QS-650型清筛机抛砟原因分析及技术改造

赵广苗

(中国神华轨道机械化维护分公司，天津 300457)

QS-650型清筛机是1996年我国引进奥地利普拉塞—陶伊尔公司RM80全断面道砟清筛机技术研发的铁路线路道砟清筛机械，用于铁路线路有砟道床道砟不洁度(按重量)超过30%时的破底清筛作业，使铁路线路道砟的清洁度满足道砟中粒径＜25 mm的石砟颗粒质量不大于5%的要求，有效整治道床严重板结、脏污和翻浆冒泥等病害，清筛作业后，枕下清砟厚度一般不小于300 mm，脏污石砟经筛分装置筛分后，粒径在25～70 mm范围内的清洁石砟(以下简称“道砟”)经道砟回填装置回填到道床上，粒径＜25 mm的石砟(以下简称“碎砟”)、粒径＞85 mm石砟(以下简称“大石砟”)和污土由污土输送带输送到线路一侧或物料运输车内。

2013年4月份在神华铁路沿线的大准铁路十九沟—北黄土坡、前石门—缸房夭、神朔铁路保德—王家寨、朔黄铁路三汲—灵寿等区间进行机械清筛作业时，发现6台QS-650清筛机筛出的污土中含有较多道砟(以下简称“抛砟”)，造成了资源浪费，严重时可能导致涨轨跑道或钢轨断裂，影响铁路运输生产和行车安全。为解决清筛机抛砟的问题，本文通过对清筛机挖掘装置工作原理及作业方式，振动筛、溜槽(俗称“U型槽”)和护罩等装置的工作原理、结构和性能进行分析，查找抛砟的原因，制订预防措施。

1 工作原理

1.1 QS-650型清筛机工作原理

QS-650型清筛机是由两台道依茨BF12L513C型风冷柴油机驱动、全液压传动的大型养路机械，利用挖掘链上的扒指切割道床上的道砟与道砟振动筛分的原理来工作。其工作装置主要有挖掘装置、筛分装置、道砟分配回填装置、污土输送装置和起拨道装置等。作业时，清筛机在铁道线路上低速行驶，通过穿入轨排下部呈五边形封闭的挖掘链，靠扒指将脏污的道砟从轨枕底下挖起经导槽输送到振动筛进行筛分，筛分后清洁的道砟经道砟分配回填装置回填到道床;碎砟、大石砟和污土经污土输送装置抛到线路一侧或物料运输车。

1.2 挖掘装置工作原理与清筛作业方式

挖掘装置安装在两台转向架间的车体中部，主要功用是将脏污道砟挖掘出来，并提升和输送到振动筛上。挖掘装置由驱动液压马达、减速齿轮箱、挖掘链、水平导槽、上升导槽、下降导槽、护罩、调整油缸、拢砟板、防护板及道砟导流总成等组成。作业时，连接水平导槽和挖掘链，使挖掘链、链轮和支承在导槽上的角滚轮连成一个呈五边形的封闭循环系统，液压马达通过减速齿轮箱驱动挖掘链轮带动由82节扒板和82节中间链组成的挖掘链沿逆时针转，靠每个扒板上安装的5个扒指(第1扒指与第5扒指间距约为250 mm)将道砟从轨枕下挖出，经上升导槽和安装在其上端的道砟导流总成输送到振动筛。挖掘链有2.0，2.6，2.8，3.6 m/s共4种线速度，可根据道床阻力及工作进度要求进行调节和选择。

清筛机作业时，道砟在经过道砟导流总成时，因道砟导流闸板(俗称“抽砟板”)所开启的位置不同，输入振筛和流入主污土输送带的道砟量便不同，从而决定了清筛作业的3种不同方式，即换砟作业(俗称“全抛”)、部分换砟(俗称“半抛”)和全清筛(俗称“清筛”)。作业时，作业人员操纵电气控制系统的开关控制道砟导流闸板在上升导槽中的位置来转换3种清筛作业方式。

道砟导流闸板总成是由安装在上升导槽上端的道砟导流闸板、控制油缸和电气控制系统等组成的。在清筛机换砟作业时，通过操纵道砟导流闸板油缸的电气控制开关到下位，使油缸活塞杆全部缩回，如图1所示。道砟导流闸板下降到上升导槽的最下位，全部打开上升导槽底板上的导流孔，挖出的脏污道砟全部经导流孔落到主污土带上，经回转污土带抛出，而不进入振动筛进行筛分。

图1 清筛机全抛作业道砟导流闸板位置

线路需进行部分换砟作业时，清筛机作业人员根据线路换砟量的大小，操纵道砟导流闸板油缸的电气控制开关，使道砟导流闸板处于上升导槽内的适当位置，如图2所示。开启上升导槽底板上的部分导流孔，一部分脏污道砟经导流孔落到主污土带，经回转污土带抛出;另一部分脏污道砟被抛到振动筛前端左侧经筛分后回填到道床上，碎石、大石砟和污土落到主污土带抛出。

图2 清筛机部分换砟作业时道砟导流闸板位置

清筛机全清筛作业时，操纵道砟导流闸板油缸的控制开关到上位，使活塞杆全部伸出，如图3所示。道砟导流闸板上升到上升导槽的最上端，完全关闭上升导槽底板上的导流孔，使挖出的脏污道砟全部抛到振动筛的右侧，经振动筛筛分后回填到道床，碎石、大石砟和污土落到主污土带，经回转污土带抛出。

图3 清筛机全清筛作业道砟导流闸板位置

1.3 振动筛工作原理

清筛作业时，挖掘链挖出脏污的道砟经上升导槽上端的道砟导流闸板输送到振动筛进行筛分。道砟通过振动筛的三层筛网筛分后经道砟分配回填装置回填到道床;碎砟和污土经下层筛网落到主污土带，大石砟经上层下端的溜槽落到主污土带，然后经回转污土带抛到线路一侧或物料运输车。

振动筛是脏污道砟筛分装置的主要工作机构，由筛箱、筒式激振器、筛网、道砟导流装置、溜槽和后墙等组成。作业时液压马达带动筒式激振器驱动振动筛以9.5 mm振幅和19 Hz频率振动，使筛网上的脏污道砟受到振动后将小于各层筛网网孔的道砟、碎砟、砂和污土通过筛孔落到下一层筛网筛分，大石砟通过上层筛网下端的溜槽落到主污土带，清洁的粒径符合要求的道砟经中层、下层筛网和振动筛后墙、侧墙与溜槽间形成的导流孔落到道砟分配回填装置回填到道床，如图4所示。

图4 溜槽与筛网、振动筛后墙和侧墙间形成的道砟导流孔

QS-650清筛机振动筛有三层筛网，筛网的有效面积达到25 m2，筛网网孔为方孔，开孔率达到总筛网面积的70%，自上而下网孔尺寸分别为85 mm×85 mm(76 mm ×76 mm)，55 mm ×55 mm(45 mm ×45 mm)，30 mm×30 mm(25 mm×25 mm)，适合通过20～70 mm粒径的道砟，其最大筛分能力为650 m3/h。其中筛网是振动筛的主要构件，具有强度足够、有效面积大、筛网孔不易堵塞、道砟运动时与筛网孔相遇的概率高等特点。

1.4 护罩工作原理

护罩由固定部分、活动部分、活动盖板和油缸等组成，安装在挖掘装置上部与上升导槽、下降导槽顶部和驱动齿轮箱体连接处，是防止道砟、污土飞溅和将欲清筛道砟引入振动筛的装置。清筛作业时，操纵护罩活动盖板控制油缸，收回活塞杆打开护罩活动盖板，使石砟全部进入振动筛。

2 工作装置性能检查

为查明清筛机作业抛砟量大的原因，中国神华轨道机械化维护分公司相关人员会同肃宁工务机械段和府谷工务机械段的设备技术主管、清筛队技术主管、操作人员同时对8台QS-650清筛机从脏污道砟的挖掘、输送、筛分和清洁道砟的回填全过程所经工作装置的工作状况进行全面监控，检查其工作性能的良好性和可靠性。

2.1 道砟导流闸板总成工作性能

操纵U169箱上 b617(或 U129箱上 b622、U130箱上b621、U74箱上b632、U75箱上b633)道砟导流闸板油缸控制开关使活塞杆伸缩，检查道砟导流闸板在导槽滑道内移动的灵活性，能否完全关闭上升导槽底板上的导流孔，道砟导流板有无破损和磨耗超限等，经检查该装置性能良好。

2.2 护罩工作性能

操纵U169箱上b635(或U170箱上b636)护罩活动盖板油缸控制开关，使活塞杆收缩，检查护罩活动盖板是否达到最大位以使道砟进入振动筛的通道保持畅通，各磨耗板和橡胶板有无破损或磨耗超限。在检查中发现府谷机械段020103#和020104#清筛机护罩活动盖板内部的挡砟板64.08.8291和橡胶板64.08.8292、护罩挡板 64.08.8289和橡胶板64.08.8290、下降侧挡板64.08.8252及第1层筛网上端直立挡板磨损严重，有的挡板已经损坏失去作用，导致部分道砟未经过筛分装置而直接漏到主污土输送带随污土抛出，其他部件工作性能良好。

2.3 振动筛工作性能

检查振动筛各层筛网和溜槽有无破损，各层筛网孔有无堵塞，振动频率能否达到使用要求。在检查中发现各清筛机振动筛的上层筛网部分网孔有堵塞，上层筛网下端溜槽附近型号为64.09.5589的带孔板(以下简称“带孔板”)上有石砟滞留并形成堆积现象，部分石砟经溜槽落到主污土输送带随污土抛出，如图5所示。肃宁工务机械段在检查筛网孔径时发现下层筛网孔径为35 mm×35 mm，比标准筛网大5～10 mm。其他部件工作性能良好，振动筛的振动频率能满足作业时19 Hz的要求。

图5 清筛作业中溜槽附近带孔板上堆积的道砟

2.4 作业走行和挖掘链速度的选择

QS-650清筛机作业走行速度可在0～1 km/h范围内无级变速，挖掘链的线速度可选择2.0，2.6，2.8或3.6 m/s。在清筛作业中，在道床道砟量较多或预卸道砟地段，通过适当降低走行速度和挖掘链速度，减少挖掘脏污道砟的数量，使输送到振动筛的道砟量适当减少。进入溜槽的道砟数量有所减少，也能起到减少抛砟量的效果。

3 原因分析

为查明溜槽附近石砟滞留堆积的原因，对滞留的道砟进行了多次分析，大部分石砟粒径符合标准，但不易从带孔板上的网孔通过，造成滞留堆积。当石砟堆积到一定程度，部分石砟便通过溜槽抛出。根据对滞留石砟粒径的统计分析，对府谷工务机械段020103#清筛机带孔板上网孔扩大改造后，石砟在溜槽附近无滞留现象，但仍有部分道砟进入溜槽抛出。经过多次增加溜槽与带孔板间的高度试验，最终达到阻止道砟进入溜槽的目的。

由以上分析可知，清筛机抛砟为带孔板上网孔小和溜槽与带孔板间的高度低所致。

4 技术改造

对府谷工务机械段020103#清筛机进行了带孔板网孔扩大和溜槽高度增大技术改造试验，基本解决了清筛机抛砟问题，效果明显，在此基础上对其余7台清筛机进行了技术改造。

1)扩大带孔板上网孔，将孔径由85 mm×85 mm增大到100 mm×120 mm，减少滞留在溜槽附近的道砟。

2)增加溜槽高度，将溜槽与带孔板间的高度由10 mm增高到60 mm，阻止道砟进入溜槽的通道，如图6所示。

图6 清筛机振动筛上的溜槽及带孔板改造后

通过扩大带孔板上的网孔和增大溜槽高度的技术改造，经过一段时间的清筛作业检验，清筛机抛砟现象得到控制，效果明显。

5 预防措施

为长效控制清筛作业的抛砟现象，减少抛砟量，确保各工作装置技术状态、性能良好，提出以下预防措施:

1)定期检查道砟导流闸板总成工作性能，检查道砟导流闸板在上升导槽内移动的灵活性，要求无卡滞、停留位置准确。发现道砟导流闸板出现破损、磨耗超限和变形时，应及时更换或修复，确保道砟导流闸板能根据清筛作业的需求控制导流孔的大小。

2)定期检查护罩装置活动盖板，在作业中监控活动盖板，使其始终处于全打开位置，护罩能引导道砟进入振动筛，无道砟飞溅现象。发现其内部耐磨板和橡胶板等部件破损和磨耗超限时，应及时更换或修复。

3)检查保养时及时清除堵塞筛网孔的道砟，确保振动筛筛网的有效面积达到最大且道砟通过筛网孔的通过率达到最大。发现振动筛筛网破损或性能不良时，及时更换(尤其是下层筛网)，确保各层筛网的筛分效果良好。

4)检查两层筛网间的溜槽，发现破损及时修复，以防中层和下层筛网上的符合标准的道砟经破损处进入溜槽，随污土抛出。

5)提高作业人员操作技能，根据不同作业地段的线路技术状态，控制作业走行速度和挖掘速度，使挖掘的脏污道砟量与振动筛的筛分能力达到最佳配合，确保筛分效果。

6)在清筛机作业过程中，操作人员应随时监控振动筛驱动压力，当发现压力异常时，应降低作业走行速度和挖掘速度，确保振动筛的筛分效果，使清筛后的道砟清洁度达到要求。

7)选择适当的作业速度，为使清筛机充分发挥其工作效率，作业时应选择合适筛网作业速度，经验表明在挖掘链驱动液压系统中压力保持在20 MPa时，能获得最佳的作业效率。

8)清筛机在作业中须始终保持振动筛处于水平状态，尤其是在曲线地段上应随时调节振动筛的调平装置，并检查导板的磨损情况。

6 结语

通过对QS-650型清筛机抛砟原因的分析，采取了扩大带孔板上的网孔和增大溜槽高度的技术改造措施。实践证明，改造后不仅减少了人工均砟的作业量，提高了道砟的利用率，而且还能提高后续捣固车的作业效率，减少因道床缺少道砟导致的施工延点，对防止线路胀轨跑道和断轨现象的发生，确保铁路行车安全和运输生产畅通起到一定的作用。

虽然通过对清筛机工作原理的分析，查找出了抛砟的一些原因，但导致清筛机抛砟的原因是多方面的，因此当清筛机在作业中发生抛砟现象时，操作人员须有针对性地对清筛机的筛网、溜槽和道砟导流闸板总成等装置进行全面检查，查找问题根源所在并及时处理，使清筛作业后的道砟利用率达到最大化。

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