CN108291368A - 用于捣固轨道的捣固单元和方法 - Google Patents

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CN108291368A CN201680066943.1A CN201680066943A CN108291368A CN 108291368 A CN108291368 A CN 108291368A CN 201680066943 A CN201680066943 A CN 201680066943A CN 108291368 A CN108291368 A CN 108291368A
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Abstract

本发明涉及一种用于捣固轨道的捣固单元(1)，所述捣固单元(1)具有被设计用于浸入到道碴床中并且可以通过振动驱动器(2)设定振动的捣固镐(3)，其中振动驱动器(2)包括外壳(8)，在外壳(8)中布置有包括偏心件(12)的轴(7)，用于围绕轴的轴线(11)旋转，并且，其中在偏心件(12)上安装有用于传递振动运动(10)的传递元件(9)。在此，偏心件(12)以旋转锁定且径向可移位的方式连接到轴(7)上，其中偏心件(12)相对于轴(7)的位置能够通过调节装置(14)在径向方向上加以调节。因此，在保持偏心驱动器的优点的同时，可以在操作期间调节振动参数。

Description

用于捣固轨道的捣固单元和方法
技术领域
本发明涉及一种用于捣固轨道的捣固单元，所述捣固单元具有被设计用于浸入到道碴床中并且可以通过振动驱动器设定振动的捣固镐，其中振动驱动器包括外壳，在外壳中以能够围绕轴的轴线旋转的方式布置有包括偏心件的轴，并且，其中在偏心件上安装有用于传递振动运动的传递元件。本发明进一步涉及一种通过捣固单元捣固轨道的方法，其中所产生的振动运动经由挤压驱动器传递到镐臂上。
背景技术
由于捣固单元承受的负载巨大，所以振动驱动器必须满足特殊的要求。在将捣固镐浸入到轨道的道碴床期间，以及在随后压实轨枕下方的道碴期间，不断出现负荷变化，这些负荷变化给振动驱动器带来一定应力。特别是，当捣固尚未被翻新且通常完全结垢的道碴床时，高的反作用力作用在通过振动驱动器设定振动的捣固镐上。即使在这样困难的操作条件下，振动驱动器也必须维持所需的具有大致恒定振动幅度的捣固镐的振动，以便确保均匀的捣固质量。
因此，对于捣固单元应用，通过专利AT 350 097 B已知的振动驱动器已经证明是成功的，其中通过供有动力的偏心轴产生摆动振动运动。在这种设计中，通过设置偏心轴的尺寸不变地预先确定振动幅度。因此，经由挤压缸和镐臂传递到捣固镐上的振动运动基本上不受道碴床的阻力的影响。
在通过AT 513 973 A已知的设计中，振动运动通过液压线性驱动器产生。在没有具体措施的情况下，这里增加的道碴床阻力会导致所不希望的振动幅度的减小。另一方面，液压线性驱动器使得自始至终能够轻松地调节振动参数，从而快速连续地接通和切断过程。基于旋转中的质量块的惯性，后者在具有偏心轴的已知振动驱动器中更难以实现。
发明内容
本发明的一个目的是针对开头所提及的类型的振动驱动器在现有技术上进行改进。另一个目的是提供一种相应的捣固轨道的方法。
根据本发明，这些目的通过根据权利要求1所述的捣固单元和根据权利要求12所述的方法来实现。在从属权利要求中给出了其它实施例。
在此，偏心件以旋转锁定且径向可移位的方式连接到轴上，其中偏心件相对于轴的位置可以通过调节装置在径向方向上加以调节。在操作中，通过轴将扭矩传递到被构造为单独部件的偏心件上。由此，通过偏心件的轴线与轴的轴线之间的可调轴线距离限定对传递元件的影响。具体而言，能够通过传递元件传递的振动运动的幅度是无级可调的。因此，在保持偏心驱动器的优点的同时，可以在操作期间调节振动参数。在此，偏心件的轴线与轴的轴线之间的距离的变化不仅导致振动幅度变化，而且在稳定的扭矩的情况下还导致由振动驱动器施加的冲击力变化。
本发明的一个有利的进一步改进提供的是，传递元件被设计为用于传递摆动振动运动的连杆。然后，连杆可以连接到以线性方式引导的活塞上，通过该活塞可以将振动传递到若干个部件上。
在一个简单的实施例中，轴在壳体表面处具有两个相对定位的平行平坦部分，通过这两个相对定位的平行平坦部分，偏心件被径向地引导。在旋转方向上，平坦部分与偏心件的相应构造的对立表面一起建立了形状锁定连接，以便安全地传递扭矩。
如果调节装置包括至少一个具有活塞的液压缸，则更为有利，其中调节力可以通过活塞施加在偏心件上。因此，可以使用通常已经存在的液压系统来相对于轴调节偏心件。
在此，有利地是，液压缸布置在轴中。所述缸连接到在轴中铺设的液压管线，从而实现调节装置的紧凑且重量减轻的实施例。
有利地，液压缸通过预先控制的止回阀进行控制。这保证了在调节操作之后，即使高的反作用力作用在偏心件上，缸仍然保持固定在其位置上。
本发明的另一个实施例提供的是，调节装置包括具有用于使偏心件固定和/或返回的活塞的另一个缸。因此，偏心件在两个活塞之间夹紧在其位置上，由此存在特别牢固的固定。在此，有利地是，第二活塞也通过预先控制的止回阀进行控制。
如果调节装置连接到控制装置和/或调控装置上，则可以改进捣固单元的操作可能性。通过这种方式，可以在操作期间将捣固单元的振动驱动器自动调节到改变的状态。
为了在调整操作之后生成反馈，如果振动驱动器具有用于检测轴的轴线与偏心件的轴线之间的瞬时轴线距离的传感器，则是有利的。通过这种方式，可以检查操作期间是否事实上已经设定了规定的轴线距离或者维持了规定的轴线距离。因此，可以立即检测到故障。
另外，如果振动驱动器包括用于检测轴的角度位置和/或角速度的传感器，则是有利的。这使得例如可以随时确定轴的实际旋转速度，并且为振动驱动器规定优选的起始位置和结束位置。此外，可以通过这种方式同步操作若干个振动驱动器。
简单的驱动器变型提供的是，轴连接到变量液压马达上。除了有利地使用通常已经存在的液压系统之外，这使得由于轴的旋转速度改变而能够简单地调节振动频率。
为了减少振动驱动器的功率消耗，如果轴耦合到飞轮上，则是有利的。这是因为在振动循环期间，能量由减速或加速的质量块连续地释放或吸收。飞轮用作平衡掉这些能量波动的暂时存储器。
在根据本发明的用于通过以上描述的捣固单元捣固轨道的方法中，所产生的振动运动经由挤压缸和镐臂传递到相应的捣固镐上，其中由于通过调节装置在径向方向上相对于轴对偏心件加以调节，振动运动发生变化。特别是，在操作期间会发生振动幅度的调整。
本发明以以下方式有利地进一步改进：捣固循环由相继发生的若干个阶段形成，并且，通过控制装置和/或调控装置，在至少一个阶段中，相对于另一个阶段，设定不同的轴的轴线与偏心件的轴线之间的轴线距离。捣固循环的各个阶段例如由降低捣固单元、挤压捣固镐、提升捣固单元、以及重新定位捣固单元形成。由于可调节性，对于各个阶段，最好采用振动驱动器。
在此，如果在捣固循环的至少一个阶段中，将轴线距离设定为零，以便将振动暂停期望的持续时间，而无论轴的旋转速度如何，则是有利的。尤其捣固单元在两次捣固操作之间的重新定位期间，这是有利的，以便减少噪音并且降低振动驱动器的功率消耗。
另外，如果在捣固循环期间，轴以不同的旋转速度驱动，则是有利的。通过这种方式，振动频率可以适应捣固循环期间的各种要求。例如，在浸入过程期间，因为道碴床的浸入阻力随着振动频率的增加而减小，所以设定较高的旋转速度。
附图说明
下面将参照以示意图示出的附图、通过示例的方式说明本发明：
图1示出了具有两个镐臂的捣固单元，
图2示出了根据图1的捣固单元的振动驱动器，
图3示出了振动驱动器的垂直剖视图，
图4示出了偏心件在零位置的剖视图，
图5示出了偏心件在最大轴线距离处的剖视图，
图6示出了具有可选的调节装置的实施例，
图7示出了根据图2的轴的透视图。
具体实施方式
图1所示的捣固单元1包括用于设定两个相对定位的捣固镐3或者捣固镐组的振动的可调振动驱动器2。在此，每个捣固镐3被紧固到镐臂4上。相应的镐臂4可枢转地联接到捣固镐托架5上，设计成被降低并且连接到相关联的挤压缸6的活塞杆上。同样紧固到捣固镐托架5上的是振动驱动器2，每个镐臂4经由相关联的挤压缸6连接到振动驱动器2上。因此，所产生的振动经由相应的挤压缸6传递到相应的镐臂4和紧固到其上的捣固镐3上。
如图2中可见，振动驱动器包括安装在具有密封通道的外壳8中的轴7。为捣固单元1的挤压缸6所连接到的传递元件9设置至少一个附加的密封通道。有利地，轴7通过滚动轴承安装在外壳8中。振动驱动器2的部件在操作期间引起摆动振动运动10。在此，轴7围绕轴的轴线11旋转并且以旋转锁定的方式连接到偏心件12上。
图3至图6示出了可以通过调节装置14设定偏心件的轴线13与轴的轴线11之间的轴线距离15。如果所设定的轴线距离15大于零，则轴7和偏心件12的旋转运动16通过传递元件9传递到振动运动10中。在所示的实施例中，传递元件9被设计为连杆，该连杆铰接地连接到以线性方式引导的活塞元件17上。设置螺栓18来将活塞元件17连接到传递元件9。
要经受振动运动10的那些部件可连接到活塞元件17上。在一个更简单的变型中，相应的挤压缸通过适当的连接直接安装在偏心件上，并且其本身用作传递元件9。为了清楚起见，在图2中示出的、在传递元件9与偏心件12之间的油润滑的滚动轴承19在图3至图6中没有示出。
有利地，调节装置14包括液压缸20，该液压缸20布置在轴7中并且将活塞21压靠在偏心件12的内表面上，所述偏心件12抵靠在轴7上。通过此压力，偏心件12相对于轴7是可调节的。为了将偏心件12固定在其相应的位置或者将其返回，调节装置14的另一个元件在偏心件12的相对定位的内表面上产生反作用力。所述反作用力例如通过弹簧或者如图3所示通过另一个缸23的另一个活塞22来施加。
代替液压调节装置14，可以使用机械调节装置(未示出)。这包括例如在轴7中引导的心轴或曲轴，以便调节偏心件12相对于轴7的位置。
图4和5以简化的示意方式示出了可调节偏心件12的两个端部位置。在图4中，轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的轴线距离15等于零。这里，轴7和偏心件12的旋转运动16不引起振动运动。因此，偏心件的这种设定用于暂停振动。
在图5中，设定轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的最大轴线距离15。然后，被设计为连杆的传递元件9传递摆动振动运动10，该摆动振动运动10具有与最大轴线距离15相对应的振动幅度。由于相应的挤压缸6和相应的镐臂4以及相应的捣固镐3的给定的运动学布置，在捣固镐3的自由端产生期望的振动幅度。
通过适当地控制调节装置14，可以将轴线距离15设定为零与最大值之间的任何值。在此，在扭矩保持恒定的情况下，轴线距离15的减小不仅导致振动幅度减小，而且还导致振动驱动器2的更高的撞击力。这对于捣固单元1的操作是有利的，以便根据需要调整相应的振动捣固镐3在道碴床上的效果。
在根据图6的可选调节装置14中，偏心件12并不抵靠在轴7上，而是经由调节装置14以旋转锁定且径向可调节的方式连接到轴7上。例如，在液压实施例的情况下，活塞21、22的自由端插入偏心件12的内表面上的相应的纵向凹槽中并且通过紧固装置24沿纵向方向固定。通过这种方式，活塞21、22一方面用于径向调节，另一方面用作轴7与偏心件12之间的旋转锁定连接的元件。
根据图2中的实施例，在图7中示出的轴7具有两个平坦部分25，通过这两个平坦部分25，偏心件12被径向地引导。在这些平坦部分25的区域中，两个液压缸20、23布置在轴7中作为调节装置14的元件。在安装位置中，活塞21、22压靠在偏心件12的内表面上，使得偏心件12相对于轴的轴线11径向地移位。在此，偏心件12的内表面沿着轴7的平坦部分25滑动。
通过布置在轴7中的液压管线，每个缸20、23连接到相应的预先控制的止回阀26上。便利地是，止回阀26同样布置在轴7中，以确保预先控制的止回阀26与缸20、23之间的连接管线非常短。这使得调节装置14能够快速响应。此外，使流体的可压缩量最小化，使得所使用的液压流体的可压缩性可以忽略不计。使用通过预先控制的止回阀26进行控制的两个缸20、23使偏心件12相对于轴7牢固地固定在其设定位置中。
调节装置14的供应管线和控制管线例如在轴7的端面27处被向外引导。这些旋转管线与液压系统的连接通过已知的旋转传动装置进行。
利用根据本发明的方法，振动运动10可适用于捣固循环的各个阶段。在捣固循环开始时，首先降低捣固镐托架5。在这个阶段期间，捣固镐3插入到轨道的道碴床中。在此，捣固镐3以高达60Hz的振动频率振动，并且，在振动驱动器2中，设定轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的最大轴线距离15。因此，在相应的捣固镐3的自由端产生最大可能的振动幅度。
在下一个阶段，压实轨枕下方的道碴。在轨道方向上彼此相对的捣固镐3通过挤压运动朝向彼此移动，其中每个挤压缸6在相关联的镐臂4上施加扭矩。在此，通过振动驱动器2产生的振动运动10继续叠加在挤压运动上。通过调节轴7的旋转速度，将该阶段期间的振动频率设定为35Hz。
如果轴7已经以最大扭矩供以动力，则可以根据需要通过稍微减小轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的轴线距离15增加该阶段中捣固镐3的撞击力。这种措施在严重结垢的道碴床的情况下可能是有用的。在此，轴线距离15仅被减小到足以使得所产生的振动幅度的减小保持可忽略不计。
在振动阶段期间，挤压缸6和镐臂4以及捣固镐3的振动质量块首先在一个方向上加速和减速，然后在相反的方向上加速和减速。因此，这些振动运动导致动能的连续发出和吸收。该波动能量的主要部分被暂时存储在轴7和偏心件12的不断摆动的旋转质量块中。
便利地是，轴7另外耦合到飞轮上，以便保持振动阶段过程中旋转质量块的角速度恒定，而与旋转驱动器无关。例如，根据本发明的振动驱动器2的功率消耗明显小于通过液压缸产生振动的线性振动驱动器的功率消耗。
压实过程一完成，就通过提升捣固镐托架5将捣固镐3从道碴床中拉出。在此期间，也将挤压缸6复位。在捣固循环的这个阶段中，由于轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的轴线距离15被设定为零，所以振动中断，直到下一次插入捣固镐3为止。
具体而言，振动幅度一直降低到零，其中在该降低过程期间振动频率保持恒定。在不调节根据本发明的偏心件的情况下，轴7必须被制动以便中断振动。在此，振动驱动器2将不可避免地穿过低频范围。包括捣固单元1的捣固机的部件、或者轨道的元件，大多数具有较低的固有频率，从而会存在不希望的共振。另外，旋转质量块的循环制动和加速将显著增加振动驱动器2的功率消耗。
为了自动地执行在捣固循环的各个阶段中进行的偏心件的位置改变，调节装置14通过控制装置和/或调控装置进行控制。各种传感器可以附接到捣固单元1上以实时检测诸如频率或幅度等振动参数，并且将这些振动参数报告给控制装置或调控装置。特别地，可以设置传感器来检测轴的轴线11与偏心件的轴线13之间的瞬时轴线距离15。因此，可以实现对轴线距离15的特别精确的调节。
轴7由存在于捣固机中的使用液压系统的液压马达提供动力。结果，可以获得足够高的扭矩，并且可以无级地设定旋转速度。

Claims (15)

1.一种用于捣固轨道的捣固单元(1)，所述捣固单元(1)具有被设计用于浸入到道碴床中并且可以通过振动驱动器(2)设定振动的捣固镐(3)，其中所述振动驱动器(2)包括外壳(8)，在所述外壳(8)中以可围绕轴的轴线(11)旋转的方式布置有包括偏心件(12)的轴(7)，并且，其中在所述偏心件(12)上安装有用于传递振动运动(10)的传递元件(9)，其特征在于，所述偏心件(12)以旋转锁定且径向可移位的方式连接到所述轴(7)上，并且，所述偏心件(12)相对于所述轴(7)的位置能够通过调节装置(14)在径向方向上加以调节。
2.根据权利要求2所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述传递元件(9)被设计为用于传递摆动振动运动(10)的连杆。
3.根据权利要求1或2所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述轴(7)在周面处具有两个相对定位的平行平坦部分(25)，通过这两个相对定位的平行平坦部分(25)，所述偏心件(12)被径向地引导。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述调节装置(14)包括至少一个具有活塞(21)的液压缸(20)，并且，调节力可以通过所述活塞(21)施加在所述偏心件(12)上。
5.根据权利要求4所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述液压缸(20)布置在所述轴(7)中。
6.根据权利要求4或5所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述液压缸(20)通过预先控制的止回阀(26)进行控制。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述调节装置(14)包括具有用于使所述偏心件(12)固定和/或返回的活塞(22)的另一个缸(23)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述调节装置(14)连接到控制装置和/或调控装置上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述振动驱动器(2)具有用于检测轴的轴线(11)与偏心件的轴线(13)之间的瞬时轴线距离(15)的传感器。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述振动驱动器(2)包括用于检测所述轴(7)的角度位置和/或角速度的传感器。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的捣固单元(1)，其特征在于，所述轴(7)连接到变量液压马达上。
12.一种通过根据权利要求1至11中的任一项所述的捣固单元(1)捣固轨道的方法，其中所产生的振动运动(10)经由挤压缸(6)传递到镐臂(4)上，其特征在于，由于通过所述调节装置(14)在径向方向上相对于所述轴(7)对所述偏心件(12)加以调节，所以所述振动运动(10)发生变化。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，捣固循环由相继发生的若干个阶段形成，并且，在至少一个阶段期间，通过控制装置和/或调控装置，相对于另一个阶段，设定不同的轴的轴线(11)与偏心件的轴线(13)之间的轴线距离(15)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述捣固循环的至少一个阶段期间，设定轴线距离(15)等于零。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，在捣固循环期间，所述轴(7)以不同的旋转速度驱动。
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