具有捣固机组的机械和方法与流程

1.本发明涉及一种具有捣固机组的机械，用于通过多个沿机械纵向依次布置的捣固单元同时捣固轨道的多个紧邻地依次定位的轨枕，其中，每个捣固单元均包括高度可调节的工具架，在所述工具架上支承有相互对置的捣固工具，这些捣固工具通过进给缸与布置在所述工具架上的振动驱动器相耦连。此外，本发明还涉及一种运行机械的方法。


背景技术：

2.为了恢复或获得预定的轨道位置，通过捣固机械定期处理具有碎石道床的轨道。在此过程中，捣固机械在轨道上行驶并且通过抬升矫正机组将由轨枕和钢轨构成的轨道栅格提升到额定水平。新的轨道位置通过由捣固机组捣固轨枕来固定。捣固机组包括具有鹤嘴锄的捣固工具，这些鹤嘴锄在捣固过程中被施加振荡地插入碎石道床中并且相对彼此进给。在此过程中，相应轨枕下方的碎石道碴被夯实。
3.尤其路段捣固机械使用捣固机组来同时捣固多个轨枕。由此实现的高处理速度能够实现在较短路段封锁延续时间内对轨道的大修作业。现代捣固机械的特点还在于对捣固机组和碎石道碴的磨损作用均较低。
4.由文献at 513034a1已知这种机械，其具有至少两个依次布置的捣固单元。每个捣固单元高度可调地布置在共同的机组架中。捣固循环开始于捣固单元的共同下降。用于捣固沿机械纵向相邻的轨枕的彼此邻接的捣固单元的这种共同下降在此时间延迟地发生。这尤其使直接相邻的、插入共同轨枕盒的鹤嘴锄的插入变得容易。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是改进上述类型的机械，使得除了减少磨损作用外还实现较低的噪音排放。此外还要提供相应的用于运行改进的机械的方法。
6.根据本发明，所述技术问题通过独立权利要求1和12的特征解决。从属权利要求表示本发明的有利设计方案。
7.在此，各个振动驱动器包括具有第一偏心盘和第二偏心盘的偏心轴，这两个偏心盘的对称轴线与共同的旋转轴线分别撑起两个偏心平面，这两个偏心平面相对彼此围成相对角，并且第一进给缸支承在第一偏心盘上，相对置的第二进给缸支承在第二偏心盘上，并且这两个相互对置的进给缸的缸轴线围成位置角，所述位置角与偏心平面的所述相对角近似。以此方式，偏心盘和进给缸的角位置相互匹配，以便实现在处于振动中的机组部件中的质量平衡。尤其地，同步振荡的捣固工具的惯性力相互抵消。因此，捣固机组更平稳地运转。
8.进给缸非水平地定向，因此相对角不等于180
°
。在倾斜铰接的进给缸中，根据本发明的布置方式引起沿相反方向同步朝彼此移动的捣固工具的最佳振荡。具体而言，两个相对置的捣固工具的振荡经历相位移动，这种相位移动引起同时到达各自的反转点。捣固工具的振荡质量和进给缸的振荡的部分质量的加速力和减速力相互抵消。
9.布置在捣固工具的自由下端部上的鹤嘴锄正好相反地以最大的相对运动同步振
荡。由此实现向碎石道床的最大能量输入，而不会使工具架和对应的机组悬架处于干扰性的反作用振荡中。由此产生机组和机械的较低的振荡负荷。这既保护了捣固机组的部件，也保护了待夯实的碎石道床的碎石道床颗粒。与已知的捣固机组结构形式相比，有针对性地将振动引入碎石道床中和质量平衡共同使得噪音排放减少。
10.有利地，每个捣固单元包括至少一个其缸轴线倾斜向下定向的进给缸，所述进给缸尤其具有相对于水平线大于20
°
的倾斜角。以此方式实现各个单独的捣固单元沿机械纵向的特别狭窄的结构类型，从而轨道即使具有较小的轨枕间距也可以用所有捣固单元同时处理。
11.在有利的扩展设计中，各个偏心轴分别与摆动载荷相连。在运行中，偏心轴与摆动载荷一起以预定的转速驱动。摆动载荷在此对转速起稳定作用。具体而言，处于振荡中的进给缸和捣固工具的在振荡循环中反作用的力矩通过暂时存储在摆动载荷中的动能被平衡。在此，捣固工具的振动幅度不受碎石道床刚度影响地保持。
12.为了进一步改善质量平衡，由偏心轴和摆动载荷构成的旋转单元设计为，共同的质心参照旋转轴线位于两个偏心盘的对称轴线的对面。以此方式，旋转单元用作针对相对置的捣固工具的进给缸的处于运动中的质量的平衡质量。
13.在本发明的有利的设计方案中，所述捣固机组沿机械纵向包括具有非对称布置的进给缸的前部捣固单元和后部捣固单元以及具有对称布置的进给缸的中间捣固单元。中间捣固单元在此具有特别狭窄的结构类型，从而轨枕即使具有较小的轨枕间距也可以同时被捣固。前部和后部捣固单元的朝向中间捣固单元的半部同样具有狭窄的结构类型。前部和后部捣固单元的背离中间捣固单元的半部使用较宽的结构类型，以便实现在相对置的捣固工具之间的较大的开口宽度。
14.在本发明的该设计方案中适宜的是，所述前部捣固单元和后部捣固单元分别具有具备不同偏心率的偏心轴。在此，相对置的捣固工具的不同的杠杆比和不同的偏心率相互匹配，以便自由振荡的鹤嘴锄端部的振动幅度相等。
15.优选地，所述前部捣固单元和后部捣固单元分别具有相对置的捣固工具，这些捣固工具通过竖向间隔的枢转轴承支承在配属的工具架上。优选地，朝向中间捣固单元的捣固工具的轴承布置得更低，以便在杠杆比恒定的情况下实现较窄的结构类型。
16.此外适宜的是，所述前部捣固单元和后部捣固单元分别具有朝向中间捣固单元的半部，该半部与中间捣固单元的对称半部相符地构造。这简化了捣固机组的构造并且使对各个单独的捣固单元的操控变得容易。此外减少了不同备用件的数量。
17.在此有利地，所述中间捣固单元以及所述前部捣固单元和后部捣固单元的朝向中间捣固单元的半部分别与第一进给压力系统相连，并且所述前部捣固单元和后部捣固单元的背离中间捣固单元的半部分别与第二进给压力系统相连。不同的进给压力系统能够实现所有捣固工具上的相同的静态和动态进给力。
18.进一步的改进方案规定，相应的前部捣固单元和后部捣固单元的背离中间捣固单元的半部分别包括具有较大行程的进给缸，以便捣固双轨枕。以此方式，捣固机组可以普遍使用并且可以处理在轨道路段上出现的所有轨枕布置方式。
19.此外有利的是，横向于机械纵向并排布置的多个捣固工具连同配属的进给缸构成能够共同操控的进给组。这涉及并排布置的捣固单元，这些捣固单元在轨道的两条钢轨的
两侧捣固一根轨枕。在运行中，这些进给组被共同操控，以便沿轨枕确保均匀的夯实过程。
20.在根据本发明的用于运行所述机械的方法中，操控相应的捣固单元的振动驱动器和进给缸，使得进给驱动装置的位置角在围绕对应的偏心轴的偏心平面的相对角的范围内波动。以此方式，在捣固过程中，当前的位置角仍然近似于相对角。尤其地，在进给驱动装置的中间的枢转位置中，位置角等于相对角。在这种情况下，相应的捣固单元的处于振动中的质量正好相反地同步振荡，从而实现质量平衡。这使机组负荷和噪音产生最小化。
21.所述方法的扩展设计规定，每个偏心轴通过配属的振动驱动马达被驱动，并且所有的振动驱动马达通过共同的控制设备被操纵以便同步运行。由此，捣固单元的振荡运动相互协调，以便优化整个捣固机组的平稳运转。
22.此外有利的是，相应的偏心轴根据对应捣固单元的高度位置以可变转速驱动。在捣固过程之前，所有捣固单元位于轨道上方的起始位置。在该位置中，相应的偏心轴的转速保持降低，以便进一步减少噪音产生。当在下降过程中改变高度位置时，才提高到作业转速，作业转速在插入过程期间大于在进给过程期间。
23.进一步的改进规定，横向于机械纵向并排布置的进给组用共同的控制信号操控。以此方式实现沿轨枕的均匀的夯实过程。
24.有利地，在进给过程中，对中间捣固单元以及前部捣固单元和后部捣固单元的朝向中间捣固单元的半部分别施加第一进给压力，其中，对前部捣固单元和后部捣固单元的背离中间捣固单元半部分别施加第二进给压力。不同的进给压力能够实现所有的捣固工具上的相同的静态和动态进给力。
附图说明
25.下面参照附图以示例性方式解释本发明。在附图中：
26.图1示出具有捣固机组的机械的示意图
27.图2示出用于同时捣固三根轨枕的捣固机组的侧视示意图
28.图3示出中间捣固单元的侧视示意图
29.图4示出根据图3的运动学的示意图
30.图5示出根据图3的在多个作业位置中的运动学的示意图
31.图6示出前部和后部的捣固单元的侧视示意图
32.图7示出根据图6的运动学的示意图
33.图8示出根据图6的在多个作业位置中的运动学的示意图
34.图9示出偏心轴的侧视示意图
35.图10示出偏心轴的俯视示意图
36.图11示出捣固机组的前视示意图
37.图12示出用于同时捣固四根轨枕的捣固机组的示意图
具体实施方式
38.图1所示的机械1设计为路段捣固机械，用于同时捣固支承在轨道3的碎石道床2中的三根轨枕4。所述机械1包括支撑在钢轨行走机构5上的机械框架6，捣固机组7固定在所述机械框架上。此外，所述机械1包括抬升矫正机组8，用于抬升和矫正由轨枕4和钢轨9构成的
轨道栅格。通过测量系统10检测当前的钢轨位置。
39.捣固机组7通过调整装置11固定在机械框架6上。捣固机组包括具有导引装置13的机组框架12和多个捣固单元14。在未示出的变型方案中，每个捣固单元14分配有自己的机组框架12。每个捣固单元14包括工具架15，该工具架通过高度调节驱动器16以高度可调的方式支承在对应的导引装置13上。沿机械纵向17相互对置的捣固工具18可枢转地支承在相应的工具架15上。
40.此外，在相应的工具架15上布置有振动驱动器19，捣固工具18与该振动驱动器通过进给缸20耦连。每个捣固工具18包括具有上杠杆臂和下杠杆臂的枢转杠杆21。枢转杠杆21通过枢转轴承22支承在对应的工具架15上，其中，上杠杆臂与对应的进给缸20相连。在自由的下杠杆臂上通常固定有两个鹤嘴锄23。
41.各个捣固单元14的相互对置的鹤嘴锄23在起始位置中(图2)相对于中心竖直平面24具有相同的距离。依次布置的捣固单元14的中心竖直平面24之间的距离等于待捣固的轨枕4的最小轨枕间距t。因此，捣固单元14沿机械纵向17的尺寸取决于该最小轨枕间距t。
42.布置在前部捣固单元和后部捣固单元14之间的中间捣固单元14沿机械纵向17具有狭窄的结构类型。该结构要求通过斜向下定向的进给缸20实现。对于前部和后部捣固单元14，仅朝向中间捣固单元14的半部相应地设计。另一半部具有近似水平定向的进给缸20。以此方式提供对应捣固工具18的较大的枢转范围。相对置的鹤嘴锄23之间的开口宽度的由此可实现的扩大能够适应于较大的轨枕间距t或待捣固的双轨枕。
43.借助图3至图5更详细地解释中间捣固单元14的构造。在此，图4示出图3中所示的捣固单元14的运动学模型。在图5中示出在三个作业位置中的运动学模型3。振动驱动器19的偏心轴25支承在工具架15上。在运行中，偏心轴25围绕旋转轴线26旋转。偏心轴25包括两个相对彼此偏移的偏心盘27、28，这两个偏心盘的对称轴线29、30相对于旋转轴线26具有各自的偏心率e1、e2。
44.此外，对称轴线29、30与旋转轴线26张紧出两个偏心平面31、32，这两个偏心平面彼此包围相对角δ。进给缸20的缸轴线33包围位置角β。在中间捣固单元14的情况下，相对置的进给缸20对称布置。相应的缸轴线33相对于水平线以倾斜角α斜向下倾斜。倾斜角α在此为至少20
°
。理想情况下规定倾斜角α在30
°
至50
°
之间的范围内，以便除了狭窄的结构类型外确保最佳的力传递。
45.在捣固过程期间，倾斜角α和位置角β由于振动运动和进给运动而略微改变。为了便于说明，在图5中示出在偏心轴25停顿的情况下的进给缸20的不同位置。实线表示捣固工具18的进给后的位置。在所示位置中，缸轴线33位于偏心平面31、32中，因此位置角β等于相对角δ。同样为了便于说明，偏心率e1、e2与其余尺寸相比过大地示出。在图中不考虑在偏心轴25旋转一圈期间产生的进给缸20的铰接装置的圆形运动。与由活塞移动引起的进给运动的影响相比，该圆形运动对缸轴线33的位置改变的影响可以忽略不计。
46.一旦偏心轴25在运行中开始旋转，偏心平面31、32就以不变的相对角δ一同旋转。位置角β在β
min
至β
max
的范围内变化，该范围与捣固单元14的运动学设计和活塞行程相关。在进给过程期间，进给缸20略微围绕偏心盘27、28的对称轴线29、30枢转。在图5中，两个极限位置分别用虚线和点划线表示。在此，位置角β的值保持始终与相对角δ的值近似。在捣固单元14的优化的运动学设计中，相对角δ的值在运行期间总是位于位置角β的β
min
至β
max
的值范
围内。
47.对于前部和后部的捣固单元14，相应的运动学关系在图6至图8中示出。与中间捣固单元14相反，进给缸20和捣固工具18在此非对称布置。配属于不同进给缸20的枢转杠杆21相应地调整。在朝向中间捣固单元14的一侧，进给缸20的缸轴线33相对于水平线以倾斜角α倾斜向下定向。
48.在图8中可以看到，两个进给缸20的中间位置相对于各自的枢转范围不是同时出现。在所示的进给后的位置(实线)中，较短的进给缸20处于中间位置，而较长的进给缸20处于向下枢转的终端位置。在该位置中出现最小位置角β
min
。在捣固工具18的复位运动中，较长的进给缸20经过其中间位置，在该位置的情况下，位置角β等于偏心轴25的相对角δ的值。在复位完成后，位置角β具有最大值β
max
。因此，在进给和复位运动中，位置角β的值在范围β
min
至β
max
内围绕偏心平面31、32的相对角δ的值波动。
49.为了确保在两侧近似相同的杠杆传动比，枢转轴承22竖向间隔地布置在工具架15上。近似水平布置的进给缸20的较长的结构形式能够实现较大的进给行程。因此，位置角β在较大的值范围β
min
至β
max
内波动。
50.在图9和图10中详细示出用于前部捣固单元或后部捣固单元14的偏心轴25。图10的剖面图的切面在图9中示出。第一偏心盘27沿偏心轴25居中布置。较短的、倾斜向下定向的进给缸20支承在该第一偏心盘27上。第二偏心盘28分为两部分，其中，两个子偏心盘布置在第一偏心盘27的两侧。较长的进给缸20通过叉形的端部支承在第二偏心盘上。这两个进给缸20在图9、图10中用点划线表示。
51.在所示位置中，进给缸20的缸轴线33落在偏心平面31、32中。两个进给缸20的振荡运动在此同时达到外部的反转点。一旦偏心轴25继续旋转，两个进给缸20的支承在偏心盘27、28上的端部就沿反方向运动。通过同步的振荡运动，振荡质量在很大程度上彼此平衡。这尤其适用于同步振荡的鹤嘴锄23。
52.质量平衡由摆动载荷34加强，该摆动载荷与偏心轴25一起围绕同一旋转轴线26旋转。偏心轴和摆动载荷34构成旋转单元，该旋转单元的质心35近似位于两个偏心平面31、32的对称平面36上。在此，质心35与旋转轴线26间隔并且与两个偏心盘27、28的对称轴线29、30相对。具有偏离中心的质心35的摆动载荷34抵抗摆动的进给缸20的惯性力。摆动载荷34的尺寸在此与进给缸20的质量相匹配。例如，摆动载荷34设计成盘，该盘在一个位置上被压扁或者具有凹槽，以便实现偏离中心的质心35。
53.在所示的用于前部或后部捣固单元14的偏心轴25中，不同的偏心率e1、e2在鹤嘴锄23的自由端部处引起相同的振幅。在用于中间捣固单元14的偏心轴25中，由于对称布置，两个偏心率e1、e2相等。
54.在图11中可以看到，轨道3的每条钢轨9分配有两个可单独下降的捣固单元14。因此，捣固机组7在一排中包括并排布置的四个捣固单元14。对于每个捣固单元14，所属的偏心轴25由振动驱动马达37驱动。所有的振动驱动马达37由共同的控制设备38操纵，以便确保同步运转。以此方式，各个单独的捣固单元14的摆动相互抵消，从而使从捣固机组7传递到机械框架6的振动最小化。
55.在未示出的简化变型中，每条钢轨9配属有具有钢轨内侧的捣固工具18和钢轨外侧的捣固工具18的组合式捣固单元14。在这种情况下，捣固机组7在一排中包括两个并排布
置的组合式捣固单元14。
56.为了捣固轨枕4，并排布置的捣固单元14构成进给组，这些进给组的鹤嘴锄23一起下降并且一起进给(每排两个进给组)。图12中示出具有四排紧邻地依次布置的捣固单元14的捣固机组7。在此产生八个进给组，这些进给组分别共同控制。中间捣固单元14的进给组以及前部和后部捣固单元14的朝向它们的进给组通过第一进给压力系统39供应。最前面的进给组和最后面的进给组通过第二进给压力系统40供应。
57.以此方式，具有不同尺寸的进给组在进给过程期间被施加不同的进给压力。在此，这些进给压力相互匹配，使得在所有的鹤嘴锄23上产生相同的静态进给力和动态进给力。为了沿着轨枕4的均匀的进给过程，相应的进给组用共同的控制信号操控。