Гидросистема управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства

 

Использование: в устройствах для уплотнения балласта под шпалами железнодорожного пути. Сущность изобретения: гидросистема содержит двигатель, насос, гидропневмоаккумулятор, предохранительный клапан, гидроцилиндр двойного действия, корпус которого шарнирно связан с рабочим органом, гидроцилиндр поджима, шток, который имеет шарнирное соединение с рабочим органом, регулируемый дроссель, гидрораспределитель. Гидрораспределитель включает в себя одно- и двухступенчатый плунжеры, взаимодействующие с шариковым запорным элементом. В полости корпуса выполнены две расточки, а на плунжерах - по одной проточке. Перепады давления генерируются при помощи дополнительного гидрораспределителя, содержащего плунжер с выполненным в его теле Т-образным отверстием, который упруго поджат к шарику. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройству для уплотнения балласта под шпалами, и предназначено для использования в агрегате путевых мамин при ремонте и строительстве полотна железнодорожного пути.

Известно устройство, содержащее установленные на раме путевой машины с возможностью подъема и опускания блоки с рабочими инструментами, связанные с гидроцилиндрами сжатия, подключенными к гидронасосу, между гидронасосом и гидроцилиндрами сжатия установлен электрогидравлический усилитель мощности, к входу которого подключены инфранизкочастотные генераторы сигналов, связанные между собой программным задатчиком параметров колебаний.

Недостаток устройства - сложность конструкции системы обеспечения колебаний рабочих инструментов за счет большого числа конструктивных элементов, входящих в нее.

Известна также шпалоподбивочная машина, содержащая установленный на раме с возможностью опускания и подъема блок с рабочими подбивочными инструментами, связанными с гидроцилиндрами сжатия, подключенными к гидравлическому возбудителю колебаний. Гидравлический возбудитель колебаний включает гидронасос, гидромотор, импульсный датчик в виде ротационного насоса, четыре управляемых обратных клапана, регулятор числа оборотов гидромотора, состоящий из дросселя и клапана, а также два клапана, ограничивающие давление жидкости.

Недостаток шпалоподбивочной машины - сложность гидросистемы возбуждения колебаний рабочих подбивочных инструментов за счет большого числа конструктивных элементов, входящих в нее.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является гидросистема управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства, которая содержит гидроцилиндр поджима со штоком для соединения с рабочим органом, вибрационный гидропривод, включающий в себя насос с двигателем, гидропневмоаккумулятор, предохранительный клапан и гидрораспределитель.

В прототипе изменение энергии силовых импульсов, определяемой давлением настройки, при постоянном расходе находится в полной взаимосвязи с частотой их следования, которая при стабильном давлении и расходе остается постоянной и не изменяется. Зависимость управления основными параметрами устройства ведет к невозможности выбора оптимального соотношения между энергией силовых импульсов исполнительных рабочих органов и частотой их повторяемости в зависимости от состояния уплотняемого балласта под шпалой. При использовании насоса постоянной производительности регулировка частоты колебаний исполнительных рабочих органов в широком выбираемом диапазоне частот исключена. Недостатки прототипа показывают возможность достижения желаемого эффекта уплотнения.

Цель изобретения - повышение эффективности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что вибрационный гидропривод снабжен связанным со вторым рабочим органом гидроаккумулятором двойного действия, шток которого прикреплен к корпусу гидроцилиндра поджима, и дополнительным гидрораспределителем с плунжером, выполненным с Т-образным отверстием в его продольном сечении, и упруго поджатым к шарику, а гидрораспределитель состоит из расположенных в корпусе оппозитно одно- и двухступенчатого плунжеров, взаимо- действующих с шариковым запорным элементом, расположенным в центральной расточке корпуса и установленным с возможностью взаимодействия с противолежащими седлами, двухступенчатым плунжером ограничены в корпусе промежуточная и задняя рабочие полости, одноступенчатый плунжер упруго поджат к шариковому запорному элементу. В корпусе гидрораспределителя в зонах его плунжеров выполнены две расточки, а на плунжерах - по одной проточке для сообщения со сливной магистралью, при этом центральная расточка корпуса, задняя рабочая полость и рабочая полость под торцом одноступенчатого плунжера соединены с напорной магистралью, с которой через регулируемый дроссель также соединена промежуточная рабочая полость. Центральный канал Т-образного отверстия герметично перекрыт по фаске со стороны его правого торца шариком. Поперечный канал этого отверстия связан с кольцевой расточкой, которая выполнена в корпусе дополнительного гидрораспределителя и соединена с указанной промежуточной рабочей полостью и через регулируемый дроссель с напорной магистралью, правым торцом плунжера дополнительного гидрораспределителя разобщена его подторцовая полость с кольцевой расточкой, которая выполнена в его корпусе и сообщена со сливной магистралью. Расточка в зоне двухступенчатого плунжера корпуса гидрораспределителя и передняя рабочая полость этого плунжера сообщены с одной полостью гидроцилиндра двойного действия. Расточка в зоне одноступенчатого плунжера корпуса гидрораспределителя и передняя рабочая полость этого плунжера сообщены с другой полостью гидроцилиндра двойного действия. Полости гидроцилиндра поджима сообщены поочередно с напорной и сливной магистралями.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что не существует гидросистемы управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства со сходными свойствами, полученными в результате новой совокупности известных признаков. Однако совокупность известных признаков, таких как использование шарикового управляемого клапана, взаимодействующего с одно- и двухступенчатым плунжерами, образующими соответствующие полости в корпусе гидрораспределителя, соединенных каналами с напорной и сливной магистралями, использование шарикового запорного элемента, перекрывающего по герметичной фаске Т-образное отверстие в теле подпружиненного плунжера дополнительного гидрораспределителя, общая конструктивная и схемная компоновка позволяют получить новое свойство. Это свойство - возможность при стабильной энергии силовых импульсов, определяемой давлением и расходом, независимо изменять частоту следования силовых импульсов за счет использования дополнительного гидрораспределителя, генерирующего перепады давления в зависимости от величины поперечного сечения проходного отверстия регулируемого дросселя, а также от величины давления срабатывания дополнительного гидрораспределителя. Это и определяет повышение эффективности уплотнения.

На основании вышеизложенного можно заключить, что заявляемое техническое решение гидросистемы управления с совокупностью предлагаемых признаков соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена конструктивная схема гидросистемы управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства.

На раме базовой машины размещены гидроцилиндр поджима 1, шток 2, который шарнирно связан с одним рабочим органом 3. Корпус прикреплен к штоку 4 гидроцилиндра двойного действия 5. Корпус последнего имеет шарнирную связь со вторым рабочим органом 6. Поршневая 7 и штоковая 8 полости гидроцилиндра поджима 1 сообщены поочередно с напорной и сливной магистралями гидросистемы. Поршень 9 делит гидроцилиндр двойного действия 5 на две полости 10 и 11, соединенные соответственно гидролиниями 12 и 13 с гидрораспределителем 14. Насос 15 с двигателем 16 напорной магистралью 17 сообщен с гидрораспределителем 14. Напорная магистраль 17 соединена с предохранительным клапаном 18 и гидропневмоаккумулятором 19. В корпусе гидрораспределителя 14 размещены оппозитно одноступенчатый 20 и двухступенчатый 21 плунжеры, взаимодействующие с шариковым запорным элементом 22, установленным с возможностью взаимодействия с противолежащими седлами. Одноступенчатый плунжер 20 упруго поджат регулируемой посредством винта 23 пружиной 24 к шариковому запорному элементу 22, находящемуся в силовом контакте с герметизирующим седлом. Диаметры плунжеров 20 и 21 выполнены таким образом, чтобы соблюдались условия: d_п > d_ш, d_ш = d_пл. Двухступенчатый плунжер 21 ограничивает в корпусе гидрораспределители 14 две рабочие полости - промежуточную 25 и заднюю 26. Шариковый запорный элемент 22 расположены в центральной расточке 27 корпуса гидрораспределителя 14, которая вместе с задней рабочей полостью 26 и рабочей полостью 28 под торцом одноступенчатого плунжера 20 соединена с напорной магистралью 17. В корпусе гидрораспределителя 14 в зонах его плунжеров 20 и 21 выполнены две расточки 29 и 30, а на плунжерах - проточки 31 и 32 для сообщения со сливом. Передняя рабочая полость 33, ограниченная двухступенчатым плунжером 21 и седлом в корпусе гидрораспределителя 14, соединена с расточкой 29 и одной полостью 10 гидроцилиндра двойного действия 5. Передняя рабочая полость 34, ограниченная одноступенчатым плунжером 20 и седлом в корпусе гидрораспределителя 14, сообщена с расточкой 30 и со второй полостью 11 гидроцилиндра двойного действия 5. Дополнительный гидрораспределитель 35 представляет собой отдельный блок, содержащий плунжер 36 с выполненным в его теле Т-образным отверстием в его продольном сечении, который упруго поджат к запорному элементу - шарику 37 регулируемой пружиной 38. Центральный канал 39 Т-образного отверстия перекрыт по герметичной фаске со стороны его правого торца шариком 37, а поперечный канал 40 этого отверстия связан с кольцевой расточкой 41 в корпусе дополнительного гидрораспределителя 35, соединенной с промежуточной рабочей полостью 25 в зоне двухступенчатого плунжера 21, которая соединена через регулируемый дроссель 42 с напорной магистралью 17. Правым торцом плунжера 36 дополнительного гидрораспределителя 35 разобщена его подторцовая полость 43 с кольцевой расточкой 44, которая выполнена в его корпусе и соединена со сливом.

Работает гидросистема управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства следующим образом. При подаче в поршневую 7 или штоковую 8 полости гидроцилиндра поджима 1 рабочей жидкости поршень со штоком 2 будет перемещать рабочие органы 3 и 6, осуществляя предварительную установку рабочих подбивочных инструментов на требуемый размер. Гидроцилиндр поджима 1 обеспечивает постоянный статический поджим инструментов в процессе уплотнения балласта под шпалой. Динамическая составляющая сил уплотнения, суммирующая с усилением статического поджима, образуется гидроцилиндром двойного действия 5. При работе двигателя 16 гидронасос 15 нагнетает рабочую жидкость в напорную магистраль 17, откуда жидкость поступает в задние рабочие полости 26 и 28 под торцом плунжеров 20 и 21, центральную расточку 27 в корпусе гидрораспределителя 14, через регулируемый дроссель 42 - в промежуточную рабочую полость 25, образованную двухступенчатым плунжером 21 в корпусе гидрораспределителя 14. Из центральной расточки 27 через переднюю рабочую полость 34 одноступенчатого плунжера 20, гидролинию 13 рабочая жидкость попадает в полость 11 гидроцилиндра двойного действия 5, перемещая поршень 9 и корпус последнего во взаимно противоположные стороны. При этом рабочие органы 3 и 6 сближаются. Рабочая жидкость из полости 10 через гидролинию 12, расточку 29 в корпусе гидрораспределителя 14 и проточку 32 в плунжере 21 вытеснится на слив. Диаметры плунжеров 20 и 21 выполнены таким образом, чтобы в данный момент времени усилие, создаваемое давлением рабочей жидкости на двухступенчатом плунжере 21, уравновешивалось усилием, создаваемым давлением рабочей жидкости на торце одноступенчатого плунжера 20, а шариковый запорный элемент 22 был герметично прижат к седлу только под воздействием пружины 24 в положении, показанном на рисунке. По достижении поршнем 9 крайнего левого положения давление в полости 11, напорной магистрали 17, промежуточной рабочей полости 25 двухступенчатого плунжера 21 повышается и по достижении давления, на которое настроен дополнительный гидрораспределитель 35 с подпружиненным плунжером 36, рабочая жидкость отрывает последний от шарика 37 и, воздействуя на увеличившуюся эффективную площадь торца плунжера 36, резко перемещает его влево, соединяя подторцовую полость 43 и связанную с ней посредством Т-образного отверстия промежуточную рабочую полость 25 со сливом. Вследствие падения давления в промежуточной рабочей полости 25 усилие, создаваемое на торце двухступенчатого плунжера 21, оказывается превышающим усилие, создаваемое на торце одноступенчатого плунжера 20, и усилие пружины 24. В результате двухступенчатый плунжер 21 отжимает шариковый запорный элемент 22 к противолежащему седлу. Полость 11 гидроцилиндра двойного действия 5 через гидролинию 13, расточку 30 в корпусе гидрораспределителя 14 и проточку 31 в одноступенчатом плунжере 20 соединяется со сливом, а полость 10 через гидролинию 12, переднюю рабочую полость 33 двухступенчатого плунжера 21, центральную расточку 27 соединяется с напорной магистралью 17. В результате происходит относительное перемещение поршня 9 и корпуса гидроцилиндра двойного действия 5, а рабочие органы 3 и 6 раздвигаются, производя при этом полезную работу по уплотнению балласта под шпалой. По достижении поршнем 9 крайнего правого положения давление в промежуточной полости 25 двухступенчатого плунжера 21 падает до минимума, подпружиненный плунжер 36 под действием пружины 38 перемещается вправо, отсекая промежуточную рабочую 25 и подторцовую 43 полости от слива. В промежуточной рабочей полости 25 создается давление, которое и возвращает шариковый запорный элемент 22, плунжеры 20 и 21 в исходное положение, показанное на рисунке. Далее рабочий цикл повторяется в автоматическом режиме.

Регулируя расход рабочей жидкости при помощи дросселя 42, а также давление срабатывания дополнительного гидрораспределителя 35, можно в широких пределах изменять частоту колебаний рабочих подбивочных инструментов. При помощи регулируемой пружины 24 совместно с предохранительным клапаном 18 можно настраивать гидросистему на рабочее давление в напорной магистрали 17, определяющее энергию силовых импульсов рабочих подбивочных инструментов.

Предложенная гидросистема управления рабочими органами шпалоподбивочного устройства обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом: независимостью настройки соответствующих перепадов давления в полостях 10 и 11 гидроцилиндра двойного действия 5 и частоты колебаний рабочих органов 3 и 6, благодаря чему осуществляется выбор оптимальных соотношений между амплитудой, энергией силовых импульсов и частотой их повторяемости в зависимости от состояния уплотняемого балласта под шпалой; возможностью работать в широком выбираемом диапазоне частот колебаний рабочих органов 3 и 6 при использовании насоса постоянной производительности.

Технические преимущества заявляемого устройства повышают эффективность уплотнения балласта под шпалой.

Формула изобретения

ГИДРОСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ ШПАЛОПОДБИВОЧНОГО УСТРОЙСТВА, содержащая гидроцилиндр поджима со штоком для соединения с одним рабочим органом, вибрационный гидропривод, включающий в себя насос с двигателем, гидропневмоаккумулятор, предохранительный клапан и гидрораспределитель, отличающаяся тем, что вибрационный гидропривод снабжен связанным с вторым рабочим органом гидроцилиндром двойного действия, шток которого прикреплен к корпусу гидроцилиндра поджима, и дополнительным гидрораспределителем с плунжером, выполненным с Т-образным отверстием в его продольном сечении и упруго поджатым к шарику, а гидрораспределитель состоит из расположенных в корпусе оппозитно одно- и двухступенчатого плунжеров, взаимодействующих с шариковым запорным элементом, расположенным в центральной расточке корпуса и установленным с возможностью взаимодействия с противолежащими седлами, двухступенчатым плунжером ограничены в корпусе промежуточная и задняя рабочие полости, одноступенчатый плунжер упруго поджат к шариковому запорному элементу, в корпусе гидрораспределителя в зонах его плунжеров выполнены две расточки, а на плунжерах - по одной проточке для сообщения со сливной магистралью, при этом центральная расточка корпуса, указанная задняя рабочая полость и рабочая полость под торцом одноступенчатого плунжера соединены с напорной магистралью, с которой через регулируемый дроссель также соединена промежуточная рабочая полость, а центральный канал Т-образного отверстия герметично перекрыт по фаске со стороны его правого торца шариком, поперечный канал этого отверстия связан с кольцевой расточкой, которая выполнена в корпусе дополнительного гидрораспределителя и соединена с указанной промежуточной рабочей полостью и через регулируемый дроссель с напорной магистралью, правым торцом плунжера дополнительного гидрораспределителя разобщена его подторцовая полость с кольцевой расточкой, которая выполнена в его корпусе и сообщена со сливной магистралью, причем расточка в зоне двухступенчатого плунжера корпуса гидрораспределителя и передняя рабочая полость этого плунжера сообщены с одной полостью гидроцилиндра двойного действия, расточка в зоне одноступенчатого плунжера корпуса гидрораспределителя и передняя рабочая полость этого плунжера сообщены с другой полостью гидроцилиндра двойного действия, а полости гидроцилиндра поджима сообщены поочередно с напорной и сливной магистралями.

РИСУНКИ

Рисунок 1