Вставка для лопатки шпалоподбойки и лопатка шпалоподбойки

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2061816
Дата публикации: 
Понедельник, Июнь 10, 1996


Использование: в шпалоподбивочных машинах, осуществляющих уплотнение балласта железнодорожного пути. Сущность изобретения: лопатка 7 шпалоподбойки содержит плиту из стали, прикрепленную к рычагу 5. В нижней части плиты выполнен вырез для вставки 8, выполненной из износостойкого материала. Вставка 8 жестко закрепляется в вырезе. Вставка 8 выполнена в виде пластины с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, верхней и нижней частями. Нижняя часть вставки 8 выполнена дугообразной между боковыми стенками. Задняя и передняя стенки вставки 8 параллельны друг другу, нижняя часть вставки 8 выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нее к задней и передней стенкам. 3 с.и 20 з.п.ф-лы, 9 ил.

, , , , , , , ,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к устройству-шпалоподбоек, используемых в путевых машинах для уплотнения балласта железнодорожного пути.

Известна вставка для лопатки шпалоподбойки, содержащая пластину из твердого износостойкого материала с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частями, причем верхняя часть и задняя стенка образованы для взаимодействия с лопаткой шпалоподбойки, а нижняя часть образует нижнюю кромку вставки (1).

Типичная проблема, испытываемая при использовании существующих лопаток шпалоподбоек, заключается в том, что типичные балластные материалы являются высокоабразивными. Передние кромки лопаток очень быстро изнашиваются, а после частичного скола становятся неэффективными для осуществления трамбования и уплотнения. Таким образом, возникает необходимость замены лопаток или переделки их передних кромок.

В технике известна также практика облицовки кромок лопаток шпалоподбоек высокохромистой сталью посредством пайки твердым припоем для обеспечения дополнительной износостойкости. Даже и при такой облицовке обычный рабочий проход трамбующей машины составляет всего лишь от приблизительно 6,5 до 10 км (от 4 до 6 миль) железнодорожного пути до износа кромок лопаток, после чего для эффективной работы требуется их замена или замена вставок.

Техническим эффектом, который может быть получен при использовании вставок для лопатки шпалоподбойки,согласно изобретению, является повышение надежности и срока службы.

Для достижения этого эффекта во вставке для лопатки шпалоподбойки, содержащей пластину из твердого износостойкого материала с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частями, причем верхняя часть и задняя стенка образованы для взаимодействия с лопаткой шпалоподбойки, а нижняя часть образует нижнюю кромку вставки, нижняя часть пластины между ее боковыми стенками выполнена дугообразной.

Кроме этого, задняя и передняя стенки параллельны друг другу, нижняя часть передней стенки выполнена со скосом, выполненным под углом 0-15o к поверхности передней стенки, а нижняя часть задней стенки выполнена со скосом, расположенным под углом 65-85o к поверхности задней стенки, причем нижняя часть пластины выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нижней кромки пластины к задней и передней стенкам, а отношение длины нижней кромки пластины к ее ширине равно 1,2- 1,5.

Для достижения указанного технического эффекта во втором варианте выполнения вставки для лопатки шпалоподбойки задняя и передняя стенки параллельны друг другу, а нижняя кромка пластины выполнена дугообразной между ее боковыми стенками, причем нижняя часть пластины выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нее к задней и передней стенкам.

Известна лопатка шпалоподбойки, содержащая плиту из стали, прикрепляемую рычагу, по меньшей мере одну выполненную из износостойкого материала вставку, жестко закрепленную в выполненном в нижней части плиты вырезе и состоящую из пластины с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частей, причем пластина прикреплена к плите верхней частью и задней стенкой, а нижняя часть образует нижнюю кромку лопатки (1).

Для достижения указанного технического эффекта в лопатке шпалоподбойки, содержащей плиту из стали, прикрепляемую к рычагу, по меньшей мере одну выполненную из износостойкого материала вставку, жестко закрепленную в выполненном в нижней части плиты вырезе и состоящую из пластины с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частей, причем пластина прикреплена к плите верхней частью и задней стенкой, а нижняя часть образует нижнюю кромку лопатки, нижняя часть пластины между ее боковыми стенками выполнена дугообразной.

Кроме этого, в выполненном в нижней части плиты вырезе жестко закреплены три пластины, а по меньшей мере передняя вертикальная поверхность плиты выполнена из износостойкого материала, включающего в себя литой карбидный материал.

На фиг. 1 изображено расположение шпалоподбоек при уплотнении балласта вокруг шпалы; на фиг.2 шпалоподбойка, вид сбоку; на фиг.3 то же, вид спереди; на фиг.4 нижний конец шпалоподбойки в увеличенном масштабе; на фиг. 5 вставка для лопатки шпалоподбойки; на фиг. 6 нижний конец шпалоподбойки в увеличенном масштабе с частичным сечением; на фиг.7 лопатка шпалоподбойки, вид спереди; на фиг. 8 вставка для лопатки шпалоподбойки, вид сзади; фиг. 9 то же, в аксонометрии.

Как показано на фиг.1, железнодорожный путь содержит расположенные на некотором расстоянии друг от друга параллельные шпалы 1, размещенные в балласте 2. Рельсы 3 опираются на рельсовые подкладки 4, которые в свою очередь опираются на шпалы 1. Когда полотно дороги требует выравнивания, шпалоподбивочная машина (не показана) известной конструкции перемещается по рельсам 3 и множество рычагов 5 шпалоподбоек 6 манипулируются и развертываются с помощью гидравлического силового привода у каждой шпалы поочередно. По меньшей мере, восемь или, как правило, шестнадцать шпалоподбоек 6 индивидуально располагаются по обе стороны каждого рельса 3 у обоих концов шпалы. На нижней части рычага 5 закреплена лопатка 7 шпалоподбойки 6, имеющая вставки 8. Каждая вставка 8 имеет нижнюю кромку 9, которая вонзается в балласт 2, как это проиллюстрировано на фиг.1. Шпалоподбойки 6 затем подвергаются вибрации и перемещаются к шпале 1 синхронно, приподнимая шпалу до фиксированного уровня при одновременном уплотнении балласта под ней.

Более детально шпалоподбойка 6 проиллюстрирована на фиг.2 и 3. Рычаг 5 имеет опорную стержневую часть 10, которая имеет резьбовое отверстие 11 на конце для крепления шпалоподбойки 6 к соответствующему несущему элементу. Рычаг 5 имеет также скошенную стержневую часть 12, доходящую до выполненной за одно целое лопатки 7 на ее противоположном конце. Лопатка 7 выполнена в виде плиты, имеющей углубление или вырез 13 (рис.4), расположенный поперек передней кромки 14 передней части или поверхности и в который впаиваются твердым припоем вставки 8 конец с концом (см. рис. 3,7 и 9). Лопатка 7 имеет заднюю поверхность 15 и рельефную поверхность 16, проходящую между задней поверхностью 15 и передней кромкой 14. Как правило, лопатка 7 имеет длину порядка 100 мм (4 дюйма), высоту порядка 75 мм (3 дюйма) и толщину порядка 20 мм (3/4 дюйма). Однако, как это очевидно из фиг.9, альтернативный вариант выполнения лопатки 7 может быть модифицирован и содержать четыре вставки 8. Эта лопатка 7 может быть того же или аналогичного размера, что и лопатка 7 по фиг. 7, или может быть длиннее в зависимости от применения шпалоподбивочной машины, на которой она устанавливается.

Лопатка 7 может быть плитой, выкованной без выреза 13 для размещения вставок 8, или отлитой в форме. Либо лопатка 7 может быть изготовлена из плиты с последующим выполнением выреза 13 в передней кромке на фрезерном станке. В любом из вышеупомянутых вариантов вырез 13, как правило, проходит по всей ширине передней кромки и имеет глубину порядка 12 мм (0,41 дюйма).

Вставка 8 для лопатки 7 предпочтительно изготавливается из карбида вольфрама известным методом спекания. То есть, порошок карбида вольфрама формуется под давлением, после чего обжигается в спекательной печи до твердого износостойкого тела. Недостаток спекания карбида вольфрама заключается в том, что при этом имеет место значительная усадка. Поэтому вставка должна быть относительно небольшой о тем, чтобы избежать коробления при любом размере. Кроме того, вставки большего размера имеют большую тенденцию к растрескиванию во время пайки твердым припоем или литья, применяемых для присоединения их к лопатке 7. По этим причинами целесообразно, чтобы длина вставки была небольшой и ряд вставок располагался торец к торцу предпочтительно по всей длине передней кромки плиты, как это наглядно проиллюстрировано на фиг. 7.

Независимо от варианта выполнения вставка 8 лопатки 7 может быть установлена любым подходящим способом. Вставки монтируются на плите (фиг.6 и 7) путем пайки твердым припоем в вырезах торцом к торцу. На торцах лопатки 7 могут быть выполнены скосы (не показаны) и предусмотрены пространства 17 между торцами прилегающих вставок 8 для дополнительной пайки вставок в вырезе 13.

Как проиллюстрировано на фиг. 5, вставка 8 для лопатки 7 выполнена из твердого износостойкого материала в виде пластины и имеет верхнюю 18 и нижнюю 19 части, боковые стенки 20 и 21, заднюю 22 и переднюю 23 стенки. Задняя 22 и передняя 23 стенки образуют толщину пластины. Боковые стенки 20 и 21 образуют ширину пластины. Нижняя часть 19 образует нижнюю кромку 9 и выполнена дугообразной между боковыми стенками 20 и 21.

Верхняя часть 18 и задняя стенка 22 взаимодействуют со стенками выреза 13 лопатки 7. Стенки 22 и 23 параллельны друг другу. Нижняя часть передней стенки 23 выполнена со скосом 24, причем линия пересечения скоса 24 с передней стенкой 23 дугообразная, а скос 24 выполнен под углом 0- 15o, предпочтительно 10o, к поверхности стенки 23. Нижняя часть вставки 8 выполнена со скосом 25, расположенным под углом 65-85o, предпочтительно 70o, к поверности задней стенки 22. Нижняя часть вставки 8 выполнена со скосами 24 и 25, расположенными с обеих сторон от нижней кромки 9 и направленными снизу вверх от нижней кромки 9 к передней 23 и задней 22 стенкам. Линии пересечения скоса 24 с передней стенкой 23 и скоса 25 с задней стенкой 22 выполнены дугообразными. Отношение длины дугообразной нижней кромки 9 к ширине вставки 8 равно 1,2 1,5 предпочтительно 1,3.

Указанное выполнение вставки 8 обеспечивает повышение срока службы при эксплуатации.

Крайне целесообразно использовать карбид таким образом, чтобы силы сжатия действовали на карбидную вставку. В частности, установлено, что при уплотнении железнодорожного пути дугообразное выполнение нижней и передней кромок вставки значительно увеличивает ее полезный срок службы. Более того, применение нескольких отдельных вставок обеспечивает создание лопатки с прерывчатой кромкой. Благодаря множеству дугообразных или криволинейных передних кромок вставок в соответствии с настоящим изобретением, передняя кромка лопатки распределяет силы, возникающие во время вхождения ее в балластный слой.

Однако, не все поверхности лопатки 7 подвергаются эквивалентным уровням износа благодаря характеру контакта с абразивными материалами балластного слоя железнодорожного пути. Так установлено, что не все поверхности лопатки 7 подвергаются одинаковым уровням износа и что, следовательно, весьма целесообразно обеспечивать износоустойчивую характеристику только для некоторых частей лопатки. В то время как, естественно, можно усиливать все подвергающиеся износу ее поверхности, это будет связано с излишними производственными затратами без какой-либо реальной пользы для конечного изделия. Поэтому для обеспечения максимального срока службы инструмента при приемлемых затратах на его изготовление установлено целесообразным обеспечивать повышенную характеристику износостойкости передней поверхности и нижней части лопатки 7.

Например, передняя нижняя часть лопатки представляющая собой вставки из цементированного карбида, подвергается наиболее значительному износу и в результата действия шпалоподбивочной машины направляющей лопатки по вертикали вниз в балластный слой. Однако, последующие уплотнения и вибрации всего узла также приводят и напряжению и износу лицевой поверхности лопатки. Эта площадь, если оставить ее без защиты, полагаясь только на свойства износостойкости стандартных или термообработанных сталей, обычно применяемых для подузлов, на которые напаиваются карбидные вставки,будут эродироваться и приводить к выходу из строя инструмента, несмотря на то, что карбидные вставки будут защищать переднюю кромку. Обычно эту площадь оставляют незащищенной.

Хотя и в меньшей степени, чем лицевая поверхность лопатки, противоположная или задняя ее сторона будут также подвергаться износу от тех же действий уплотнения и вибрации инструмента. Для того, чтобы оптимально сбалансировать срок службы на износ всех трех площадей при приемлемых затратах. В соответствии с настоящим изобретением применяется комбинированный литой материал, состоящий из дробленого цементированного карбида вольфрама и специальной легированной стали, которая обладает свойствами закаливания на открытом воздухе.

Применяя этот материал, слои скрапа дробленого карбида вольфрама, предпочтительно содержащего от 6 до 8% кобальта и имеющего ситовой анализ до А 1/4, +4 (хотя иногда и применяются комбинации гравия различных размеров, могут выборочно наноситься на участки с более высокой степенью износа. Карбид включается в специальную легированную сталь и связывается с ней, причем эта сталь содержит предпочтительные количества углерода, хрома, никеля, молибдена и других элементов и имеет твердость приблизительно 50- 54 по Рокуэллу "О".

Этот материал хорош для нанесения по следующим причинам.

По сравнению с сырым синтерированным карбидом измельченный скрап является весьма экономичным. Металлургическая связь между карбидом и сталью значительно усиливает свойства износостойкости материала по сравнению с другими способами внедрения карбида в виде измельченного скрала. Этот комбинированый материал является гораздо более ковким и стойким и разрыву, чем сам карбид вольфрама и, следовательно, является предпочтительным с точки зрения альтернативных попыток производителей трамбующих инструментов для защиты лицевой поверхности, связанной с пайкой твердым припоем тонкой сплошной карбидной вставки, охватывающей относительно широкий участок поверхности. Инструменты, изготовленные по этой технологии, оказались неприемлемы вследствие напряжений ударов и пайки. В основу комбинированного материала положена сферическая форма карбида и стали между зернами карбида, что приводит к поглощению ударов и исключению разрывов. Обратная, или противоположная сторона лопатки,также соответственно защищается, поскольку легированная стальная часть комбинированного материала имеет более высокие значения твердости, чем материалы, обычно применяемые, и, следовательно, обладает более высоким сопротивлением износу. Задняя поверхность лопатки, даже несмотря на ее более высокую степень твердости, все же легко поддается сварке и пайке, что является весьма желательной характеристикой для ее крепления к рычагу, и обладает преимуществом над инструментальными сталями, которые применяются некоторыми изготовителями шпалоподбоек.

В то время как выше были описаны предпочтительные варианты настоящего изобретения и способов их осуществления, это ни в коем случае не ограничивает области применения настоящего изобретения. 2 4

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Вставка для лопатки шпалоподбойки, содержащая пластину из твердого износостойкого материала с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частями, причем верхняя часть и задняя стенка образованы для взаимодействия с лопаткой шпалоподбойки, а нижняя часть образует нижнюю кромку вставки, отличающаяся тем, что нижняя часть пластины между ее боковыми стенками выполнена дугообразной.

2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что задняя и передняя стенки параллельны одна другой.

3. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя часть передней стенки выполнена со скосом.

4. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя часть задней стенки выполнена со скосом.

5. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя часть пластины выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нижней кромки пластины к задней и передней стенкам.

6. Вставка по п.3, отличающаяся тем, что линия пересечения скоса с передней стенкой дугообразная.

7. Вставка по п.4, отличающаяся тем, что линия пересечения выполненной под углом к горизонтальной части пластины и задней стенки дугообразная.

8. Вставка по п.3, отличающаяся тем, что скос выполнен под углом 0-15° к поверхности передней стенки.

9. Вставка по п.3, отличающаяся тем, что скос выполнен под углом 10° к поверхности передней стенки.

10. Вставка по п. 4, отличающаяся тем, что скос выполнен под углом 65-85° к поверхности задней стенки.

11. Вставка по п.4, отличающаяся тем, что скос выполнен под углом 70° к поверхности задней стенки.

12. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что отношение длины нижней кромки пластины к ее ширине равно 1,2- 1,5.

13. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что отношение длины нижней кромки пластины к ее ширине равно 1,3.

14. Лопатка шпалоподбойки, содержащая плиту из стали, прикрепляемую к рычагу, по меньшей мере одну выполненную из износостойкого материала вставку, жестко закрепленную в выполненном в нижней части плиты вырезе и состоящую из пластины с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частей, причем пластина прикреплена к плите верхней частью и задней стенкой, а нижняя часть образует нижнюю кромку лопатки, отличающаяся тем, что нижняя часть пластины между ее боковыми стенками выполнена дугообразной.

15. Лопатка по п. 14, отличающаяся тем, что задняя и передняя стенки пластины параллельны одна другой
16. Лопатка по п.14, отличающаяся тем, что нижняя часть передней стенки пластины выполнена со скосом.

17. Лопатка по п. 14, отличающаяся тем, что нижняя часть пластины выполнена под углом к горизонтали, направленным снизу вверх от нижней кромки пластины к задней стенке.

18. Лопатка по п. 14, отличающаяся тем, что нижняя часть пластины выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нее к задней и передней стенкам.

19. Лопатка по п.16, отличающаяся тем, что линия пересечения скоса пластины с передней стенкой дугообразная.

20. Лопатка по п.17, отличающаяся тем, что линия пересечения выполненной под углом к горизонтали нижней части пластины и задней стенки дугообразная.

21. Лопатка по п.14, отличающаяся тем, что в выполненном в нижней части плиты вырезе жестко закреплены три пластины.

22. Лопатка по п.14, отличающаяся тем, что по меньшей мере передняя вертикальная поверхность плиты выполнена из износостойкого материала, включающего в себя литой карбидный материал.

23. Вставка для лопатки шпалоподбойки, содержащая пластину из твердого износостойкого материала с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, и верхней и нижней частями, причем верхняя часть и задняя стенка образованы для взаимодействия с лопаткой шпалоподбойки, а нижняя часть образует нижнюю кромку вставки, отличающаяся тем, что задняя и передняя стенки параллельны одна другой, а нижняя кромка пластины выполнена дугообразной между ее боковыми стенками, причем нижняя часть пластины выполнена со скосами, расположенными с обеих сторон от нижней кромки и направленными снизу вверх от нее к задней и передней стенкам.