FR2666357A1 - Ballast tamping unit for a railway track, of the type using forced vibration - Google Patents

Abstract

The invention relates to a ballast tamping unit for a railway track, of the type using forced vibration. This unit comprises a pair of vibrating beaters which are arranged on either side of a sleeper. The vibration-generating device includes a shaft (22) bearing an unbalanced device which can rotate in bearings of the said chassis. The tamping unit is characterised in that two flywheels (23, 24) are mounted axially offset on the rotary shaft (22) in that a body (25) forming an imbalance is incorporated, off-centre, into each flywheel (23, 24), in that the clamping device comprises a single hydraulic jack (21) mounted between the beater-holder arms (13) above the said shaft (22) and in that a synchronisation bar (35) joins the two beater-holder arms (13), so as to impart angular movements, of the same magnitude but in opposite directions, to them and passes tangentially above the shaft (22) between the two flywheels (23, 24). The invention can be used for treatment in the railway field.

Description

L'invention a pour objet une unité de bourrage de ballast d'une voie ferrée, du type à vibration forcée comprenant au moins une paire de battes qui sont disposées de part et d'autre d'une traverse, susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibrations et d'un mouvement de serrage en direction de la traverse, sous l'effet d'un dispositif de serrage, et montées pivotantes sur un châssis, par l'intermédiaire de bras porte-batte, suspendu à un support d'une machine de bourrage et susceptible d'effectuer un mouvement de montée et de descente pour assurer la pénétration des battes dans le ballast, le dispositif générateur de vibrations comportant un arbre porteur d'un dispositif à balourd, rotatif dans des paliers dudit châssis. The subject of the invention is a ballast tamping unit of a railroad, of the forced vibration type comprising at least one pair of bats which are arranged on either side of a cross member, capable of vibrating under the effect of a device generating vibrations and of a clamping movement in the direction of the cross member, under the effect of a clamping device, and pivotally mounted on a frame, by means of bat-support arms, suspended to a support of a tamping machine and capable of carrying out an up and down movement to ensure the penetration of the bats in the ballast, the vibration generating device comprising a shaft carrying an unbalanced device, rotating in bearings of said chassis.

Des unités de bourrage de ce type sont déjà connues. Elles présentent de nombreux avantages, par exemple ceux d'avoir une structure simple, donc pas coûteuse et un fonctionnement relativement silencieux et de nécessiter peu de maintenance. Par contre elles présentent l'inconvénient d'un rendement limité dû à la difficulté, considérée jusqu'à présent comme étant inhérente à la structure de ces unités, d'obtenir des amplitudes de vibration plus grandes que 2 mm. En effet, il s'est avéré nécessaire que l'amplitude de la vibration mesurée à une batte soit maintenue dans des valeurs entre 2 et 5 mm pour que la vitesse de pénétration soit correcte.Si l'amplitude de vibration est inférieure à 2 mm, la pénétration des battes dans le ballast est très lente, voire difficile. I1 faut alors augmenter fortement la force de pénétration statique fournie généralement par un vérin hydraulique, en introduisant ainsi les contraintes qui nuiront à la fiabilité de l'unité de bourrage. D'autre part, pour assurer une bonne capacité de compacter le ballast, il convient de maintenir pendant la phase de serrage une fréquence de vibration d'au moins 45 Hz, valeur qui correspond approximativement à la fréquence propre du ballast. Les cailloux étant excités à cette fréquence, ils peuvent alors s'imbriquer parfaitement les uns par rapport aux autres, en créant ainsi une zone bien compactée.Or, pour que cette fréquence soit maintenue, il est impératif que le dispositif générateur des vibrations possède un ou plusieurs volants d'inertie qui agissent en tant que cumulateur d'énergie. Si ces volants n'existaient pas, au fur et à mesure que le serrage des battes se fait, la fréquence diminuerait et la force de serrage augmenterait. Ceci aurait pour conséquence que les cailloux seraient forcés dans leur position et prendraient alors un équilibre instable qui se détruirait au premier passage d'un train. La voie s'effacerait ainsi à nouveau et les défauts que l'on est censé corriger réapparaîtraient. Or, les volants d'inertie s'opposent à l'obtention de vibrations de l'amplitude suffisante susmentionnée de plus de 2 mm. L'amplitude des vibrations diminue encore en raison de la structure du dispositif de serrage.Celui-ci comprend jusqu'à présent deux vérins hydrauliques, chacun associé à un bras porte-batte. Or, la compressibilité de l'huile provoque une réduction d'amplitude de vibration. Tamping units of this type are already known. They have many advantages, for example those of having a simple, therefore inexpensive structure and relatively silent operation and requiring little maintenance. On the other hand, they have the disadvantage of a limited yield due to the difficulty, considered until now as being inherent in the structure of these units, to obtain amplitudes of vibration greater than 2 mm. In fact, it has proved necessary that the amplitude of the vibration measured at a bat be maintained in values between 2 and 5 mm for the penetration speed to be correct. If the amplitude of vibration is less than 2 mm , the penetration of the bats into the ballast is very slow, even difficult. It is then necessary to greatly increase the static penetration force generally supplied by a hydraulic cylinder, thereby introducing the constraints which will adversely affect the reliability of the tamping unit. On the other hand, to ensure a good capacity to compact the ballast, it is necessary to maintain during the tightening phase a vibration frequency of at least 45 Hz, a value which corresponds approximately to the natural frequency of the ballast. The stones being excited at this frequency, they can then nest perfectly with each other, thus creating a well-compacted area. However, for this frequency to be maintained, it is imperative that the vibration generating device has a or several flywheels which act as an energy accumulator. If these flywheels did not exist, as the bats are tightened, the frequency would decrease and the clamping force would increase. This would mean that the stones would be forced into their position and would then take an unstable equilibrium which would be destroyed on the first pass of a train. The way would be erased again and the faults that we are supposed to correct would reappear. However, the flywheels are opposed to obtaining vibrations of the above-mentioned sufficient amplitude of more than 2 mm. The amplitude of the vibrations decreases further due to the structure of the clamping device, which so far comprises two hydraulic cylinders, each associated with a bat-arm. However, the compressibility of the oil causes a reduction in the amplitude of vibration.

Jusqu'à présent il n'a pas été possible de trouver une solution à ces problèmes. So far it has not been possible to find a solution to these problems.

La présente invention a pour but de proposer une unité de bourrage qui est du type défini plus haut, mais présente une structure qui permet d'éliminer l'inconvénient des unités connues tout en conservant les avantages susmentionnés. The object of the present invention is to provide a tamping unit which is of the type defined above, but has a structure which makes it possible to eliminate the drawback of the known units while retaining the abovementioned advantages.

Pour atteindre ce but, une unité de bourrage selon l'invention est caractérisée en ce que deux volants d'inertie sont montés axialement décalés sur l'arbre rotatif, qu'à chaque volant est intégré excentriquement un corps formant balourd, que le dispositif de serrage comprend un seul vérin hydraulique monté entre les bras porte-batte au-dessus dudit arbre et qu'une barre de synchronisation relie les deux battes de façon à imposer à celles-ci des mouvements angulaires de la même grandeur mais dans des directions opposées et passe tangentiellement au-dessus de l'arbre entre les deux volants d'inertie. To achieve this goal, a tamping unit according to the invention is characterized in that two flywheels are mounted axially offset on the rotary shaft, that each flywheel has an eccentrically integrated body forming the imbalance clamping comprises a single hydraulic cylinder mounted between the bat arms above said shaft and that a synchronization bar connects the two batts so as to impose on them angular movements of the same magnitude but in opposite directions and passes tangentially over the shaft between the two flywheels.

Grâce à la disposition de deux volants d'inertie sur l'axe du balourd, à une distance axiale prédéterminée l'un de l'autre et le passage de la barre de synchronisation au-dessus de l'arbre, à travers l'espace entre les deux volants on réussit à maintenir une fréquence de bourrage constante de la valeur souhaitée et assure en même temps une position du centre de gravité de l'unité de bourrage au-dessus du centre d'excitation. En effet, on a pu constater dans le cadre de l'invention que si le centre de gravité de l'unité est au-dessus du centre d'excitation, on obtient une amplification de l'amplitude de vibration.L'utilisation d'une liaison mécanique entre les deux bras porte-batte sous forme d'une barre de synchronisation permet de n'utiliser qu'un seul vérin hydraulique de serrage au lieu de deux selon l'état de la technique, ce qui diminue la perte d'amplitude due à la compressibilité de l'huile du dispositif de serrage. L'invention procure une réduction de poids importante et une disposition des masses de façon à ce que le centre de gravité de l'unité soit disposé au-dessus du centre d'excitation des vibrations. Thanks to the arrangement of two flywheels on the unbalance axis, at a predetermined axial distance from each other and the passage of the synchronization bar above the shaft, through the space between the two flywheels it is possible to maintain a constant stuffing frequency of the desired value and at the same time ensures a position of the center of gravity of the stuffing unit above the excitation center. In fact, it has been observed in the context of the invention that if the center of gravity of the unit is above the center of excitation, an amplification of the amplitude of vibration is obtained. a mechanical connection between the two bat arms in the form of a synchronization bar makes it possible to use only one hydraulic clamping cylinder instead of two according to the state of the art, which reduces the loss of amplitude due to the compressibility of the oil in the clamping device. The invention provides a significant reduction in weight and an arrangement of the masses so that the center of gravity of the unit is arranged above the center of excitation of vibrations.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation d'une unité de bourrage selon la présente invention
- la figure 2 est une vue en direction de la flèche II de la figure 1
- la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle de la partie de l'unité de bourrage indiquée en III à la figure 1 ; et
- la figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 1.The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating a mode of the invention and in which
- Figure 1 is an elevational view of a tamping unit according to the present invention
- Figure 2 is a view in the direction of arrow II in Figure 1
- Figure 3 is a detail view on a larger scale of the part of the tamping unit indicated in III in Figure 1; and
- Figure 4 is a sectional view along the line IV-IV of Figure 1.

Les figures 1 et 2 montrent un ensemble de deux paires d'unités de bourrage 1, selon l'invention, qui sont suspendues à un dispositif de support 2 monté sur sur une structure porteuse 3 d'une machine de bourrage d'une voie ferrée. Le dispositif de support 2 et son montage sur la machine de bourrage ne font pas partie de l'invention et ne sont donc pas décrits plus en détail. Figures 1 and 2 show a set of two pairs of tamping units 1, according to the invention, which are suspended from a support device 2 mounted on a support structure 3 of a tamping machine of a railroad track . The support device 2 and its mounting on the tamping machine are not part of the invention and are therefore not described in more detail.

I1 suffit de mentionner que ce dispositif de support est mobile en translation sur deux rails de guidage horizontaux 5 verticalement espacés de la structure porteuse 3 et verticalement à l'aide d'un dispositif chariot 6 coulissant sur un dispositif à montant vertical 7. It suffices to mention that this support device is movable in translation on two horizontal guide rails 5 vertically spaced from the support structure 3 and vertically using a carriage device 6 sliding on a device with a vertical upright 7.

Chaque unité de bourrage 1 comprend une paire de battes vibrantes 10 destinées à travailler de part et d'autre d'une traverse 11 d'une voie ferrée 12, comme le montre clairement la figure 1. Chaque batte 10 est retenue dans un bras porte-batte 13 qui est monté pivotant autour d'un axe 14 d'un châssis 15. Ce dernier est suspendu au niveau de chaque bras porte-batte 13, par l'intermédiaire de deux supports amortisseurs 17, par exemple en caoutchouc, sur les faces intérieures des extrémités d'une pièce en forme de U 18. Les deux pièces 18 font partie du dispositif de support 2. Each tamping unit 1 comprises a pair of vibrating bats 10 intended to work on either side of a cross member 11 of a railroad track 12, as clearly shown in FIG. 1. Each bat 10 is retained in a support arm bat 13 which is pivotally mounted about an axis 14 of a chassis 15. The latter is suspended at the level of each bat support arm 13, by means of two damping supports 17, for example made of rubber, on the inner faces of the ends of a U-shaped piece 18. The two pieces 18 are part of the support device 2.

Les bras porte-batte 13 se prolongent axialement au-delà de leur articulation aux axes 14 du châssis par une portion 20 et sont reliés à l'extrémité de ces portions par un vérin hydraulique 21 destiné à imposer aux battes 10 le mouvement de serrage contre la traverse 11 en direction par exemple de la flèche F1. The bat arms 13 extend axially beyond their articulation to the axes 14 of the chassis by a portion 20 and are connected to the end of these portions by a hydraulic jack 21 intended to impose on the bat 10 the tightening movement against the cross member 11 in the direction for example of the arrow F1.

Les battes 10 de chaque paire sont susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibrations qui comporte essentiellement un arbre 22 sur lequel sont clavetés deux volants d'inertie 23, 24 de forme sensiblement circulaire de façon à être axialement décalés et situés symétriquement par rapport au plan de symétrie médian P de l'unité de bourrage 1, comme cela ressort clairement de la figure 4. A chaque volant d'inertie 23, 24 est intégré, excentriquement, un balourd 25. L'arbre 22 est monté rotatif dans le châssis 15 par l'intermédiaire de paliers 27 et entraîné en rotation par un moteur hydraulique 28 monté sur le châssis 15. The bats 10 of each pair are capable of vibrating under the effect of a vibration generating device which essentially comprises a shaft 22 on which are keyed two flywheels 23, 24 of substantially circular shape so as to be axially offset and located symmetrically with respect to the median plane of symmetry P of the stuffing unit 1, as is clear from FIG. 4. Each imitation flywheel 23, 24 is integrated, eccentrically, an unbalance 25. The shaft 22 is rotatably mounted in the chassis 15 by means of bearings 27 and driven in rotation by a hydraulic motor 28 mounted on the chassis 15.

Comme il ressort des figures 3 et 4, ce châssis est formé essentiellement par deux éléments en forme de plaques 30 qui sont disposés parallèlement et présentent chacun au niveau de chaque extrémité une excroissance vers le haut 31 pour la fixation d'un support amortisseur 17 et dans sa partie médiane une excroissance vers le bas 32 destinée à loger un palier 27 de l'arbre rotatif 28. Ces deux éléments en forme de plaque 30 sont interconnectés au niveau de leur zone supérieure par une structure de liaison 33.As can be seen in FIGS. 3 and 4, this chassis is essentially formed by two plate-shaped elements 30 which are arranged in parallel and each have an upward protuberance 31 at each end for fixing a damping support 17 and in its middle part a downward protuberance 32 intended to accommodate a bearing 27 of the rotary shaft 28. These two plate-shaped elements 30 are interconnected at their upper zone by a connecting structure 33.

Les deux bras porte-batte 13 sont reliés entre eux par une barre de synchronisation 35 qui est articulée à une extrémité en 36 à la portion de prolongement 20 d'un bras porte-batte et par son autre extrémité à l'autre bras porte-batte, à un emplacement 37 situé en dessous de l'axe de pivotement 14 de ce bras sur le châssis. Comme le montre la figure 3, sur laquelle les deux bras porte-batte sont parallèles, les distances entre l'axe d'articulation des extrémités de la barre de synchronisation 35 et l'axe de pivotement correspondant 14 sont égales et les lignes de distance sont parallèles.  The two bat arms 13 are connected together by a synchronization bar 35 which is articulated at one end at 36 to the extension portion 20 of a bat arm and by its other end to the other arm bat, at a location 37 located below the pivot axis 14 of this arm on the chassis. As shown in FIG. 3, in which the two bat arms are parallel, the distances between the articulation axis of the ends of the synchronization bar 35 and the corresponding pivot axis 14 are equal and the distance lines are parallel.

De cette manière, on obtient que les deux porte-batte pivotent autour de leur axe 14 toujours selon un même angle mais dans des directions opposées, sous l'effet du vérin hydraulique de serrage 21. Il ressort également des figures 3 et 4 que la barre de synchronisation 35 s'étend tangentiellement à l'arbre rotatif 22 et passe au-dessus de ce dernier entre les deux volets d'inertie 23 et 24 (figures 3 et 4) et dans le plan médian P.In this way, it is obtained that the two bat holders pivot about their axis 14 always at the same angle but in opposite directions, under the effect of the hydraulic clamping cylinder 21. It also appears from FIGS. 3 and 4 that the synchronization bar 35 extends tangentially to the rotary shaft 22 and passes over the latter between the two inertia flaps 23 and 24 (FIGS. 3 and 4) and in the median plane P.

Concernant le fonctionnement de l'unité de bourrage selon l'invention, les vibrations sont produites par l'arbre 22 à balourd 25 et transmises par le châssis 15 au bras porte-batte 13 et aux battes 10. As regards the operation of the tamping unit according to the invention, the vibrations are produced by the unbalanced shaft 22 and transmitted by the chassis 15 to the bat support arm 13 and to the bat 10.

L'amplitude des vibrations est satisfaisante étant donné que le centre de gravité de l'unité est situé au-dessus du centre d'excitation des vibrations. De plus, le rapport de la masse des balourds 25 par rapport à la masse de l'unité de bourrage est favorable, ce qui en raison du rayon de gravité relativement important des balourds favorise également l'amplitude de vibration, cette amplitude étant proportionnelle au produit du rapport des deux masses et du rayon de gravité. The amplitude of the vibrations is satisfactory since the center of gravity of the unit is located above the center of excitation of the vibrations. In addition, the ratio of the mass of the unbalances to the mass of the tamping unit is favorable, which due to the relatively large radius of gravity of the unbalances also promotes the amplitude of vibration, this amplitude being proportional to the product of the ratio of the two masses and the radius of gravity.

En raison de l'utilisation d'un seul vérin hydraulique de serrage et de la liaison par ailleurs mécanique des bras porte-batte, la perte d'amplitude occasionnée par la compressibilité de l'huile du système hydraulique est fortement réduite. Due to the use of a single hydraulic clamping cylinder and the otherwise mechanical connection of the bat arms, the loss of amplitude caused by the compressibility of the oil in the hydraulic system is greatly reduced.

Ainsi, les battes 10 de l'unité de bourrage selon l'invention sont en mesure de vibrer avec une amplitude satisfaisante assurant une vitesse de pénétration correcte des battes dans le ballast et à une fréquence constante de par exemple 45 Hz correspondant à la fréquence propre du ballast et constituant ainsi la fréquence de vibration optimale.  Thus, the bats 10 of the tamping unit according to the invention are able to vibrate with a satisfactory amplitude ensuring a correct penetration speed of the bats in the ballast and at a constant frequency of for example 45 Hz corresponding to the natural frequency of the ballast and thus constituting the optimal vibration frequency.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Unité de bourrage de ballast d'une voie ferrée, du type à vibration forcée comprenant au moins une paire de battes qui sont disposées de part et d'autre d'une traverse, susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibration et d'un dispositif de serrage en direction de la traverse, sous l'effet d'un dispositif de serrage, et montées pivotantes sur un châssis, par l'intermédiaire de bras porte-batte, suspendus à un support d'une machine de bourrage et susceptible d'effectuer un mouvement de montée et de descente pour assurer la pénétration des battes dans le ballast, le dispositif générateur de vibration comportant un arbre porteur d'un dispositif à balourd, rotatif dans des paliers dudit châssis, caractérisée en ce que deux volants d'inertie (23, 24) sont montés axialement décalés sur l'arbre rotatif (22), qu'à chaque volant (23, 24) est intégré excentriquement un corps formant balourd (25), que le dispositif de serrage comprend un seul vérin hydraulique (21) monté entre les bras porte-batte (13) au-dessus dudit arbre (22) et qu'une barre de synchronisation (35) relie les deux bras porte-batte (13) de façon à imposer à ceux-ci des mouvements angulaires de la même grandeur mais dans des directions opposées et passe tangentiellement au-dessus de l'arbre (22) entre les deux volants d'inertie (23, 24). 1. Ballast tamping unit of a railway track, of the forced vibration type comprising at least one pair of bats which are arranged on either side of a cross member, capable of vibrating under the effect of a device vibration generator and a clamping device in the direction of the cross member, under the effect of a clamping device, and pivotally mounted on a frame, by means of bat arms, suspended from a support a tamping machine and capable of carrying out an upward and downward movement to ensure the penetration of the bats into the ballast, the vibration generating device comprising a shaft carrying an unbalance device, rotating in bearings of said chassis, characterized in that two flywheels (23, 24) are mounted axially offset on the rotary shaft (22), that with each flywheel (23, 24) an eccentric body is integrated eccentrically (25), that the device clamping includes only one hydraulic cylinder (21) mounted between the bat arms (13) above said shaft (22) and that a synchronization bar (35) connects the two bat arms (13) so as to impose on them ci angular movements of the same magnitude but in opposite directions and passes tangentially above the shaft (22) between the two flywheels (23, 24). 2. Unité de bourrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le châssis (15) est suspendu au support (2) par l'intermédiaire de supports amortisseurs (17) réalisés en un matériau tel que du caoutchouc. 2. tamping unit according to claim 1, characterized in that the frame (15) is suspended from the support (2) by means of shock absorbing supports (17) made of a material such as rubber. 3. Unité de bourrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la barre de synchronisation (35) est articulée à une extrémité (en 36) à un bras porte-batte (13) au-dessus de l'axe de pivotement (14) de ce bras et à son autre extrémité en (37) à l'autre bras porte-batte en dessous de l'axe (14) de pivotement de celui-ci. 3. tamping unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that the synchronization bar (35) is articulated at one end (at 36) to a bat-carrying arm (13) above the pivot axis (14) of this arm and at its other end at (37) to the other bat arm below the pivot axis (14) thereof. 4. Unité de bourrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif d'entrainement en rotation de l'arbre (22) est formé par un moteur (28), tel qu'un moteur hydraulique, monté sur le châssis (15). 4. tamping unit according to one of the preceding claims, characterized in that the device for rotating the shaft (22) is formed by a motor (28), such as a hydraulic motor, mounted on the chassis (15). 5. Unité de bourrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le châssis comporte deux éléments (30) en forme de plaque, qui s'étend parallèlement, sont reliés entre eux par une structure de liaison (33) et comportent à chaque extrémité une excroissance vers le haut (31) pour la fixation à un support amortisseur (17) et une excroissance centrale vers le bas (32) destinée à recevoir un palier (27) du logement de l'arbre rotatif (22).  5. tamping unit according to one of the preceding claims, characterized in that the chassis comprises two elements (30) in the form of a plate, which extends in parallel, are interconnected by a connecting structure (33) and comprise at each end an upward projection (31) for fixing to a damping support (17) and a downward central projection (32) intended to receive a bearing (27) of the housing of the rotary shaft (22).