QS-650型清篩機(jī)拋砟原因分析及技術(shù)改造

趙廣苗

(中國神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司，天津 300457)

QS-650型清篩機(jī)是1996年我國引進(jìn)奧地利普拉塞—陶伊爾公司RM80全斷面道砟清篩機(jī)技術(shù)研發(fā)的鐵路線路道砟清篩機(jī)械，用于鐵路線路有砟道床道砟不潔度(按重量)超過30%時的破底清篩作業(yè)，使鐵路線路道砟的清潔度滿足道砟中粒徑＜25 mm的石砟顆粒質(zhì)量不大于5%的要求，有效整治道床嚴(yán)重板結(jié)、臟污和翻漿冒泥等病害，清篩作業(yè)后，枕下清砟厚度一般不小于300 mm，臟污石砟經(jīng)篩分裝置篩分后，粒徑在25～70 mm范圍內(nèi)的清潔石砟(以下簡稱“道砟”)經(jīng)道砟回填裝置回填到道床上，粒徑＜25 mm的石砟(以下簡稱“碎砟”)、粒徑＞85 mm石砟(以下簡稱“大石砟”)和污土由污土輸送帶輸送到線路一側(cè)或物料運(yùn)輸車內(nèi)。

2013年4月份在神華鐵路沿線的大準(zhǔn)鐵路十九溝—北黃土坡、前石門—缸房夭、神朔鐵路保德—王家寨、朔黃鐵路三汲—靈壽等區(qū)間進(jìn)行機(jī)械清篩作業(yè)時，發(fā)現(xiàn)6臺QS-650清篩機(jī)篩出的污土中含有較多道砟(以下簡稱“拋砟”)，造成了資源浪費(fèi)，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致漲軌跑道或鋼軌斷裂，影響鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)和行車安全。為解決清篩機(jī)拋砟的問題，本文通過對清篩機(jī)挖掘裝置工作原理及作業(yè)方式，振動篩、溜槽(俗稱“U型槽”)和護(hù)罩等裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析，查找拋砟的原因，制訂預(yù)防措施。

1 工作原理

1.1 QS-650型清篩機(jī)工作原理

QS-650型清篩機(jī)是由兩臺道依茨BF12L513C型風(fēng)冷柴油機(jī)驅(qū)動、全液壓傳動的大型養(yǎng)路機(jī)械，利用挖掘鏈上的扒指切割道床上的道砟與道砟振動篩分的原理來工作。其工作裝置主要有挖掘裝置、篩分裝置、道砟分配回填裝置、污土輸送裝置和起撥道裝置等。作業(yè)時，清篩機(jī)在鐵道線路上低速行駛，通過穿入軌排下部呈五邊形封閉的挖掘鏈，靠扒指將臟污的道砟從軌枕底下挖起經(jīng)導(dǎo)槽輸送到振動篩進(jìn)行篩分，篩分后清潔的道砟經(jīng)道砟分配回填裝置回填到道床;碎砟、大石砟和污土經(jīng)污土輸送裝置拋到線路一側(cè)或物料運(yùn)輸車。

1.2 挖掘裝置工作原理與清篩作業(yè)方式

挖掘裝置安裝在兩臺轉(zhuǎn)向架間的車體中部，主要功用是將臟污道砟挖掘出來，并提升和輸送到振動篩上。挖掘裝置由驅(qū)動液壓馬達(dá)、減速齒輪箱、挖掘鏈、水平導(dǎo)槽、上升導(dǎo)槽、下降導(dǎo)槽、護(hù)罩、調(diào)整油缸、攏砟板、防護(hù)板及道砟導(dǎo)流總成等組成。作業(yè)時，連接水平導(dǎo)槽和挖掘鏈，使挖掘鏈、鏈輪和支承在導(dǎo)槽上的角滾輪連成一個呈五邊形的封閉循環(huán)系統(tǒng)，液壓馬達(dá)通過減速齒輪箱驅(qū)動挖掘鏈輪帶動由82節(jié)扒板和82節(jié)中間鏈組成的挖掘鏈沿逆時針轉(zhuǎn)，靠每個扒板上安裝的5個扒指(第1扒指與第5扒指間距約為250 mm)將道砟從軌枕下挖出，經(jīng)上升導(dǎo)槽和安裝在其上端的道砟導(dǎo)流總成輸送到振動篩。挖掘鏈有2.0，2.6，2.8，3.6 m/s共4種線速度，可根據(jù)道床阻力及工作進(jìn)度要求進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇。

清篩機(jī)作業(yè)時，道砟在經(jīng)過道砟導(dǎo)流總成時，因道砟導(dǎo)流閘板(俗稱“抽砟板”)所開啟的位置不同，輸入振篩和流入主污土輸送帶的道砟量便不同，從而決定了清篩作業(yè)的3種不同方式，即換砟作業(yè)(俗稱“全拋”)、部分換砟(俗稱“半拋”)和全清篩(俗稱“清篩”)。作業(yè)時，作業(yè)人員操縱電氣控制系統(tǒng)的開關(guān)控制道砟導(dǎo)流閘板在上升導(dǎo)槽中的位置來轉(zhuǎn)換3種清篩作業(yè)方式。

道砟導(dǎo)流閘板總成是由安裝在上升導(dǎo)槽上端的道砟導(dǎo)流閘板、控制油缸和電氣控制系統(tǒng)等組成的。在清篩機(jī)換砟作業(yè)時，通過操縱道砟導(dǎo)流閘板油缸的電氣控制開關(guān)到下位，使油缸活塞桿全部縮回，如圖1所示。道砟導(dǎo)流閘板下降到上升導(dǎo)槽的最下位，全部打開上升導(dǎo)槽底板上的導(dǎo)流孔，挖出的臟污道砟全部經(jīng)導(dǎo)流孔落到主污土帶上，經(jīng)回轉(zhuǎn)污土帶拋出，而不進(jìn)入振動篩進(jìn)行篩分。

圖1 清篩機(jī)全拋?zhàn)鳂I(yè)道砟導(dǎo)流閘板位置

線路需進(jìn)行部分換砟作業(yè)時，清篩機(jī)作業(yè)人員根據(jù)線路換砟量的大小，操縱道砟導(dǎo)流閘板油缸的電氣控制開關(guān)，使道砟導(dǎo)流閘板處于上升導(dǎo)槽內(nèi)的適當(dāng)位置，如圖2所示。開啟上升導(dǎo)槽底板上的部分導(dǎo)流孔，一部分臟污道砟經(jīng)導(dǎo)流孔落到主污土帶，經(jīng)回轉(zhuǎn)污土帶拋出;另一部分臟污道砟被拋到振動篩前端左側(cè)經(jīng)篩分后回填到道床上，碎石、大石砟和污土落到主污土帶拋出。

圖2 清篩機(jī)部分換砟作業(yè)時道砟導(dǎo)流閘板位置

清篩機(jī)全清篩作業(yè)時，操縱道砟導(dǎo)流閘板油缸的控制開關(guān)到上位，使活塞桿全部伸出，如圖3所示。道砟導(dǎo)流閘板上升到上升導(dǎo)槽的最上端，完全關(guān)閉上升導(dǎo)槽底板上的導(dǎo)流孔，使挖出的臟污道砟全部拋到振動篩的右側(cè)，經(jīng)振動篩篩分后回填到道床，碎石、大石砟和污土落到主污土帶，經(jīng)回轉(zhuǎn)污土帶拋出。

圖3 清篩機(jī)全清篩作業(yè)道砟導(dǎo)流閘板位置

1.3 振動篩工作原理

清篩作業(yè)時，挖掘鏈挖出臟污的道砟經(jīng)上升導(dǎo)槽上端的道砟導(dǎo)流閘板輸送到振動篩進(jìn)行篩分。道砟通過振動篩的三層篩網(wǎng)篩分后經(jīng)道砟分配回填裝置回填到道床;碎砟和污土經(jīng)下層篩網(wǎng)落到主污土帶，大石砟經(jīng)上層下端的溜槽落到主污土帶，然后經(jīng)回轉(zhuǎn)污土帶拋到線路一側(cè)或物料運(yùn)輸車。

振動篩是臟污道砟篩分裝置的主要工作機(jī)構(gòu)，由篩箱、筒式激振器、篩網(wǎng)、道砟導(dǎo)流裝置、溜槽和后墻等組成。作業(yè)時液壓馬達(dá)帶動筒式激振器驅(qū)動振動篩以9.5 mm振幅和19 Hz頻率振動，使篩網(wǎng)上的臟污道砟受到振動后將小于各層篩網(wǎng)網(wǎng)孔的道砟、碎砟、砂和污土通過篩孔落到下一層篩網(wǎng)篩分，大石砟通過上層篩網(wǎng)下端的溜槽落到主污土帶，清潔的粒徑符合要求的道砟經(jīng)中層、下層篩網(wǎng)和振動篩后墻、側(cè)墻與溜槽間形成的導(dǎo)流孔落到道砟分配回填裝置回填到道床，如圖4所示。

圖4 溜槽與篩網(wǎng)、振動篩后墻和側(cè)墻間形成的道砟導(dǎo)流孔

QS-650清篩機(jī)振動篩有三層篩網(wǎng)，篩網(wǎng)的有效面積達(dá)到25 m2，篩網(wǎng)網(wǎng)孔為方孔，開孔率達(dá)到總篩網(wǎng)面積的70%，自上而下網(wǎng)孔尺寸分別為85 mm×85 mm(76 mm ×76 mm)，55 mm ×55 mm(45 mm ×45 mm)，30 mm×30 mm(25 mm×25 mm)，適合通過20～70 mm粒徑的道砟，其最大篩分能力為650 m3/h。其中篩網(wǎng)是振動篩的主要構(gòu)件，具有強(qiáng)度足夠、有效面積大、篩網(wǎng)孔不易堵塞、道砟運(yùn)動時與篩網(wǎng)孔相遇的概率高等特點(diǎn)。

1.4 護(hù)罩工作原理

護(hù)罩由固定部分、活動部分、活動蓋板和油缸等組成，安裝在挖掘裝置上部與上升導(dǎo)槽、下降導(dǎo)槽頂部和驅(qū)動齒輪箱體連接處，是防止道砟、污土飛濺和將欲清篩道砟引入振動篩的裝置。清篩作業(yè)時，操縱護(hù)罩活動蓋板控制油缸，收回活塞桿打開護(hù)罩活動蓋板，使石砟全部進(jìn)入振動篩。

2 工作裝置性能檢查

為查明清篩機(jī)作業(yè)拋砟量大的原因，中國神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司相關(guān)人員會同肅寧工務(wù)機(jī)械段和府谷工務(wù)機(jī)械段的設(shè)備技術(shù)主管、清篩隊技術(shù)主管、操作人員同時對8臺QS-650清篩機(jī)從臟污道砟的挖掘、輸送、篩分和清潔道砟的回填全過程所經(jīng)工作裝置的工作狀況進(jìn)行全面監(jiān)控，檢查其工作性能的良好性和可靠性。

2.1 道砟導(dǎo)流閘板總成工作性能

操縱U169箱上 b617(或 U129箱上 b622、U130箱上b621、U74箱上b632、U75箱上b633)道砟導(dǎo)流閘板油缸控制開關(guān)使活塞桿伸縮，檢查道砟導(dǎo)流閘板在導(dǎo)槽滑道內(nèi)移動的靈活性，能否完全關(guān)閉上升導(dǎo)槽底板上的導(dǎo)流孔，道砟導(dǎo)流板有無破損和磨耗超限等，經(jīng)檢查該裝置性能良好。

2.2 護(hù)罩工作性能

操縱U169箱上b635(或U170箱上b636)護(hù)罩活動蓋板油缸控制開關(guān)，使活塞桿收縮，檢查護(hù)罩活動蓋板是否達(dá)到最大位以使道砟進(jìn)入振動篩的通道保持暢通，各磨耗板和橡膠板有無破損或磨耗超限。在檢查中發(fā)現(xiàn)府谷機(jī)械段020103#和020104#清篩機(jī)護(hù)罩活動蓋板內(nèi)部的擋砟板64.08.8291和橡膠板64.08.8292、護(hù)罩擋板 64.08.8289和橡膠板64.08.8290、下降側(cè)擋板64.08.8252及第1層篩網(wǎng)上端直立擋板磨損嚴(yán)重，有的擋板已經(jīng)損壞失去作用，導(dǎo)致部分道砟未經(jīng)過篩分裝置而直接漏到主污土輸送帶隨污土拋出，其他部件工作性能良好。

2.3 振動篩工作性能

檢查振動篩各層篩網(wǎng)和溜槽有無破損，各層篩網(wǎng)孔有無堵塞，振動頻率能否達(dá)到使用要求。在檢查中發(fā)現(xiàn)各清篩機(jī)振動篩的上層篩網(wǎng)部分網(wǎng)孔有堵塞，上層篩網(wǎng)下端溜槽附近型號為64.09.5589的帶孔板(以下簡稱“帶孔板”)上有石砟滯留并形成堆積現(xiàn)象，部分石砟經(jīng)溜槽落到主污土輸送帶隨污土拋出，如圖5所示。肅寧工務(wù)機(jī)械段在檢查篩網(wǎng)孔徑時發(fā)現(xiàn)下層篩網(wǎng)孔徑為35 mm×35 mm，比標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)大5～10 mm。其他部件工作性能良好，振動篩的振動頻率能滿足作業(yè)時19 Hz的要求。

圖5 清篩作業(yè)中溜槽附近帶孔板上堆積的道砟

2.4 作業(yè)走行和挖掘鏈速度的選擇

QS-650清篩機(jī)作業(yè)走行速度可在0～1 km/h范圍內(nèi)無級變速，挖掘鏈的線速度可選擇2.0，2.6，2.8或3.6 m/s。在清篩作業(yè)中，在道床道砟量較多或預(yù)卸道砟地段，通過適當(dāng)降低走行速度和挖掘鏈速度，減少挖掘臟污道砟的數(shù)量，使輸送到振動篩的道砟量適當(dāng)減少。進(jìn)入溜槽的道砟數(shù)量有所減少，也能起到減少拋砟量的效果。

3 原因分析

為查明溜槽附近石砟滯留堆積的原因，對滯留的道砟進(jìn)行了多次分析，大部分石砟粒徑符合標(biāo)準(zhǔn)，但不易從帶孔板上的網(wǎng)孔通過，造成滯留堆積。當(dāng)石砟堆積到一定程度，部分石砟便通過溜槽拋出。根據(jù)對滯留石砟粒徑的統(tǒng)計分析，對府谷工務(wù)機(jī)械段020103#清篩機(jī)帶孔板上網(wǎng)孔擴(kuò)大改造后，石砟在溜槽附近無滯留現(xiàn)象，但仍有部分道砟進(jìn)入溜槽拋出。經(jīng)過多次增加溜槽與帶孔板間的高度試驗(yàn)，最終達(dá)到阻止道砟進(jìn)入溜槽的目的。

由以上分析可知，清篩機(jī)拋砟為帶孔板上網(wǎng)孔小和溜槽與帶孔板間的高度低所致。

4 技術(shù)改造

對府谷工務(wù)機(jī)械段020103#清篩機(jī)進(jìn)行了帶孔板網(wǎng)孔擴(kuò)大和溜槽高度增大技術(shù)改造試驗(yàn)，基本解決了清篩機(jī)拋砟問題，效果明顯，在此基礎(chǔ)上對其余7臺清篩機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造。

1)擴(kuò)大帶孔板上網(wǎng)孔，將孔徑由85 mm×85 mm增大到100 mm×120 mm，減少滯留在溜槽附近的道砟。

2)增加溜槽高度，將溜槽與帶孔板間的高度由10 mm增高到60 mm，阻止道砟進(jìn)入溜槽的通道，如圖6所示。

圖6 清篩機(jī)振動篩上的溜槽及帶孔板改造后

通過擴(kuò)大帶孔板上的網(wǎng)孔和增大溜槽高度的技術(shù)改造，經(jīng)過一段時間的清篩作業(yè)檢驗(yàn)，清篩機(jī)拋砟現(xiàn)象得到控制，效果明顯。

5 預(yù)防措施

為長效控制清篩作業(yè)的拋砟現(xiàn)象，減少拋砟量，確保各工作裝置技術(shù)狀態(tài)、性能良好，提出以下預(yù)防措施:

1)定期檢查道砟導(dǎo)流閘板總成工作性能，檢查道砟導(dǎo)流閘板在上升導(dǎo)槽內(nèi)移動的靈活性，要求無卡滯、停留位置準(zhǔn)確。發(fā)現(xiàn)道砟導(dǎo)流閘板出現(xiàn)破損、磨耗超限和變形時，應(yīng)及時更換或修復(fù)，確保道砟導(dǎo)流閘板能根據(jù)清篩作業(yè)的需求控制導(dǎo)流孔的大小。

2)定期檢查護(hù)罩裝置活動蓋板，在作業(yè)中監(jiān)控活動蓋板，使其始終處于全打開位置，護(hù)罩能引導(dǎo)道砟進(jìn)入振動篩，無道砟飛濺現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部耐磨板和橡膠板等部件破損和磨耗超限時，應(yīng)及時更換或修復(fù)。

3)檢查保養(yǎng)時及時清除堵塞篩網(wǎng)孔的道砟，確保振動篩篩網(wǎng)的有效面積達(dá)到最大且道砟通過篩網(wǎng)孔的通過率達(dá)到最大。發(fā)現(xiàn)振動篩篩網(wǎng)破損或性能不良時，及時更換(尤其是下層篩網(wǎng))，確保各層篩網(wǎng)的篩分效果良好。

4)檢查兩層篩網(wǎng)間的溜槽，發(fā)現(xiàn)破損及時修復(fù)，以防中層和下層篩網(wǎng)上的符合標(biāo)準(zhǔn)的道砟經(jīng)破損處進(jìn)入溜槽，隨污土拋出。

5)提高作業(yè)人員操作技能，根據(jù)不同作業(yè)地段的線路技術(shù)狀態(tài)，控制作業(yè)走行速度和挖掘速度，使挖掘的臟污道砟量與振動篩的篩分能力達(dá)到最佳配合，確保篩分效果。

6)在清篩機(jī)作業(yè)過程中，操作人員應(yīng)隨時監(jiān)控振動篩驅(qū)動壓力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力異常時，應(yīng)降低作業(yè)走行速度和挖掘速度，確保振動篩的篩分效果，使清篩后的道砟清潔度達(dá)到要求。

7)選擇適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)速度，為使清篩機(jī)充分發(fā)揮其工作效率，作業(yè)時應(yīng)選擇合適篩網(wǎng)作業(yè)速度，經(jīng)驗(yàn)表明在挖掘鏈驅(qū)動液壓系統(tǒng)中壓力保持在20 MPa時，能獲得最佳的作業(yè)效率。

8)清篩機(jī)在作業(yè)中須始終保持振動篩處于水平狀態(tài)，尤其是在曲線地段上應(yīng)隨時調(diào)節(jié)振動篩的調(diào)平裝置，并檢查導(dǎo)板的磨損情況。

6 結(jié)語

通過對QS-650型清篩機(jī)拋砟原因的分析，采取了擴(kuò)大帶孔板上的網(wǎng)孔和增大溜槽高度的技術(shù)改造措施。實(shí)踐證明，改造后不僅減少了人工均砟的作業(yè)量，提高了道砟的利用率，而且還能提高后續(xù)搗固車的作業(yè)效率，減少因道床缺少道砟導(dǎo)致的施工延點(diǎn)，對防止線路脹軌跑道和斷軌現(xiàn)象的發(fā)生，確保鐵路行車安全和運(yùn)輸生產(chǎn)暢通起到一定的作用。

雖然通過對清篩機(jī)工作原理的分析，查找出了拋砟的一些原因，但導(dǎo)致清篩機(jī)拋砟的原因是多方面的，因此當(dāng)清篩機(jī)在作業(yè)中發(fā)生拋砟現(xiàn)象時，操作人員須有針對性地對清篩機(jī)的篩網(wǎng)、溜槽和道砟導(dǎo)流閘板總成等裝置進(jìn)行全面檢查，查找問題根源所在并及時處理，使清篩作業(yè)后的道砟利用率達(dá)到最大化。

［1］寇長青，宋慧京．全斷面枕底清篩機(jī)［M］．北京:中國鐵道出版社，1998．

［2］孔安田．QS-650型清篩機(jī)點(diǎn)動掛擋系統(tǒng)的改進(jìn)［J］．鐵道建筑，2008(9):114-117．

［3］中華人民共和國鐵道部．鐵運(yùn)［2006］146號 鐵路線路修理規(guī)則［S］．北京:中國鐵道出版社，2006．

［4］孔雪平．QS-650型全斷面道砟清篩機(jī)提速動力轉(zhuǎn)向架的研制［J］．鐵道建筑，2009(12):107-110．

［5］胡傳亮，高春雷，王發(fā)燈，等．非接觸障礙檢測技術(shù)在清篩機(jī)污土帶避障中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2013(3):121-124．