趙廣苗

(中國(guó)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(guó)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(shí)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(jiǎn)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(jiǎn)稱“碎砟”)、粒徑＞85 mm石砟(以下簡(jiǎn)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(shí)，發(fā)現(xiàn)6臺(tái)QS-650清篩機(jī)篩出的污土中含有較多道砟(以下簡(jiǎn)稱“拋砟”)，造成了資源浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)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(duì)清篩機(jī)挖掘裝置工作原理及作業(yè)方式，振動(dòng)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(tái)道依茨BF12L513C型風(fēng)冷柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)、全液壓傳動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(dòng)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(tái)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(dòng)篩上。挖掘裝置由驅(qū)動(dòng)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(shí)，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(gè)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(dòng)挖掘鏈輪帶動(dòng)由82節(jié)扒板和82節(jié)中間鏈組成的挖掘鏈沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)，靠每個(gè)扒板上安裝的5個(gè)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(dòng)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(shí)，道砟在經(jīng)過道砟導(dǎo)流總成時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(shí)，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(dòng)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(shí)道砟導(dǎo)流閘板位置

清篩機(jī)全清篩作業(yè)時(shí)，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(dòng)篩的右側(cè)，經(jīng)振動(dòng)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(dòng)篩工作原理

清篩作業(yè)時(shí)，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(dòng)篩進(jìn)行篩分。道砟通過振動(dòng)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(dòng)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(shí)液壓馬達(dá)帶動(dòng)筒式激振器驅(qū)動(dòng)振動(dòng)篩以9.5 mm振幅和19 Hz頻率振動(dòng)，使篩網(wǎng)上的臟污道砟受到振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)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(dòng)部分、活動(dòng)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(dòng)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(dòng)篩的裝置。清篩作業(yè)時(shí)，操縱護(hù)罩活動(dòng)蓋板控制油缸，收回活塞桿打開護(hù)罩活動(dòng)蓋板，使石砟全部進(jìn)入振動(dòng)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(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司相關(guān)人員會(huì)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(duì)技術(shù)主管、操作人員同時(shí)對(duì)8臺(tái)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(dòng)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(dòng)蓋板油缸控制開關(guān)，使活塞桿收縮，檢查護(hù)罩活動(dòng)蓋板是否達(dá)到最大位以使道砟進(jìn)入振動(dòng)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(dòng)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(dòng)篩工作性能

檢查振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(hào)為64.09.5589的帶孔板(以下簡(jiǎn)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(shí)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(dòng)篩的振動(dòng)頻率能滿足作業(yè)時(shí)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(jí)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(dòng)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(duì)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(duì)滯留石砟粒徑的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)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(duì)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(duì)其余7臺(tái)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(dòng)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(shí)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(zhǎng)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(dòng)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(shí)，應(yīng)及時(shí)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(dòng)蓋板，在作業(yè)中監(jiān)控活動(dòng)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(dòng)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(shí)，應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)。

3)檢查保養(yǎng)時(shí)及時(shí)清除堵塞篩網(wǎng)孔的道砟，確保振動(dòng)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(dòng)篩篩網(wǎng)破損或性能不良時(shí)，及時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)監(jiān)控振動(dòng)篩驅(qū)動(dòng)壓力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力異常時(shí)，應(yīng)降低作業(yè)走行速度和挖掘速度，確保振動(dòng)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(shí)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(dòng)液壓系統(tǒng)中壓力保持在20 MPa時(shí)，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(dòng)篩處于水平狀態(tài)，尤其是在曲線地段上應(yīng)隨時(shí)調(diào)節(jié)振動(dòng)篩的調(diào)平裝置，并檢查導(dǎo)板的磨損情況。

6 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，操作人員須有針對(duì)性地對(duì)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(shí)處理，使清篩作業(yè)后的道砟利用率達(dá)到最大化。

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