ES2879282T3 - Unidad de bateo para una máquina bateadora de vías - Google Patents
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Abstract
Unidad de bateo (1) para una máquina bateadora de vías, que tiene pares de herramientas de bateo que están dispuestas en un soporte (2), están guiadas de forma ajustable verticalmente en un bastidor de la unidad de bateo y están configuradas como palancas oscilantes, cuyos extremos de las picas de bateo (5) inferiores, que están destinados a la inmersión en un lecho de balasto (4), son accionables en direcciones opuestas por medio de un accionamiento de oscilación (6) y pueden aproximarse hidráulicamente entre sí, en donde a cada una de las herramientas de bateo (3) de un par de herramientas de bateo se asignan un cilindro hidráulico (11), en donde los cilindros hidráulicos (11) forman el accionamiento de aproximación y también el accionamiento de oscilación (6) de las herramientas de bateo (3), y un sensor de desplazamiento (12) para determinar la posición del cilindro hidráulico, y en donde están previstas unas válvulas de activación del cilindro hidráulico (13) para accionar los cilindros hidráulicos (11), caracterizada porque los cilindros hidráulicos (11) se activan en función de la señal del sensor de desplazamiento, y porque las válvulas de activación del cilindro hidráulico (13) están dispuestas directamente en el cilindro hidráulico (11).
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de bateo para una máquina bateadora de vías
La invención se refiere a una unidad de bateo para una máquina bateadora de vías, que tiene pares de herramientas de bateo que están dispuestas en un soporte, están guiadas de forma ajustable verticalmente en un bastidor de la unidad de bateo y están configuradas como palancas oscilantes, cuyos extremos de las picas de bateo inferiores, que están destinados a la inmersión en un lecho de balasto, son accionables en direcciones opuestas por medio de un accionamiento de oscilación y pueden aproximarse hidráulicamente entre sí, en donde a cada una de las herramientas de bateo de un par de herramientas de bateo se asignan un cilindro hidráulico y un sensor de desplazamiento para determinar la posición del cilindro hidráulico.
Las unidades de bateo penetran en el balasto de un lecho de vía con herramientas de bateo en la zona entre dos traviesas (compartimento intermedio), en la zona del apoyo de la traviesa en el balasto bajo el carril, y compactan el balasto mediante una vibración dinámica de las picas de bateo entre las picas de bateo opuestas que pueden aproximarse entre sí. Las unidades de bateo pueden batear una, dos o más traviesas en un ciclo de trabajo (documento DE 24 24 829 A ). De acuerdo con las enseñanzas del documento EP 1 653 003 A2 , los accionamientos de aproximación que actúan como accionamientos lineales están diseñados de tal manera, que no sólo generan un movimiento de aproximación lineal, sino que también generan simultáneamente la vibración necesaria para las picas de bateo, de una manera conocida del documento AT 339358 , EP 0331 956 o US 4068595 . De este modo, se pueden prefijar la velocidad de aproximación, la amplitud de oscilación, su forma y su frecuencia.
Los movimientos de una unidad de bateo comprenden la inmersión vertical de las picas de bateo en el balasto, el movimiento de aproximación durante el cual los extremos de las picas de bateo se cierran entre sí y la oscilación dinámica superpuesta que provoca la compactación real de los granos de balasto. Se sabe que para el movimiento de aproximación se utilizan cilindros hidráulicos, que están conectados mediante bielas a un árbol de vibración con excentricidad y que superponen la oscilación vibratoria al movimiento de aproximación (documento AT 369 455 B ). Estos árboles de vibración y bielas se apoyan a través de rodamientos, que requieren un costoso mantenimiento periódico. Otras soluciones conocidas utilizan la excitación lineal mediante cilindros hidráulicos. Dos cilindros hidráulicos están acoplados mecánicamente en serie. Uno de los cilindros hidráulicos realiza el movimiento de aproximación y el otro el movimiento vibratorio. La magnitud de la oscilación resultante se determina mecánicamente y por la excitación hidráulica. La magnitud de la amplitud no se puede ajustar libremente.
Se sabe que las frecuencias de bateo óptimas para la compactación se sitúan entre 25-40 Hz, en donde una penetración de las picas de bateo en el balasto es más fácil a frecuencias más altas, porque sólo se produce un choque de hundimiento menor, reduciendo así la carga sobre los puntos de apoyo del conjunto de picas de bateo.
Las unidades de bateo que se utilizan hoy en día tienen unos requisitos de mantenimiento muy elevados y costosos. Normalmente, las unidades se revisan y mantienen, al menos parcialmente, cada temporada. Después de una o dos revisiones, las unidades deben ser sustituidas por otras nuevas. Además de esto, se sabe que las unidades de bateo se equipan con árboles de vibración giratorios con volante de inercia, para que la frecuencia no disminuya demasiado conforme aumenta la compactación del balasto. También se sabe que la amplitud disminuye debido a la elasticidad de las mangueras hidráulicas al accionar los cilindros de aproximación y, por lo tanto, el efecto de compactación disminuye. Se sabe por diversas investigaciones que las amplitudes de bateo descendentes perjudican la compactación y también reducen la penetración en el balasto.
La invención se basa, por tanto, en la tarea de perfeccionar unidades de bateo del tipo descrito al principio por medios sencillos, de tal manera que la estabilidad del accionamiento de vibración aumente considerablemente.
La invención resuelve la tarea impuesta, por medio de que la activación de los cilindros hidráulicos tiene lugar en función de la señal del sensor de desplazamiento y las válvulas de control de los cilindros hidráulicos están dispuestas directamente en el cilindro hidráulico. De acuerdo con la invención, se utiliza un único cilindro hidráulico común para el movimiento de aproximación y el movimiento de vibración de al menos una pica de bateo (opcionalmente también de una pluralidad de picas de bateo accionadas sincrónicamente de una pluralidad de pares de picas de bateo). Asociado al cilindro hidráulico hay un transductor que, por ejemplo, detecta siempre la posición exacta del pistón hidráulico. Como no hay piezas giratorias en la etapa de potencia del accionamiento, la estabilidad del accionamiento de vibración mejora considerablemente en el caso de la estructura más sencilla.
Para el accionamiento de los cilindros hidráulicos están previstas unas válvulas de control de cilindros hidráulicos, en particular servoválvulas o válvulas proporcionales, que están dispuestas directamente en el cilindro hidráulico. Los conductos hidráulicos deben ser lo más cortos posible para que la elasticidad, el efecto de almacenamiento (amortiguación) de las mangueras hidráulicas bajo la carga de choque, se mantenga baja. Los requisitos normales son amplitudes de 3-6 mm en los extremos de las picas de bateo a una frecuencia máxima de 50 Hz. Las amplitudes de compactación cercanas al límite superior son más adecuadas para el balasto suelto (después de la limpieza y renovación de la vía o de la construcción de una vía nueva), por ejemplo.
Se obtienen unas relaciones constructivas especialmente robustas, es decir, menos susceptibles a fallos y sencillas, cuando el sensor de desplazamiento y el cilindro hidráulico forman una unidad constructiva y el sensor de desplazamiento está integrado en particular en el cilindro hidráulico.
Para el bateo, la posición real del cilindro hidráulico es detectada por el sensor de desplazamiento, instalado en el cilindro hidráulico o montado externamente. Se puede utilizar cualquier sensor de medición adecuado que cumpla la función. La posición detectada se compara con una posición nominal, por ejemplo, y la respectiva válvula de activación del cilindro hidráulico se activa de acuerdo con la diferencia, para lo cual está previsto un sistema de control o de regulación. De este modo, la posición de los cilindros hidráulicos puede ser preajustada o regulada por un sistema de control/regulación en función de las señales de los sensores de desplazamiento, en donde puede superponerse una oscilación, en particular, a un movimiento de aproximación lineal de los cilindros hidráulicos.
El sistema de control/regulación prefija la oscilación, la amplitud de oscilación y la frecuencia de oscilación, en función de la posición en altura y aproximación de los extremos de las picas de bateo. La posición nominal se prefija mediante una curva de señal eléctrica. Para ello, por ejemplo, se preestablece una tensión linealmente creciente (rampa) para un movimiento de aproximación lineal. La anchura de apertura de la unidad de bateo, la distancia entre los extremos de las picas de bateo de un par de ellas, corresponde aquí a una determinada tensión predeterminada. La oscilación, a su vez, corresponde a una tensión alterna superpuesta a la tensión de aproximación. La amplitud de la tensión alterna corresponde entonces a la amplitud de la vibración y la frecuencia de la tensión alterna a la frecuencia de bateo.
Las principales ventajas de la invención son el modo constructivo sencillo, que no requiere rodamientos, bielas y apoyos de bielas propensos al desgaste del acoplamiento de los cilindros de aproximación al árbol de vibración, y no requiere un volante de inercia. Además de esto, la anchura de apertura de la unidad de bateo, es decir, la distancia entre los extremos de las picas de bateo, es ajustable de forma continua y se puede preseleccionar libremente la frecuencia de bateo sin problemas, por ejemplo, una inmersión de las picas con 50 Hz para un bajo choque de inmersión y una compresión con 35 Hz en posición de trabajo de las picas para reducir el desgaste y el ruido. El ajuste continuo de la amplitud de bateo y su forma de señal (cuadrada, sinusoidal, triangular, en diente de sierra) permite una adaptación óptima a las condiciones respectivas de la superestructura. Si se dispone de un circuito de regulación, el movimiento de bateo se reajusta automáticamente mediante el circuito de control en caso de cambios de resistencia, asegurando así el mantenimiento de las amplitudes y frecuencias de bateo deseadas.
Habitualmente, el sistema de control/regulación prefija el recorrido de aproximación. Sin embargo, si el balasto ya está muy compactado, el movimiento real se desviará inevitablemente del movimiento nominal. Para poder compactar entonces aún así el balasto de forma selectiva, es conveniente que el sistema de control/regulación prefije la oscilación, la amplitud de oscilación y la frecuencia de oscilación en función de la presión del cilindro, que se mide en particular mediante un sensor de presión. De este modo, la medición de la presión en el cilindro hidráulico puede servir para sacar conclusiones sobre la compactación del lecho de balasto.
Con la invención, son posibles diferentes modos de funcionamiento de las unidades de bateo o de los sistemas de pica única, como en particular diferentes frecuencias, diferentes amplitudes y similares para diferentes picas de bateo. El registro de los recorridos reales y de los recorridos nominales de la unidad de bateo es posible de manera sencilla mediante el registro de valores medidos, lo que permite un control de calidad de la compactación lograda. Esto también permite hacer afirmaciones sobre el estado del lecho de balasto (suelto, encostrado, sucio). Ante un cambio en las condiciones del lecho de balasto puede reaccionarse de forma inmediata y automática. Por ejemplo, en un lecho de balasto suelto, la velocidad de aproximación podría aumentarse al principio y la amplitud también. Si el lastre se vuelve más denso debido al bateo, la amplitud y la frecuencia pueden reajustarse continuamente.
En el dibujo se muestra, a modo de ejemplo, el objeto de la invención. Aquí muestran
la figura 1 una vista lateral parcialmente cortada de una unidad de bateo según la invención y
la figura 2 un diagrama para representar la posición de aproximación de las herramientas de bateo.
Una unidad de bateo 1 para una máquina bateadora de vías comprende, entre otras cosas, pares de herramientas de bateo con herramientas de bateo 3, que están dispuestas sobre un soporte 2 y configuradas como palancas oscilantes, cuyos extremos inferiores de la pica de bateo 5, destinados a la inmersión en un lecho de balasto 4, pueden ser accionados en sentidos opuestos por un accionamiento de oscilación 6 y pueden aproximarse hidráulicamente entre sí, con un recorrido de aproximación s. El carro 2 es guiado de forma ajustable en altura en un bastidor de la unidad de bateo 7 con unas guías 8, y puede desplazarse a la posición en altura deseada mediante un cilindro de ajuste 9. Las herramientas de bateo 3 están diseñadas como palancas de dos brazos, que se montan de forma basculante en el soporte 2. Un brazo de la respectiva herramienta de bateo 3 está formado por una pica de bateo 10 y un cilindro hidráulico 11 se engrana en el otro brazo, que por el otro extremo está montado a su vez en el soporte 2.
A cada una de las herramientas de bateo 3 de un par de herramientas de bateo se le asigna un cilindro hidráulico 11 y un sensor de desplazamiento 12 para determinar la posición del cilindro hidráulico, formando los cilindros hidráulicos 11 el accionamiento de aproximación así como el accionamiento de oscilación para las picas de bateo 10, y teniendo lugar
la activación de los cilindros hidráulicos 11 en función de la señal del sensor de desplazamiento. De esta manera, el sensor de desplazamiento 12 puede utilizarse siempre para determinar la posición exacta de la carrera del cilindro hidráulico 11, es decir, la distancia entre sus dos puntos de articulación, en un extremo en la herramienta de bateo 3 y el otro en el soporte 2. En el ejemplo de realización, el sensor de desplazamiento 12 y el cilindro hidráulico 11 forman una unidad constructiva y el sensor de desplazamiento 12 está integrado en el cilindro hidráulico 11.
Unas válvulas de activación de los cilindros hidráulicos 13, en particular unas servoválvulas o válvulas proporcionales, están previstas para el accionamiento de los cilindros hidráulicos, y están dispuestas directamente en el cilindro hidráulico 11. Los conductos de alimentación del sistema hidráulico, es decir, los conductos de la bomba y los conductos del depósito, no se muestran en aras de la claridad. El suministro de energía hidráulica a la unidad de bateo se realiza mediante una unidad hidráulica habitual.
La posición del cilindro hidráulico puede ser preajustada por un sistema de control/regulación 14 en función de las señales del sensor de desplazamiento. Para ello, el sistema de control/regulación 14 está conectado a las válvulas de activación del cilindro hidráulico 13 a través de líneas de control 15 y a los sensores de desplazamiento 12 a través de líneas de medición 16. El sistema de control/regulación 14 puede preajustar la oscilación, es decir, la amplitud de oscilación y la frecuencia de oscilación, en función de la altura h y la posición de aproximación s de las picas de bateo 10. La aproximación s y la excitación de oscilación de las picas de bateo 10 se lleva a cabo por lo tanto mediante un cilindro hidráulico, en donde está previsto un cilindro hidráulico 11 para cada pica de bateo 10 o, alternativamente, se puede prever un cilindro hidráulico 11 para una pluralidad de picas de bateo 10 que deben moverse de forma sincronizada. En la Fig. 2 se muestra que una oscilación puede superponerse a un movimiento de aproximación lineal de los cilindros hidráulicos 11.
Claims (7)
1. - Unidad de bateo (1) para una máquina bateadora de vías, que tiene pares de herramientas de bateo que están dispuestas en un soporte (2), están guiadas de forma ajustable verticalmente en un bastidor de la unidad de bateo y están configuradas como palancas oscilantes, cuyos extremos de las picas de bateo (5) inferiores, que están destinados a la inmersión en un lecho de balasto (4), son accionables en direcciones opuestas por medio de un accionamiento de oscilación (6) y pueden aproximarse hidráulicamente entre sí, en donde a cada una de las herramientas de bateo (3) de un par de herramientas de bateo se asignan un cilindro hidráulico (11), en donde los cilindros hidráulicos (11) forman el accionamiento de aproximación y también el accionamiento de oscilación (6) de las herramientas de bateo (3), y un sensor de desplazamiento (12) para determinar la posición del cilindro hidráulico, y en donde están previstas unas válvulas de activación del cilindro hidráulico (13) para accionar los cilindros hidráulicos (11), caracterizada porque los cilindros hidráulicos (11) se activan en función de la señal del sensor de desplazamiento, y porque las válvulas de activación del cilindro hidráulico (13) están dispuestas directamente en el cilindro hidráulico (11).
2. - Unidad de bateo según la reivindicación 1, caracterizada porque el sensor de desplazamiento (12) y el cilindro hidráulico (11) forman una unidad constructiva, y el sensor de desplazamiento (12) está integrado en particular en el cilindro hidráulico (11).
3. - Unidad de bateo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las válvulas de activación del cilindro hidráulico (13) son válvulas servo o proporcionales.
4. - Unidad de bateo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la posición del cilindro hidráulico puede prefijarse mediante un sistema de control/regulación (14) en función de las señales del sensor de desplazamiento.
5. - Unidad de bateo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque a un movimiento de aproximación lineal de los cilindros hidráulicos (11) se puede superponer una oscilación.
6. - Unidad de bateo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque el sistema de control/regulación (14) prefija la oscilación, la amplitud de oscilación y la frecuencia de oscilación en función de la posición en altura y la posición de aproximación (±h, ±s) de las picas de bateo.
7. - Unidad de bateo según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque el sistema de control/regulación (14) prefija la oscilación, la amplitud de oscilación y la frecuencia de oscilación, en función de la presión del cilindro medida, en particular, por un sensor de presión.
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