CN117779532A - 一种动力稳定车及其轨道稳定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力稳定车及其轨道稳定装置，该轨道稳定装置包括箱体和两组激振单元，两组激振单元均包括至少两根转轴、主动偏心齿轮和被动偏心齿轮；各转轴均沿竖向设置并可转动设于箱体上，且至少两根转轴分为主动轴和若干个从动轴，主动轴上套设有主动偏心齿轮，从动轴上套设有从动偏心齿轮，主动偏心齿轮和从动偏心齿轮啮合；两组激振单元中的主动轴均连接有驱动器，两组激振单元中的主动偏心齿轮与从动偏心齿轮产生横向激振力可相互叠加或相互抵消，且主动偏心齿轮产生的纵向激振力均能够抵消从动偏心齿轮产生的纵向激振力。该轨道稳定装置能够在一定激振频率下实现激振力调节，以适应于不同线路状况的稳定作业，保证稳定作业效果。

Description

一种动力稳定车及其轨道稳定装置

技术领域

本发明涉及轨道养护设备技术领域，更具体地说，涉及一种轨道稳定装置。此外，本发明还涉及一种包括上述轨道稳定装置的动力稳定车。

背景技术

动力稳定车的主要作用是铁道线路经过破底清筛、捣固作业后，对线路施加垂直静荷载和双向横向激振力，能够夯实道床，促使道碴移动，充填，密实，轨道随之均匀下沉，增大了轨枕和道床之间的粘着力，从而提高线路的横向阻力和稳定性。其夯实作业是通过动力稳定车上的轨道稳定装置来实现。

轨道稳定装置在作业时，其激振频率需与道碴的固有频率接近或一致，即稳定在同一激振频率范围内。目前，轨道稳定装置在激振频率一定的情况下，其产生的激振力是一定的，但是线路具有不同状况的路段，有的线路道碴松散，有的线路道碴较为密实，如果采用同一激振频率进行稳定作业，稳定装置产生的激振力相同，道碴松散线路段会产生大的沉降，道碴相对密实线路段差生小的沉降，则会破坏捣固作业后线路的平顺性。如果根据不同的线路状况采用不同的激振频率，则会使稳定装置的激振频率与道碴的固有频率相差较多，导致轨道稳定装置的稳定作业效果差。

综上所述，如何提供一种轨道稳定装置，使其能够在一定激振频率下实现激振力调节，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力稳定车及其轨道稳定装置，该轨道稳定装置能够在一定激振频率下实现激振力调节。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轨道稳定装置，包括箱体和两组激振单元，两组所述激振单元均包括至少两根转轴、主动偏心齿轮和被动偏心齿轮；

各所述转轴均沿竖向设置并可转动设于所述箱体上，且至少两根所述转轴分为主动轴和若干个从动轴，所述主动轴上套设有所述主动偏心齿轮，所述从动轴上套设有从动偏心齿轮，所述主动偏心齿轮和所述从动偏心齿轮啮合；

两组所述激振单元中的所述主动轴均连接有驱动器，用于调节两组所述激振单元之间的相位角，两组所述激振单元中的所述主动偏心齿轮与所述从动偏心齿轮产生横向激振力可相互叠加或相互抵消，且所述主动偏心齿轮产生的纵向激振力均能够抵消所述从动偏心齿轮产生的纵向激振力。

优选的，所述主动偏心轮和所述从动偏心轮均包括齿轮和偏心块，所述偏心块设于所述齿轮的端面上。

优选的，所述激振器为伺服电机，所述伺服电机信号连接有控制器。

优选的，所述主动轴和所述从动轴均通过轴承固定于所述箱体上，所述箱体上并靠近所述轴承的位置处设有润滑泵，用于润滑所述轴承。

优选的，两组所述激振单元中的所述主动轴和所述从动轴均一一对应，对应的两个所述主动轴以及对应的两个所述从动轴均在所述箱体上并列安装。

优选的，每组所述激振单元中的所述主动轴和所述从动轴在所述箱体上并行安装。

优选的，所述箱体的两端沿横向对称设有横向支撑油缸，所述横向支撑油缸的两侧均连接有走行轮，用于紧贴在钢轨的内侧，所述箱体的两侧对称设有靠轨支撑油缸，所述靠轨支撑油缸连接有靠轨轮，用于压紧在所述钢轨的外侧，所述箱体上沿竖向对称设有垂向油缸，用于带动所述箱体沿竖向升降。

一种动力稳定车，包括上述任一项所述的轨道稳定装置。

相较于上述背景技术，本发明提供的一种轨道稳定装置包括两组激振单元，每组激振单元至少包括两个沿竖向设置的转轴，其可分为一个主动轴和至少一个从动轴，主动轴上套设有主动偏心齿轮，从动轴上套设有从动偏心齿轮，主动偏心齿轮和从动偏心齿轮啮合，主动轴上连接有驱动器，这样，两组激振单元相互独立，采用独立的驱动器快速调节其对应的主动轴转速，可使两组激振单元中的主动轴转速不同，如一个主动轴相对于另一个主动轴加速转动，使得两组激振单元中的主动偏心齿轮和从动偏心齿轮转速不同，以调节两组激振单元之间的相位角，如当两组激振单元相位角为180度状态，此时两组激振单元中的主动偏心齿轮和从动偏心齿轮产生横向激振力相反，两组激振力相互抵消，当两组激振单元相位角为0度状态，此时两组激振单元中的主动偏心齿轮和从动偏心齿轮产生横向激振力相同，两组激振力相互叠加，输出激振力最大，相应的，利用激振器也可使两组激振单元相位角处于0度与180度之间，不同相位角可输出不同大小的激振力，需要说明的是，调节两组激振单元相位角后，需通过调节激振器将加速后的主动轴降速至固有转速(对应与道碴固有频率接近的激振频率)，以与另一主动轴同步转动，维持调节后横向激振力的输出。另外，每组激振单元中的主动轴转动时，主动偏心齿轮和被动偏心齿轮产生的纵向激振力方向相反，使得沿钢轨纵向的激振力一直处于抵消状态，以保证激振器对钢轨仅产生横向激振力。

综上所述，本申请中的两组激振单元之间相互独立，并采用两个驱动器单独驱动调节每组激振单元中主动偏心齿轮和被动偏心齿轮的转速，以通过两组激振单元之间相位角的迅速调节，实现两组激振单元输出的横向激振合力产生相应变化，即实现横向激振力大小的调节，完成调节后，两组激振单元仍以固有转速同步转动，并维持调节后的横向激振力输出，从而达到在一定激振频率下激振力可调的目的，以适应于不同线路状况的稳定作业，并保证稳定作业效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的轨道稳定装置中激振单元的结构示意图；

图2为本发明所提供的两组激振单元之间相位角为0度的结构示意图；

图3为本发明所提供的两组激振单元之间相位角为180度的结构示意图；

图4为本发明所提供的轨道稳定装置的结构示意图。

图1至图4中，附图标记包括：

1为箱体、2为激振单元、3为驱动器、4为主动偏心齿轮、5为从动偏心齿轮、6为主动轴、7为从动轴、8为齿轮、9为偏心块、10为润滑泵、11为横向支撑油缸、12为走行轮、13为靠轨支撑油缸、14为靠轨轮；

21为第一组激振单元、22为第二组激振单元、41为第一主动偏心齿轮、42为第二主动偏心齿轮、51为第一左从动偏心齿轮、52为第一右从动偏心齿轮、53为第二左从动偏心齿轮、54为第二右从动偏心齿轮、61为第一主动轴、62为第二主动轴、71为第一左从动轴、72为第一右从动轴、73为第二左从动轴、74为第二右从动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种动力稳定车及其轨道稳定装置，该轨道稳定装置能够在一定激振频率下实现激振力调节。

需要说明的是，在本实施例中，“纵向”指平行两条钢轨延伸方向，“水平”指垂直两条钢轨方向并位于钢轨面内的方向，“纵向”指垂直钢轨面的方向。另外，“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参考附图1，本申请提供的轨道稳定装置，包括箱体1和两组激振单元2，两组激振单元2均包括至少两根转轴、主动偏心齿轮4和被动偏心齿轮8；各转轴均沿竖向设置并可转动设于箱体1上，且至少两根转轴分为主动轴6和若干个从动轴7，主动轴6上套设有主动偏心齿轮4，从动轴7上套设有从动偏心齿轮5，主动偏心齿轮4和从动偏心齿轮5啮合；两组激振单元2中的主动轴6均连接有驱动器3，用于调节两组激振单元2之间的相位角，两组激振单元2中的主动偏心齿轮4与从动偏心齿轮5产生横向激振力可相互叠加或相互抵消，且主动偏心齿轮4产生的纵向激振力均能够抵消从动偏心齿轮5产生的纵向激振力。

具体的，两组激振单元2均由至少两根转轴、主动偏心齿轮4和被动偏心齿轮8组成，其中每组激振单元2中的转轴可选择两根转轴的布局形式，也可选择三根转轴的布局形式，布局形式并不唯一，可根据实际工况进行选择。下述以三根转轴为例进行说明，请参考附图2和附图3，三个转轴包括主动轴6和置于其两侧的两个从动轴7，并将两组激振单元2分为第一组激振单元21和第二组激振单元22进行说明，其中第一组激振单元21包括第一主动轴61、第一左从动轴71和第一右从动轴72、第一主动偏心齿轮41、第一左从动偏心齿轮51和第一右从动偏心齿轮52，第一左从动轴71、第一主动轴61和第一右从动轴72依次沿竖向设置并可转动设置在箱体1上，第一左从动偏心齿轮51套设在第一左从动轴71上，第一主动偏心齿轮41套设在第一主动轴61上，第一右从动偏心齿轮52套设在第一右从动轴72上，且第一左从动偏心齿轮51和第一右从动偏心齿轮52分别与第一主动偏心齿轮41的两侧啮合，第一主动轴61上连接有驱动器3，驱动器3驱动第一主动轴61旋转时，第一左从动偏心齿轮51和第一右从动偏心齿轮52转向相同，并均与第一主动偏心齿轮41转向相反，通过偏心质量的分配，使得第一主动偏心齿轮41产生的纵向激振力与第一左从动偏心齿轮51、第一右从动偏心齿轮52产生的纵向激振力方向相反且相互抵消，第一主动偏心齿轮41产生的横向激振力与第一左从动偏心齿轮51、第一右从动偏心齿轮52产生的横向激振力方向相同且可相互叠加为F1第一组激振单元21产生的横向激振合力；与上述第一组激振单元21结构相同，第二左从动轴73、第二主动轴62和第二右从动轴74依次沿竖向设置并可转动设置在箱体1上，且第二左从动轴73、第二主动轴62和第二右从动轴74上分别套设第二左从动偏心齿轮53、第二主动偏心齿轮42和第二右从动偏心齿轮54，三者依次啮合传动，第二主动轴62上连接有驱动器3，以构成第二激振单元2，驱动器3驱动第二主动轴62旋转时，第二主动偏心齿轮42产生的纵向激振力与第二左从动偏心齿轮53、第二右从动偏心齿轮54产生的纵向激振力方向相反且相互抵消，第二主动偏心齿轮42产生的横向激振力与第二左从动偏心齿轮53、第二右从动偏心齿轮54产生的横向激振力方向相同且可相互叠加为F2第二组激振单元22产生的横向激振合力。需要说明的是，每组激振单元2中的主动齿轮8、左从动齿轮8和右从动齿轮8的的齿数相同，使得主动偏心齿轮4与左从动偏心齿轮5、右从动偏心齿轮5的传动比相同，从而实现主动偏心齿轮4产生的纵向激振力能够抵消左从动偏心齿轮5和右从动偏心齿轮5产生的纵向激振力。

上述结构，每组激振单元2分别由独立的驱动器3单独驱动，采用驱动器3快速调节其对应的主动轴6转速，可使两组激振单元2中的主动轴6转速不同，以调节两组激振单元2之间的相位角，例如当两组激振单元2相位角为0度状态，请参考附图2，此时两组激振单元2中的主动偏心齿轮4和从动偏心齿轮5产生横向激振力相同，两组激振力相互叠加F1+F2，输出激振力最大；请参考附图3，当需无激振力输出时，即需将输出激振力的大小调节至零，第二主动轴62相对于第一主动轴61加速转动，使得第二组激振单元22中偏心齿轮8的转速大于第一组激振单元21中偏心齿轮8的固有转速根据与道碴固有频率对应的激振频率进行设置，在稳定作业时激振频率维持于一定范围内，使得第二组激振单元22相较于第二激振单元2多转半圈，两组激振单元2相位角为180度状态，此时两组激振单元2中的主动偏心齿轮4和从动偏心齿轮5产生横向激振力相反，两组激振力相互抵消F1-F2＝0，无激振力输出，相应的，利用激振器也可使两组激振单元2相位角处于0度与180度之间，不同相位角对应输出不同大小的激振力，需要说明的是，调节两组激振单元2相位角后，需通过调节激振器将加速后的主动轴6降速至固有转速，以与另一主动轴6同步转动，维持调节后横向激振力的输出。

综上所述，本申请中的两组激振单元2之间相互独立，并采用两个驱动器3单独驱动调节每组激振单元2中主动偏心齿轮4和被动偏心齿轮8的转速，以通过两组激振单元2之间相位角的迅速调节，实现两组激振单元2输出的横向激振合力产生相应变化，即实现横向激振力大小的调节，完成调节后，两组激振单元2仍以固有转速同步转动，并维持调节后的横向激振力输出，从而达到在一定激振频率下激振力可调的目的，以适应于不同线路状况的稳定作业，并保证稳定作业效果。

另外，本申请采用立式多轴激振方式，两组激振单元2中的转轴均沿竖向设置，即套设于转轴上各偏心齿轮8的轴向与钢轨面相互垂直，可实现重心降低，以及实现两组激振单元2内部结构紧凑，以保证两组激振单元2作业的稳定性。同时采用多轴激振方式可实现多驱动器3的安装，避免单个驱动器3体积过大而影响装置的紧凑性。

在上述实施例的基础之上，请参考附图1，主动偏心轮和从动偏心轮均包括齿轮8和偏心块9，偏心块9设于齿轮8的端面上。

具体的，第一组激振单元21中的第一主动偏心齿轮41、第一左从动偏心齿轮51和第一右从动偏心齿轮52以及第二组激振单元22中的第二主动偏心齿轮42、第二左从动偏心齿轮53和第二右从动偏心齿轮54均由齿轮8和置于齿轮8上端面的偏心块9组成，可进一步提高两组激振单元2内的结构紧凑性。需要说明的是，当两组激振单元2之间的相位角为0度状态时，第一组激振单元21和第二组激振单元22中的偏心块9均朝向右侧，二者产生的横向激振力叠加；当两组激振单元2之间的相位角为180度状态时，第一组激振单元21中的偏心块9均朝向左侧，第二组激振单元22中的偏心块9均朝向右侧，二者产生的横向激振力相互抵消，装置无激振力输出；且第一组激振单元21和第二组激振单元22中的主动偏心齿轮4上的偏心块9与从动偏心齿轮5上的偏心块9沿钢轨延伸方向的朝向均相反，二者沿钢轨延伸方向产生的纵向激振力一直抵消，保证仅输出横向激振力。

在上述实施例的基础之上，激振器为伺服电机，伺服电机信号连接有控制器。

具体的，为实现两组激振单元2之间的相位角迅速调节，本申请的两个激振器均采用控制精度高、高速性能好的伺服电机，伺服电机可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。因而，安装时先设定好每组激振单元2的相位角，之后通过控制器向激振器输出控制信号，使得激振器能够快速调节其对应主动轴6的转速，使得两组激振单元2之间的相位角达到所需的角度，以使两组激振单元2输出的横向激振合力适应作业线路的状况。横向激振合力调节至合适的输出值后，再通过控制器向激振器输出控制信号，使得激振器能够快速将主动轴6的转速调节至固有转速，以保证装置作业时激振频率与道碴的固有频率接近或一致。

在上述实施例的基础之上，请参考附图4，主动轴6和从动轴7均通过轴承固定于箱体1上，箱体1上并靠近轴承的位置处设有润滑泵10，用于润滑轴承。

具体的，每组激振单元2中的主动轴6和从动轴7均通过轴承安装在箱体1上，每组激振单元2均对应一个润滑泵10，箱体1上、并靠近激振单元2中的从动轴7处设置润滑泵10，箱体1上、并与主动轴6、左从动、右从动轴7的轴承对应位置均设有通油孔，各通油孔均与润滑泵10连接，实现润滑各轴承，降低轴承摩擦力和磨损，以提高轴承使用寿命。

在上述实施例的基础之上，两组激振单元2中的主动轴6和从动轴7均一一对应，对应的两个主动轴6以及对应的两个从动轴7均在箱体1上并列安装。

具体的，第一主动轴61和第二主动轴62、第一左从动轴71和第二左从动轴73、第一右从动轴72和第二右从动轴74均对应设置并成一列安装在箱体1上，使得两组激振单元2沿纵向对称排布，以避免两组激振单元2分布杂乱而占用空间较大。

进一步的，每组激振单元2中的主动轴6和从动轴7在箱体1上并行安装，具体的，第一左从动轴71、第一主动轴61和第一右从动轴72成一排安装在箱体1上，同样，第二左从动轴73、第二主动轴62和第二右从动轴74成一排安装在箱体1上，可进一步将两组激振单元2紧凑分布于箱体1中，以节省占用空间，进而可采用体积小重量轻的箱体1结构，以使装置整体更加轻质。

在上述实施例的基础之上，请参考附图4，箱体1的两端沿横向对称设有横向支撑油缸11，横向支撑油缸11的两侧均连接有走行轮12，用于紧贴在钢轨的内侧，箱体1的两侧对称设有靠轨支撑油缸13，靠轨支撑油缸13连接有靠轨轮14，用于压紧在钢轨的外侧，箱体1上沿竖向对称设有垂向油缸，用于带动箱体1沿竖向升降。

具体的，箱体1的前端和后端均设有横向支撑油缸11，横向支撑油缸11沿横向设置，且其两侧均连接走行轮12，箱体1的左侧和右侧均设有两个靠轨支撑油缸13，四个靠轨支撑油缸13两两对称分布，且靠轨支撑油缸13的末端连接有靠轨轮14，另外，箱体1上设有均沿竖向分布且对称的两个垂向油缸。工作时，通过垂向油缸沿竖向降低装置，并将其放在钢轨上，然后横向支撑油缸11伸出，使左右走行轮12紧贴在钢轨内侧，左右靠轨机构油缸下放，使靠轨轮14压在左右钢轨的外侧，实现轨道稳定装置固定于道床，以实现将激振力传递给道床，使得道床产生横向的激振，从而提高道床稳定性。

除了上述轨道稳定装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的轨道稳定装置的动力稳定车，该的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种动力稳定车及其轨道稳定装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨道稳定装置，其特征在于，包括箱体(1)和至少两组激振单元(2)，两组所述激振单元(2)均包括至少两根转轴、主动偏心齿轮(4)和被动偏心齿轮(8)；

各所述转轴均沿竖向设置并可转动设于所述箱体(1)上，且至少两根所述转轴分为主动轴(6)和若干个从动轴(7)，所述主动轴(6)上套设有所述主动偏心齿轮(4)，所述从动轴(7)上套设有从动偏心齿轮(5)，所述主动偏心齿轮(4)和所述从动偏心齿轮(5)啮合；

两组所述激振单元(2)中的所述主动轴(6)均连接有驱动器(3)，用于调节两组所述激振单元(2)之间的相位角，两组所述激振单元(2)中的所述主动偏心齿轮(4)与所述从动偏心齿轮(5)产生横向激振力可相互叠加或相互抵消，且所述主动偏心齿轮(4)产生的纵向激振力均能够抵消所述从动偏心齿轮(5)产生的纵向激振力。

2.根据权利要求1所述的轨道稳定装置，其特征在于，所述主动偏心轮和所述从动偏心轮均包括齿轮(8)和偏心块(9)，所述偏心块(9)设于所述齿轮(8)的端面上。

3.根据权利要求1所述的轨道稳定装置，其特征在于，所述激振器为伺服电机，所述伺服电机信号连接有控制器。

4.根据权利要求1所述的轨道稳定装置，其特征在于，所述主动轴(6)和所述从动轴(7)均通过轴承固定于所述箱体(1)上，所述箱体(1)上并靠近所述轴承的位置处设有润滑泵(10)，用于润滑所述轴承。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道稳定装置，其特征在于，两组所述激振单元(2)中的所述主动轴(6)和所述从动轴(7)均一一对应，对应的两个所述主动轴(6)以及对应的两个所述从动轴(7)均在所述箱体(1)上并列安装。

6.根据权利要求5所述的轨道稳定装置，其特征在于，每组所述激振单元(2)中的所述主动轴(6)和所述从动轴(7)在所述箱体(1)上并行安装。

7.根据权利要求1至4任一项所述的轨道稳定装置，其特征在于，所述箱体(1)的两端沿横向对称设有横向支撑油缸(11)，所述横向支撑油缸(11)的两侧均连接有走行轮(12)，用于紧贴在钢轨的内侧，所述箱体(1)的两侧对称设有靠轨支撑油缸(13)，所述靠轨支撑油缸(13)连接有靠轨轮(14)，用于压紧在所述钢轨的外侧，所述箱体(1)上沿竖向对称设有垂向油缸，用于带动所述箱体(1)沿竖向升降。

8.一种动力稳定车，其特征在于，包括上述权利要求1至7任一项所述的轨道稳定装置。