QS-650型清篩機拋砟原因分析及技術改造

趙廣苗

(中國神華軌道機械化維護分公司，天津 300457)

QS-650型清篩機是1996年我國引進奧地利普拉塞—陶伊爾公司RM80全斷面道砟清篩機技術研發的鐵路線路道砟清篩機械，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，使鐵路線路道砟的清潔度滿足道砟中粒徑＜25 mm的石砟顆粒質量不大于5%的要求，有效整治道床嚴重板結、臟污和翻漿冒泥等病害，清篩作業后，枕下清砟厚度一般不小于300 mm，臟污石砟經篩分裝置篩分后，粒徑在25～70 mm范圍內的清潔石砟(以下簡稱“道砟”)經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或物料運輸車內。

2013年4月份在神華鐵路沿線的大準鐵路十九溝—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—靈壽等區間進行機械清篩作業時，發現6臺QS-650清篩機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，嚴重時可能導致漲軌跑道或鋼軌斷裂，影響鐵路運輸生產和行車安全。為解決清篩機拋砟的問題，本文通過對清篩機挖掘裝置工作原理及作業方式，振動篩、溜槽(俗稱“U型槽”)和護罩等裝置的工作原理、結構和性能進行分析，查找拋砟的原因，制訂預防措施。

1 工作原理

1.1 QS-650型清篩機工作原理

QS-650型清篩機是由兩臺道依茨BF12L513C型風冷柴油機驅動、全液壓傳動的大型養路機械，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。作業時，清篩機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導槽輸送到振動篩進行篩分，篩分后清潔的道砟經道砟分配回填裝置回填到道床;碎砟、大石砟和污土經污土輸送裝置拋到線路一側或物料運輸車。

1.2 挖掘裝置工作原理與清篩作業方式

挖掘裝置安裝在兩臺轉向架間的車體中部，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。挖掘裝置由驅動液壓馬達、減速齒輪箱、挖掘鏈、水平導槽、上升導槽、下降導槽、護罩、調整油缸、攏砟板、防護板及道砟導流總成等組成。作業時，連接水平導槽和挖掘鏈，使挖掘鏈、鏈輪和支承在導槽上的角滾輪連成一個呈五邊形的封閉循環系統，液壓馬達通過減速齒輪箱驅動挖掘鏈輪帶動由82節扒板和82節中間鏈組成的挖掘鏈沿逆時針轉，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，經上升導槽和安裝在其上端的道砟導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，可根據道床阻力及工作進度要求進行調節和選擇。

清篩機作業時，道砟在經過道砟導流總成時，因道砟導流閘板(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的3種不同方式，即換砟作業(俗稱“全拋”)、部分換砟(俗稱“半拋”)和全清篩(俗稱“清篩”)。作業時，作業人員操縱電氣控制系統的開關控制道砟導流閘板在上升導槽中的位置來轉換3種清篩作業方式。

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

圖1 清篩機全拋作業道砟導流閘板位置

線路需進行部分換砟作業時，清篩機作業人員根據線路換砟量的大小，操縱道砟導流閘板油缸的電氣控制開關，使道砟導流閘板處于上升導槽內的適當位置，如圖2所示。開啟上升導槽底板上的部分導流孔，一部分臟污道砟經導流孔落到主污土帶，經回轉污土帶拋出;另一部分臟污道砟被拋到振動篩前端左側經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 清篩機部分換砟作業時道砟導流閘板位置

清篩機全清篩作業時，操縱道砟導流閘板油缸的控制開關到上位，使活塞桿全部伸出，如圖3所示。道砟導流閘板上升到上升導槽的最上端，完全關閉上升導槽底板上的導流孔，使挖出的臟污道砟全部拋到振動篩的右側，經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，經回轉污土帶拋出。

圖3 清篩機全清篩作業道砟導流閘板位置

1.3 振動篩工作原理

清篩作業時，挖掘鏈挖出臟污的道砟經上升導槽上端的道砟導流閘板輸送到振動篩進行篩分。道砟通過振動篩的三層篩網篩分后經道砟分配回填裝置回填到道床;碎砟和污土經下層篩網落到主污土帶，大石砟經上層下端的溜槽落到主污土帶，然后經回轉污土帶拋到線路一側或物料運輸車。

振動篩是臟污道砟篩分裝置的主要工作機構，由篩箱、筒式激振器、篩網、道砟導流裝置、溜槽和后墻等組成。作業時液壓馬達帶動筒式激振器驅動振動篩以9.5 mm振幅和19 Hz頻率振動，使篩網上的臟污道砟受到振動后將小于各層篩網網孔的道砟、碎砟、砂和污土通過篩孔落到下一層篩網篩分，大石砟通過上層篩網下端的溜槽落到主污土帶，清潔的粒徑符合要求的道砟經中層、下層篩網和振動篩后墻、側墻與溜槽間形成的導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、振動篩后墻和側墻間形成的道砟導流孔

QS-650清篩機振動篩有三層篩網，篩網的有效面積達到25 m2，篩網網孔為方孔，開孔率達到總篩網面積的70%，自上而下網孔尺寸分別為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。其中篩網是振動篩的主要構件，具有強度足夠、有效面積大、篩網孔不易堵塞、道砟運動時與篩網孔相遇的概率高等特點。

1.4 護罩工作原理

護罩由固定部分、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槽、下降導槽頂部和驅動齒輪箱體連接處，是防止道砟、污土飛濺和將欲清篩道砟引入振動篩的裝置。清篩作業時，操縱護罩活動蓋板控制油缸，收回活塞桿打開護罩活動蓋板，使石砟全部進入振動篩。

2 工作裝置性能檢查

為查明清篩機作業拋砟量大的原因，中國神華軌道機械化維護分公司相關人員會同肅寧工務機械段和府谷工務機械段的設備技術主管、清篩隊技術主管、操作人員同時對8臺QS-650清篩機從臟污道砟的挖掘、輸送、篩分和清潔道砟的回填全過程所經工作裝置的工作狀況進行全面監控，檢查其工作性能的良好性和可靠性。

2.1 道砟導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)道砟導流閘板油缸控制開關使活塞桿伸縮，檢查道砟導流閘板在導槽滑道內移動的靈活性，能否完全關閉上升導槽底板上的導流孔，道砟導流板有無破損和磨耗超限等，經檢查該裝置性能良好。

2.2 護罩工作性能

操縱U169箱上b635(或U170箱上b636)護罩活動蓋板油缸控制開關，使活塞桿收縮，檢查護罩活動蓋板是否達到最大位以使道砟進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。在檢查中發現府谷機械段020103#和020104#清篩機護罩活動蓋板內部的擋砟板64.08.8291和橡膠板64.08.8292、護罩擋板 64.08.8289和橡膠板64.08.8290、下降側擋板64.08.8252及第1層篩網上端直立擋板磨損嚴重，有的擋板已經損壞失去作用，導致部分道砟未經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和溜槽有無破損，各層篩網孔有無堵塞，振動頻率能否達到使用要求。在檢查中發現各清篩機振動篩的上層篩網部分網孔有堵塞，上層篩網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象，部分石砟經溜槽落到主污土輸送帶隨污土拋出，如圖5所示。肅寧工務機械段在檢查篩網孔徑時發現下層篩網孔徑為35 mm×35 mm，比標準篩網大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時19 Hz的要求。

圖5 清篩作業中溜槽附近帶孔板上堆積的道砟

2.4 作業走行和挖掘鏈速度的選擇

QS-650清篩機作業走行速度可在0～1 km/h范圍內無級變速，挖掘鏈的線速度可選擇2.0，2.6，2.8或3.6 m/s。在清篩作業中，在道床道砟量較多或預卸道砟地段，通過適當降低走行速度和挖掘鏈速度，減少挖掘臟污道砟的數量，使輸送到振動篩的道砟量適當減少。進入溜槽的道砟數量有所減少，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，對滯留的道砟進行了多次分析，大部分石砟粒徑符合標準，但不易從帶孔板上的網孔通過，造成滯留堆積。當石砟堆積到一定程度，部分石砟便通過溜槽拋出。根據對滯留石砟粒徑的統計分析，對府谷工務機械段020103#清篩機帶孔板上網孔擴大改造后，石砟在溜槽附近無滯留現象，但仍有部分道砟進入溜槽拋出。經過多次增加溜槽與帶孔板間的高度試驗，最終達到阻止道砟進入溜槽的目的。

由以上分析可知，清篩機拋砟為帶孔板上網孔小和溜槽與帶孔板間的高度低所致。

4 技術改造

對府谷工務機械段020103#清篩機進行了帶孔板網孔擴大和溜槽高度增大技術改造試驗，基本解決了清篩機拋砟問題，效果明顯，在此基礎上對其余7臺清篩機進行了技術改造。

1)擴大帶孔板上網孔，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，阻止道砟進入溜槽的通道，如圖6所示。

圖6 清篩機振動篩上的溜槽及帶孔板改造后

通過擴大帶孔板上的網孔和增大溜槽高度的技術改造，經過一段時間的清篩作業檢驗，清篩機拋砟現象得到控制，效果明顯。

5 預防措施

為長效控制清篩作業的拋砟現象，減少拋砟量，確保各工作裝置技術狀態、性能良好，提出以下預防措施:

1)定期檢查道砟導流閘板總成工作性能，檢查道砟導流閘板在上升導槽內移動的靈活性，要求無卡滯、停留位置準確。發現道砟導流閘板出現破損、磨耗超限和變形時，應及時更換或修復，確保道砟導流閘板能根據清篩作業的需求控制導流孔的大小。

2)定期檢查護罩裝置活動蓋板，在作業中監控活動蓋板，使其始終處于全打開位置，護罩能引導道砟進入振動篩，無道砟飛濺現象。發現其內部耐磨板和橡膠板等部件破損和磨耗超限時，應及時更換或修復。

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

4)檢查兩層篩網間的溜槽，發現破損及時修復，以防中層和下層篩網上的符合標準的道砟經破損處進入溜槽，隨污土拋出。

5)提高作業人員操作技能，根據不同作業地段的線路技術狀態，控制作業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到最佳配合，確保篩分效果。

6)在清篩機作業過程中，操作人員應隨時監控振動篩驅動壓力，當發現壓力異常時，應降低作業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到要求。

7)選擇適當的作業速度，為使清篩機充分發揮其工作效率，作業時應選擇合適篩網作業速度，經驗表明在挖掘鏈驅動液壓系統中壓力保持在20 MPa時，能獲得最佳的作業效率。

8)清篩機在作業中須始終保持振動篩處于水平狀態，尤其是在曲線地段上應隨時調節振動篩的調平裝置，并檢查導板的磨損情況。

6 結語

通過對QS-650型清篩機拋砟原因的分析，采取了擴大帶孔板上的網孔和增大溜槽高度的技術改造措施。實踐證明，改造后不僅減少了人工均砟的作業量，提高了道砟的利用率，而且還能提高后續搗固車的作業效率，減少因道床缺少道砟導致的施工延點，對防止線路脹軌跑道和斷軌現象的發生，確保鐵路行車安全和運輸生產暢通起到一定的作用。

雖然通過對清篩機工作原理的分析，查找出了拋砟的一些原因，但導致清篩機拋砟的原因是多方面的，因此當清篩機在作業中發生拋砟現象時，操作人員須有針對性地對清篩機的篩網、溜槽和道砟導流閘板總成等裝置進行全面檢查，查找問題根源所在并及時處理，使清篩作業后的道砟利用率達到最大化。

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