МАШИНЫ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ БАЛЛАСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Оборудование, применяемое для переработки балластных материалов, включает в себя камнедробилки, транспортеры, машины для сортировки и промывки материалов, закрома для хранения и погрузочные бункера. Один из наиболее крупных современных щебеночных заводов рассчитан на добычу в карьере 1 000 т гравия в час и выпуск 650 т дробленого гравия крупностью от 2,5 до 44 мм. На заводе имеются транспортировочные механизмы для подачи добытого в карьере гравия к дробилкам, камнедробилки, грохоты и площадки для готовой продукции; все машины оборудованы ленточными транспортерами и электрифицированы.

Камнедробилки представляют собой машины, назначением которых является крупное и мелкое дробление камня или валунов для балласта, бетона и других надобностей. Крупные щебеночные заводы обычно оборудованы как мощными дробилками для крупного дробления с выходом камня размером от 100 до 150 мм, так и более мелкими дробилками для мелкого дробления, полученных после крупного дробления камней до размеров 19—64 мм, как это требуется для щебеночного балласта.

Наиболее употребительными типами камнедробилок являются: конусные, щековые, дисковые, валковые и молотковые дробилки, названия которых определяют их принцип действия. Первые два типа дробилок применяют главным образом для крупного дробления, а остальные типы для мелкого, хотя иногда и первые два типа дробилок применяют в обоих случаях.

Конусные дробилки. Дробилки этого типа предназначены для крупного и мелкого дробления скальных обломков или валунов с целью использования получаемого щебня по любому назначению. Основными частями дробилки являются; неподвижный, опрокинутый, усеченный конус с ребристой или гладкой внутренней поверхностью, насаженный на вертикальную ось, и вертикальный рабочий вал с подвижным конусом. Камень, загружаемый сверху в неподвижный конус, дробится эксцентрическим вращением подвижного конуса и, проваливаясь через разгрузочную щель между конусами в нижней части дробилки, попадает на наклонный лоток у основания дробилки, установленной на возвышении.

Щековые дробилки. Это широко распространенный тип дробилок, применяемых как для крупного, так и для мелкого дробления. Существуют различные типы щеко- вых дробилок, отличающиеся в основном способом подвески и схемой движения подвижной щеки. Как показывает самое название, дробилки этого типа имеют две щеки — неподвижную и подвижную, причем последняя эксцентрически подвешена на горизонтальной оси; обе щеки смонтированы на тяжелой стальной раме и закреплены так, что между ними образуется клиновидное уширяющееся кверху пространство. Через верхнее широкое отверстие производится загрузка дробилки, величину же нижнего отверстия можно отрегулировать для получения щебня любой крупности. Загруженный через верхнее отверстие камень опускается вниз между щеками, где он дробится в результате прямого, а в некоторых типах также и бокового качания подвижной щеки; дробленый щебень высыпается через нижнее отверстие на разгрузочный лоток.

Дисковые дробилки. Дробилки этого типа имеют два вала, из которых один входит в другой. На конце каждого вала насажены круглые диски, изготовленные из твердого металла, имеющие вогнутую форму прилегающих поверхностей. Диски насажены непараллельно один другому, так, что пространство между ними имеет форму конуса, загрузка которого камнем производится через металлический лоток, открывающийся по оси наружного диска. Оба диска вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Дробление камня осуществляется за счет волнообразного движения трущихся поверхностей, происходящего вследствие слегка непараллельной насадки дисков, причем благодаря действию центробежной силы материал дробления отжимается к краям вращающихся дисков, где он, заклиниваясь между сближающимися краями дисков и под воздействием волнообразного вращения дробится на мелкие фракции, которые ссыпаются на разгрузочный лоток, установленный под дробилкой.

Дисковые дробилки применяются специально для размельчения более крупных частиц.

Валковые дробилки. Дробилки этого типа состоят из двух валков, изготовленных из марганцовистой стали с гладкой или рифленой поверхностью одного или обоих валков, между которыми засыпаются камни для дробления. Расстояние между валками, из которых один установлен на подвижных, а второй на неподвижных, подшипниках регулируется в зависимости от крупности получаемых после дробления фракций, а диаметр валков определяется крупностью загружаемого в дробилку камня: чем крупнее камень, тем больше должен быть диаметр валков. У неподвижного валка установлена боковая пружина, которая позволяет несколько отжимать валок при попадании в дробилку особенно твердого куска породы, чем предохраняется подвижный валок от повреждения. Валковые дробилки применяются для мелкого вторичного дробления.

Молотковые дробилки. В дробилках этого типа установлен вращающийся вал (ротор), на котором укреплены стальные плиты из марганцовистой стали. Внутренняя поверхность цилиндрического кузова дробилки имеет стальные ребра. Камни загружаются в дробилку через загрузочное отверстие в верхней части цилиндра и сильными ударами вращающихся вместе с валом плит отбрасываются к продольным ребрам.

Под непрерывными ударами вращающихся плит камни разбиваются плитами и ребрами и падают в дробленом виде вниз, откуда щебень выбрасывается через разгрузочное отверстие в дне цилиндра. Сила ударов плит и крупность дробления регулируются скоростью вращения вала. Преимуществом дробилок этого типа является то, что в них дробятся камни любой породы и получаемый щебень имеет одинаковую угловатую форму; мягкие же скальные породы в этих дробилках превращаются в пыль.

Передвижные дробильно-сортировочные установки.

Существует несколько типов изготовляемых различными фирмами передвижных установок для дробления, грохочения и погрузки балластных материалов, которые можно использовать для удовлетворения потребностей железных дорог. Преимуществом передвижных установок является то, что их можно перебрасывать из одного карьера в другой вслед за движением балластировочной бригады, чем уменьшается дальность перевозки щебня и обеспечивается лучшее использование балластных составов. Некоторые из таких механизмов смонтированы на резиновом ходу, что позволяет перемещать их по автомобильным дорогам; другие установлены на железнодорожных платформах, что позволяет им работать непосредственно в забое карьера, осуществляя погрузку щебня в вагоны, установленные на соседнем пути (рис. 25).

Машины для промывки балластных материалов.

Основным назначением установок для промывки гравия является очистка его от глинистых частиц и от мелких фракций с тем, чтобы выдержать в балласте установленные пропорции гравийных и песчаных частиц. Получаемый после промывки балласт меньше пылит в сухую погоду и не образует выплесков во время дождей. Установлено, что, помимо улучшения условий содержания пути, промывка и просеивание балласта значительно удлиняют срок службы шпал.

Промывочная машина имеет несколько наконечников, направляющих водяную струю на спускной желоб, на который ленточный транспортер сбрасывает добытый из забоя гравий.

Некоторые машины направляют водяную струю навстречу движению гравия по желобу. Промытый гравий из желоба поступает на грохот, а оттуда — в погрузочные бункера для погрузки в вагоны.

Промывочные машины применяются и для промывки щебня, особенно предназначенного для бетонных работ. Процесс промывки аналогичен описанному, за исключением того, что составной частью установки является также дробилка. Сортировка щебня производится после промывки и фракции различной крупности хранятся в отдельных бункерах. При большой загрязненности балласта путь обычно называют «мертвым путем». Загрязненный балласт имеет незначительную упругость и теряет дренирующие свойства. При загрязненном балласте вокруг шпал и особенно у их концов образуются выплески и создаются благоприятные условия для произрастания растительности. При таком состоянии балластной призмы поезда не имеют плавного хода, особенно в дождливую погоду; путь, правильно установленный в плане и профиле, быстро расстраивается. Когда балласт приходит в такое состояние, имеется только два способа оздоровления пути — или очистка балластного слоя или его замена.

Балласт, лежащий в пути, имеет большую стоимость, поэтому дороги считают более экономичным очищать балласт, чем производить его замену. Однако не все балласты могут быть практически очищены. При очистке гравийного балласта путем пропускания его через грохот весь мелкий гравийный материал отсеивается вместе с загрязнителем. Наиболее целесообразно очищать только щебеночные балласты. Щебень твердых пород (граниты, доменные шлаки и пр.) хорошо поддается очистке. Однако неясно, можно ли очистить сильно загрязненный щебень из мягких известняков в связи с тем, что продукты их выветривания обволакивают щебенку плотной коркой, которую практически нельзя удалить. В настоящее время проводятся экспериментальные работы по очистке промытого гравийного балласта.

Экономика очистки щебня. Экономика очистки щебня из доменных шлаков и камня изучалась Комитетом по экономике железнодорожной рабочей силы AREA. В отчете Комитета указывается, что в результате очистки щебня улучшаются экономические показатели по следующим позициям: 1) уменьшается количество рабочей силы, занятой на подбивке просевших стыков; 2) уменьшается количество работ по выправке пути в плане и профиле; 3) увеличиваются сроки службы рельсов, шпал, рельсовых скреплений и деталей стрелочных переводов и, как следствие, уменьшается количество потребной рабочей силы, занятой на замене дефектных рельсов и скреплений, изношенных деталей стрелочных переводов и негодных шпал; 4) уменьшается количество несчастных случаев во время разрыхления загрязненного балласта вилами при подбивках и подъемках пути; 5) уменьшается количество рабочей силы, требующейся для выправки пути на пучинные подкладки на пучинистых участках пути; 6) уменьшаются или совершенно исключаются затраты рабочей силы на разгрузку и распределение нового балласта, а также на обслуживание рабочих поездов; 7) уменьшаются или совершенно исключаются затраты на борьбу с растительностью на балласте.

Комитет также указывает, что балласт можно поддерживать в хорошем состоянии, периодически очищая его. Это дает большую экономию на рабочей силе, однако размеры экономии в человеко-часах или в денежном выражении определить очень трудно. Они зависят от следующих факторов: 1) способа производства работ по ремонту и текущему содержанию пути; 2) величины расхода рабочей силы на очистку щебня, которая зависит от способа очистки (производится очистка вручную вилами или современными высокопроизводительными щебнеочистительными машинами); 3) от периода времени между очистками балласта, который зависит от количества загрязнителя, попадающего в балласт, что в свою очередь зависит от местных условий и, в частности, от характера грунтов основной площади земляного полотна; 4) уменьшения сроков службы рельсов, шпал, рельсовых скреплений и других материалов верхнего строения пути вследствие загрязненности балласта.

При очистке щебня на междупутье и на откосах балластной призмы желательно, но не обязательно очищать щебень и в шпальных ящиках, потому что обычно пустоты в очищенном щебне достаточно большие и поэтому через них свободно проходят загрязнители, вымываемые дождями из балласта в шпальных ящиках. Комитет отмечает, что в тех случаях, когда балласт в шпальных ящиках не подвергается очистке, достигается большая экономия в рабочей силе, однако периоды времени между очистками щебня сокращаются.

Ниже приводятся данные о стоимости очистки щебня, по данным исследований Комитета, проведенных им в 1952 г. Стоимость ручной очистки щебня в шпальных ящиках колеблется в пределах от 1 339 до 1 875 долларов за километр. Стоимость выполнения этих же работ тремя разными щебнеочистительными машинами на рельсовом ходу колеблется в пределах от 210 до 1 371 доллара за километр при очистке щебня на глубину в среднем до 8 см ниже подошвы шпалы. Стоимость очистки щебня на откосах балластной призмы с помощью семи различных щебнеочистительных машин на рельсовом ходу — в пределах от 67 до 527 долларов за километр. Стоимость такой же очистки двумя различными машинами, не занимающими пути, колеблется в пределах от 155 до 468 долларов за километр при глубине очистки от 20 до 25 см ниже подошвы шпал. Стоимость очистки щебня на междупутье этими же машинами на рельсовом ходу была в пределах от 67 до 527 долларов за километр, а машинами, не занимающими перегона, — в пределах от 318 до 608 долларов за километр. Стоимость работ по очистке щебня другими машинами в шпальных ящиках, на половине междупутья и на откосах балластной призмы в среднем была равна 1860 долларов за километр.

По мнению Комитета, стоимость очистки щебня можно будет значительно снизить; тогда будет более ясно, что расходы по очистке щебня вполне оправдываются и что поэтому следует производить очистку щебня вместо его замены.

Некоторые дороги считают, что очистка щебня настолько целесообразна экономически, что ее выгодно делать даже вручную; другие дороги, наоборот, придерживаются того мнения, что затраты на очистку щебня оправ дываются только при применении щебнеочистительных машин.

Ряд дорог применяют щебнеочистительные машины только для очистки сухого балласта. Если балласт имеет большой процент влаги, то его выбрасывают или уширяют им обочины земляного полотна.

Причины загрязнения балласта. Загрязнение балласта в основном происходит от проникания в него следующих загрязнителей: а) пыли, переносимой ветром; б) изгари, шлака и мусора от проходящих поездов; в) глинистых и пылеватых грунтов земляного полотна, проникающих в балласт снизу, а возможно, и сбоку; г) продуктов выветривания самого балласта. По данным анализов нескольких образцов загрязненного балласта, состав загрязнителя известнякового щебеночного балласта на одной из среднезападных дорог был следующий: 41% —известняковая пыль, 45% —частицы грунтов, 11% — угольная пыль и остальные 3% — влага. Приведенные данные отражают частный случай, потому что состав загрязнителя зависит от местных условий.

Для исследования состояния балласта, защищенного асфальтовыми покрытиями, было организовано несколько опытных участков. Применялись покрытия толщиной 5 и 8 см, которые имели назначение не допустить проникания загрязнителей в балласт и обеспечить хороший поверхностный отвод воды. В результате пятилетних наблюдений на опытном участке длиной 0,8 км на одной из западных дорог было установлено следующее. Балласт с асфальтовыми покрытиями хорошо поддается текущему содержанию. Покрытия предотвращают проникание загрязнителей в балласт. Поверхностная вода быстро стекает с покрытий в стороны, вследствие чего основная площадка земляного полотна находится в сухом и прочном состоянии. Балласт находится в стабильном состоянии и прочно удерживает шпалы при проходе поездов. Асфальтовые покрытия в значительной степени предохраняют шпалы от влияния неблагоприятных климатических условий. Затраты рабочей силы при текущем содержании и ремонте пути с покрытиями были почти в 2 раза меньше, чем при содержании пути без покрытий.

Выплески на стыках. Попадающие в загрязненный балласт атмосферные воды не могут из него выходить вследствие его низких дренирующих свойств. В таком балласте под влиянием насосного воздействия шпал при проходе поездов образуются выплески. Такие выплески появляются независимо от того, загрязнялся ли балласт снизу подстилающими грунтами земляного полотна или загрязнение происходило иным образом. Поэтому выплески на стыках не следует ставить в полную зависимость от просадок основной площадки земляного полотна с образованием балластных корыт и лож. При вскрытии балластных лож в них можно наблюдать присутствие воды даже при сухой погоде, а лежащий в них балласт находится в неуплотненном состоянии. Наоборот, балласт в местах выплесков под стыками очень плотен.

Как правило, выплески пути происходят в результате загрязнения балласта в откосах балластной призмы, где такой загрязненный балласт препятствует выходу воды из балластного слоя. Загрязнители из балласта в шпальных ящиках переносятся водой к концам шпал и образуют здесь плотные перемычки препятствующие выходу воды из шпальных ящиков. При таких условиях процесс загрязнения балласта в шпальных ящиках ускоряется, усиливается насосное действие шпал с образованием выплесков, создаются неблагоприятные условия не только для общего состояния пути, но и для работы рельсов, шпал и скреплений.

Опыт очистки щебня. В настоящее время на дорогах применяют самые разнообразные методы содержания балласта. Некоторые дороги предпочитают заменять старый балласт новым вместо его очистки. Другие дороги производят очистку щебеночных балластов из доменных шлаков и камня. Периодичность такой очистки щебня зависит от местных условий. В одних случаях очистка щебня производится ежегодно, а в других случаях — лишь один раз за 12 лет.

Некоторые дороги периодически очищают балласт только на откосах балластной призмы и на междупутье, но не очищают его в шпальных ящиках. Такая практика основана на предположении, что загрязнитель балласта в шпальных ящиках будет вымываться атмосферной водой через очищенный балласт на откосах балластной призмы и в междупутье. Если балласт на откосах балластной призмы и в междупутье загрязнен, то с течением времени становится загрязненным и балласт в шпальных ящиках. Некоторые дороги очищают балласт с обеих сторон шпал и в ящиках, иногда до 8 см ниже подошвы шпал.

Очистка балласта на откосах призмы обычно производится ниже подошвы шпал на 20—30 см, а при очистке балласта на междупутье — на 15—-20 см. Очистка балласта в шпальных ящиках обычно производится на глубину несколько ниже подошвы шпал у оси пути и примерно на 7,6 см ниже подошвы шпал у их концов. При таких условиях загрязнитель в балласте под шпалами вымывается атмосферными водами к концам шпал. Для отвода воды из балласта на междупутье применяются поперечные дренажные прорези с соответствующим уклоном их к откосу призмы. Расстояния между прорезями, которые не должны проходить под рельсовыми стыками, обычно равны длине рельса.

На дорогах применяются самые разнообразные способы очистки загрязненного балласта. На некоторых дорогах применяется только ручная очистка балласта; на других дорогах — только щебнеочистительные машины на рельсовом ходу и машины, не занимающие перегона. Этими машинами очищают балласт на откосах балластной призмы и на междупутье. На ряде дорог балласт из шпальных ящиков сначала вырезают вручную или с помощью специальных машин и складывают на откосы балластной призмы и затем здесь его очищают механизированным способом. Очистка балласта производится дорогами или своими силами или по договорам с соответствующими фирмами.

Уборка загрязнителей. Выброшенный при очистке балласта загрязнитель быстро высыхает и обычно превращается в материал, легко выдуваемый ветром. Если загрязнитель выброшен на обочину земляного полотна, он может быть захвачен вихревыми потоками воздуха, возникающими при проходе поездов, и, падая на балласт, снова засорять его в первую очередь на откосах балластной призмы, препятствуя дренированию из нее воды. В связи с этим загрязнитель должен быть отброшен далеко под откос насыпей. При очистке балласта в выемках загрязнитель надо вывозить за их пределы. Загрязнитель можно оставлять иа обочинах выемок только временно, в течение 1—2 дней.

Очистка балласта в тоннелях. Очистка балласта в тоннелях имеет особенности. Подъемка пути в тоннелях на чистый балласт ограничена по условиям габарита тоннеля поверху. В длинных тоннелях балласт обычно бывает не только грязным, но и мокрым; поэтому многие дороги не пытаются его очищать, так как трудно отделить липкий загрязнитель от щебеночной массы. В таких случаях балласт полностью убирают и заменяют новым.

В коротких тоннелях балласт часто бывает сухим и поэтому хорошо подвергается очистке. На некоторых дорогах очистку балласта производят вручную. В тоннелях с хорошей вентиляцией применяют специальные машины для вырезки балласта из шпальных ящиков и выбрасывания его в стороны на откосы балластной призмы, где производится его очистка щебнеочистительными машинами типа «Крот» или же его грузят грейферными кранами на рельсовом ходу в вагоны и вывозят из тоннеля. На одной дороге для очистки балласта в тоннелях успешно применяют щебнеочистительную машину на рельсовом ходу, которая вырезает щебень из-под шпал и из откосов балластной призмы, очищает его и укладывает обратно в путь, а загрязнитель с помощью транспортеров грузит в прицепленные к щебнеочистительной машине полувагоны. При такой очистке щебня путь понижается на 13 см, что позволяет в дальнейшем делать три подъемки пути на новый балласт.

Ручная очистка щебня. В местах, где намечена ручная очистка щебня, должны быть тщательно изучены местные условия, потому что при существующей высокой стоимости рабочей силы иногда бывает выгоднее вместо очистки загрязненного балласта вручную произвести его замену новым.

Ручная очистка щебня производится по следующей технологии. Сначала щебень рыхлят с помощью кирок у концов шпал на глубину около 15 см ниже подошвы шпал. Затем балласт берут на вилы и, встряхивая, отделяют от него загрязнитель. Очищенный щебень укладывают на середину пути, где он используется при подъемке пути. Привезенный чистый щебень разгружают на откосы балластной призмы. В тех случаях, когда щебень в шпальных ящиках очень сильно загрязнен, его вырезают с помощью кирок и лопат несколько ниже подошвы шпал. Работы по очистке щебня вручную малопроизводительны, очень дорого стоят и утомительны для рабочих. Кроме того, как бы тщательно щебень ни очищался на вилах, некоторое количество загрязнителя в нем остается или в процессе очистки попадает обратно в путь. Средняя норма выработки одного рабочего на очистке щебня вручную около 4,9 м пути за восьмичасовой рабочий день.

Одно время ручную очистку щебня применяли на многих дорогах по следующей технологии. Грязный щебень рыхлили кирками и забрасывали лопатами на наклонно установленные на обочине грохоты. Загрязнитель падал на обочину и затем его сбрасывали на откосы насыпи, а чистый щебень скатывался по наклонной поверхности грохотов к основанию балластной призмы и затем его укладывали в путь. Работы по такой технологии имели высокую стоимость и малую производительность. Поэтому для уменьшения стоимости работ и повышения производительности грохоты начали устанавливать на железнодорожных платформах. Загрязненный щебень на эти грохоты забрасывали с помощью грейферных кранов на рельсовом ходу. Чистый щебень по наклонным грохотам скатывался обратно в путь, а загрязнитель, прошедший через грохоты, оставался на платформах. Такой метод очистки щебня был заложен в основу современных гцебнеочисти- тельных машин.

БАРЫКОВА Н.Г., ГЛУЗМАН И.С. АМЕРИКАНСКАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ — М.: ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1959.