работу устройство выполняет в следующем порядке. Подъехав к первой шпале ряда, машинист управляет рельсовыми захватами 6 устройства и фиксирует его положение относительно стендового пути путем зажатия рычагов 14 на головке рельса объемлющего пути. После этого машинист посредством подачи команды на гидрораспределитель управления гидроцилиндром 22 опускает поворотный рычаг 20 механизма раскладки шпал по эпюре и, при перемещении дополнительной рамы 7 с рычагом 20 посредством подачи команды на гидроцилиндр 19, устанавливает продольную ось шпал первой группы перпендикулярно оси стендового пути, при этом устанавливая по метке первую шпалу. После этого машинист управляет рычагами 10 торцевателей 5, которые совмещают поперечную ось шпалы с продольной осью стендового пути. Далее машинист приводит в исходное положение все исполнительные механизмы устройства и включает автоматический режим работы.
В автоматическом режиме устройство начинает движение вперед до тех пор, пока не сработает датчик положения шпалы 23 при наезде устройства на установленную в ручном режиме первую шпалу. Затем устройство останавливается. После этого срабатывают рельсовые захваты 6. Затем поворотный рычаг 20 при помощи гидроцилиндра 22 опускается в пространство между второй и первой шпалами и поворотный рычаг 20 дополнительной рамы 7 при ее перемещении гидроцилиндром 19 сдвигает группу из семи оставшихся шпал вперед на необходимый шаг эпюры, после чего срабатывают торцеватели шпал 5. После этого рельсовые захваты 6 разжимаются, поворотный рычаг 20 приходит в исходное положение, дополнительная рама 7 возвращается в начальное положение, и устройство перемещается вперед до тех пор, пока не сработает датчик положения шпалы 23 при наезде устройства на очередную шпалу, ранее установленную по эпюре.
Далее цикл операций повторяется так же на всех последующих шпалах, разложенных в ряд по восемь штук по длине стендового пути.
Пример
При использовании заявленного устройства были собраны звенья со следующими характеристиками:
ширина колеи - 1520 мм
тип рельсов - Р65
тип шпал - железобетонные
Эпюра шпал - 500 мм между осями шпал
В частном случае устройство, согласно заявленной полезной модели, обладало следующими характеристиками:
Производительность - 400 (200) шпал/час (м/ч)
Привод рабочих органов - электрический и гидравлический
Скорость перемещения устройства - 0,2-0,3 м/с
Габаритные размеры устройства:
4134×4102×2247 мм
Масса устройства - 1700 кг
Привод перемещения - мотор-редуктор:
мощность 1,1 кВт
Гидропривод исполнительных органов устройства:
мощность 15 кВт
частота вращения вала насоса - 1500 об/мин
Гидроцилиндры:
а) торцеватель шпал количество - 1 шт.
диаметр поршня - 63 мм
диаметр штока - 45 мм
ход поршня - 380 мм
б) дополнительная рама с поворотным рычагом количество - 2 шт.
диаметр поршня - 63 мм
диаметр штока - 45 мм
ход поршня - 65 мм
в) рельсовый захват количество - 2 шт.
диаметр поршня - 63 мм
диаметр штока - 45 мм
ход поршня -100 мм
Таким образом, предложенное устройство для раскладки шпал по эпюре при сборке звеньев железнодорожного пути позволяет повысить точность и производительность звеносборочного процесса.