Лопатка подбойки шпалоподбивочной машины

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2623853
Дата публикации: 
Четверг, Июнь 29, 2017
Начало действия патента: 
Пятница, Август 19, 2016

Изобретение относится к обслуживанию железнодорожного пути, в частности к лопатке подбойки шпалоподбивочной машины. Лопатка подбойки шпалоподбивочной машины оснащена зафиксированными в ее теле зубьями из твердосплавного материала. Нижняя кромка лопатки снабжена дополнительной вставкой из материала, превосходящего по прочности материал лопатки, которая зафиксирована в теле лопатки между ее зубьями. Вставка выполнена так, что по высоте она не возвышается над смежными с ней зубьями лопатки. Достигается увеличение ресурса подбойки. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.


Изобретение относится к железнодорожной технике и представляет собой лопатку подбойки для шпалоподбивочных машин, служащих для уплотнения щебня балластной призмы железнодорожных путей.

Лопатки подбойки, работая в абразивной среде при больших вибрационных нагрузках, быстро изнашиваются. Для увеличения срока службы лопаток их упрочняют посредством закрепления на лопатке твердосплавных элементов различной формы.

Известна, например, лопатка подбойки шпалоподбивочной машины, нижняя часть которой снабжена закрепленными в продольном вертикальном пазу центральными твердосплавными элементами с закругленными по радиусу нижними концами. Нижняя часть лопатки с находящимся в ней пазом имеет форму клина с углом наклона боковых поверхностей клиновой части к плоскости лопатки 5÷35°. На поверхностях клина укреплены твердосплавные пластины, укрепленные также на выступающих из упомянутого паза твердосплавных элементах (см. п. РФ №2226581 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 22.05.2003, опубл. 10.04.2004 «Лопатка подбойки»). Для твердосплавных пластин, закрепленных на клиновидной части лопатки, велика вероятность отрыва под действием динамических нагрузок и деформаций, т.к. они держатся только за счет пайки. После отрыва твердосплавных пластин обнажаются тонкие стенки клиновидной части лопатки, удерживающие центральный твердосплавный элемент. При взаимодействии с балластом они быстро разрушаются, а элемент выпадает. Это снижает ресурс работы подбойки шпалоподбивочной машины. Кроме того, выполнение лопатки с покрытием из твердосплавных пластин ведет к увеличению стоимости подбойки.

Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому результату и выбранной в качестве прототипа является лопатка подбойки шпалоподбивочной машины, оснащенная зафиксированными в ее теле зубьями из твердосплавного материала (см. п. РФ №2293155 по кл. Е01В 27/16, Е01В 27/12 заявл. 25.07.2005, опубл. 10.02.2007 «Подбойка шпалоподбивочной машины»). Выполнение лопатки без покрытия из твердосплавных пластин снижает стоимость подбойки. Увеличение срока службы лопатки, в данном случае, обеспечивают зубья из твердосплавного материала. Однако при эксплуатации подбойки происходит абразивный износ материала лопатки на участках, не защищенных твердосплавными зубьями. Это приводит к срыву некоторой части зубьев вместе с разрушенным материалом лопатки, что снижает ресурс подбойки.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса подбойки.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении данного изобретения, является повышение сопротивляемости лопатки разрушению.

Поставленная задача решается за счет того, что в известной лопатке подбойки шпалоподбивочной машины, оснащенной зафиксированными в ее теле зубьями из твердосплавного материала, согласно изобретению, по меньшей мере, нижняя кромка лопатки снабжена, по меньшей мере, одной дополнительной вставкой из материала, превосходящего по прочности материал лопатки, которая зафиксирована в теле лопатки между ее зубьями и выполнена так, что по высоте она не возвышается над смежными с ней зубьями лопатки.

Лопатка может быть дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной боковой вставкой из материала, превосходящего по прочности материал лопатки, которая зафиксирована в теле лопатки у боковой ее кромки и выполнена так, что по высоте она не возвышается над смежным к ней зубом лопатки.

Дополнительная вставка и боковая вставка могут быть выполнены из твердосплавного материала или закаленной инструментальной стали.

Дополнительная вставка и боковая вставка могут быть установлены так, что их нижний торец относительно нижней кромки лопатки расположен заподлицо, или возвышен, или утоплен.

Дополнительная вставка и боковая вставка могут быть погружены в тело лопатки на глубину, превосходящую или меньшую, чем глубина погружения в тело лопатки смежных с ней зубьев лопатки.

Дополнительная вставка может быть выполнена в виде элемента, форма поперечного сечения которого выбрана из группы, включающей многоугольник, круг, овал, криволинейный многоугольник.

Дополнительная вставка может быть выполнена в виде трубчатого элемента, охватывающего зуб лопатки снаружи, причем трубчатые элементы смежных зубьев могут быть выполнены так, что их наружные боковые поверхности, обращенные друг к другу, конгруэнтны по конфигурации.

Дополнительная вставка может быть выполнена в виде элемента, наружные боковые поверхности которого, обращенные к смежным зубьям, конгруэнтны по конфигурации этим зубьям.

По нижней кромке лопатки зубья и дополнительные вставки могут быть установлены так, что продольная ось зуба и вставки составляет с осью лопатки, ориентированной вдоль оси подбойки, угол а, причем расстояние по нижней кромке лопатки между краями смежных зуба и дополнительной вставки и/или смежных зубьев не превышает величину

, определяемую по формуле:

, где L- длина погружения зуба.

Дополнительная вставка может быть выполнена как единый элемент или из отдельных частей, причем отдельные части дополнительной вставки могут быть выполнены из материала, отличающегося по степени прочности.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая лопатка подбойки неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.

Лопатка может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использована при уплотнении балласта железнодорожного пути, т.е. является промышленно применимой.

Эксперименты показали, что снабжение, по меньшей мере, нижней кромки лопатки дополнительными упрочняющими вставками, высота которых не превосходит высоту смежных с ними зубьев лопатки, с одной стороны, позволяет эффективно разрыхлить балласт перед внедрением в него лопатки подбойки и облегчить погружение лопатки в балласт, с другой стороны, обеспечивает уменьшение разрушения лопатки за счет практического предотвращения контакта балласта с материалом кромок лопатки, который наиболее подвержен абразивному износу. Дополнительные вставки, при необходимости, могут быть установлены не только по нижней кромке лопатки, но и по ее боковым кромкам, а также и по ее верхней кромке. В качестве материала для дополнительной вставки может быть использован любой материал, превосходящий по прочности и твердости материал лопатки, например закаленная инструментальная сталь или твердосплавный материал. Количество дополнительных вставок, их форма, размер, расположение на лопатке, материал, из которого они выполнены, выбираются исходя из конструктивных и технологических соображений с учетом вероятных условий эксплуатации подбойки, для которой они предназначены. При расположении зубьев и дополнительных вставок по нижней кромке лопатки наклонно так, что продольная ось зуба и вставки составляет с осью лопатки, ориентированной вдоль оси подбойки, угол α, позволяет защитить материал нижней кромки от воздействия на него частиц балласта. Причем оптимальная степень защиты обеспечивается при размещении смежных зуба и дополнительной вставки и/или смежных зубьев (в том случае, если между какими-то зубьями установка дополнительной вставки не предусмотрена) на расстоянии, считая по нижней кромке лопатки, не превышающем величину

, определяемую по формуле:

, где L- наибольшая длина погружения зуба. Дополнительная вставка может быть выполнена либо в виде отдельных элементов, зафиксированных в теле лопатки между ее зубьями, либо в виде единого элемента, объединяющего, например, все вставки по одной из кромок лопатки или даже объединяющего все кромки лопатки по всему ее периметру. Отдельные части дополнительной вставки могут быть выполнены из материала, отличающегося по степени прочности и твердости, и размещены по лопатке так, что наиболее подверженные износу части лопатки снабжены наиболее прочными и твердыми вставками.

Таким образом, заявляемая лопатка подбойки имеет повышенную сопротивляемость разрушению по сравнению с прототипом, что обеспечивает увеличение ресурса подбойки.

Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг. 1 - Лопатка, общий вид.

Фиг. 2 - Фрагмент нижней кромки лопатки (показаны варианты расположения дополнительной вставки относительно нижней кромки: нижний торец вставки расположен заподлицо, возвышен над кромкой, утоплен; вставка погружена на глубину, превосходящую или меньшую, чем глубина погружения в тело лопатки смежных со вставкой зубьев).

Фиг. 3 - Вариант выполнения дополнительной вставки в виде трубчатого элемента.

Фиг. 4 - Вариант выполнения дополнительных вставок смежных зубьев в виде трубчатых элементов с конгруэнтными боковыми поверхностями, обращенными друг к другу.

Фиг. 5 - Вариант выполнения дополнительной вставки между смежными зубьями в виде элемента наружные боковые поверхности, обращенные к смежным зубьям, конгруэнтны по конфигурации этим зубьям.

Фиг. 6 - Вариант выполнения дополнительной вставки из отдельных элементов.

Фиг. 7 - Вариант расположения зубьев и дополнительной вставки под углом α к оси лопатки, ориентированной вдоль оси подбойки.

Лопатка 1 подбойки шпалоподбивочной машины оснащена зафиксированными в ее теле зубьями 2 из твердосплавного материала и дополнительными вставками 3, выполненными также из твердосплавного материала, т.е. из материала, превосходящего по прочности материал лопатки 1. Зубья 2 и дополнительные вставки 3 могут быть запрессованы или впаяны в материал лопатки. На чертеже показана лопатка 1, которая снабжена зубьями 2 и дополнительными вставками 3 по нижней кромке. Вставки 3 зафиксированы в теле лопатки между ее зубьями 2 так, что по высоте они не возвышаются над смежными с ней зубьями 2 лопатки 1. Дополнительные вставки 3 могут быть установлены так, что нижний торец вставки 3 относительно нижней кромки лопатки 1 расположен заподлицо, или возвышен, или утоплен. Дополнительные вставки 3 могут быть погружены в тело лопатки 1 на глубину, превосходящую или меньшую, чем глубина погружения в тело лопатки 1 смежных с ними зубьев 2 лопатки 1. Это обеспечивает более надежное закрепление зубьев 2 и вставок 3 в теле лопатки 1. Дополнительные вставки 3 могут быть выполнены в виде элемента, форма поперечного сечения которого представляет собой многоугольник, круг, овал, криволинейный многоугольник. Дополнительная вставка 3 может быть выполнена и в виде трубчатого элемента, охватывающего зуб 2 лопатки 1 снаружи. При этом труба может быть в поперечном сечении как кольцевой, так и, например, по наружному контуру прямоугольной, многоугольной и т.д., причем внутренний контур трубы охватывает зуб, повторяя его форму. Трубчатые элементы смежных зубьев 2, если они близко примыкают друг к другу, могут быть выполнены так, что их наружные боковые поверхности, обращенные друг к другу, имеют совпадающую форму, т.е. конгруэнтны по конфигурации. Дополнительная вставка 3 может быть выполнена и в виде элемента, наружные боковые поверхности которого, обращенные к смежным зубьям, повторяют по форме конфигурацию этих зубьев 2. Дополнительная вставка 3 может быть выполнена как единый элемент или из отдельных частей 4, которые могут отличаться по степени прочности, что позволяет снизить стоимость подбойки. Угол лопатки, образованный ее нижней и боковой кромками, может быть защищен посредством боковой вставки 5. Эта вставка 5 может быть выполнена специальной формы, повторяющей форму угла лопатки, или в этом качестве может быть использована отдельная часть 4 дополнительной вставки 3, образованной из, например, двух отдельных половинок.

Работу с помощью заявляемой лопатки подбойки шпалоподбивочной машины осуществляют следующим образом. Используя механизмы шпалоподбивочной машины, подбойку принудительно заглубляют в балласт и производят виброуплотнение балласта. При использовании лопатки с дополнительными вставками уменьшается ее разрушение за счет практического предотвращения контакта балласта с материалом кромок лопатки, который наиболее подвержен абразивному износу.

Таким образом, заявляемая лопатка за счет повышения сопротивляемости лопатки разрушению позволяет увеличить ресурс подбойки.

Формула изобретения

1. Лопатка подбойки шпалоподбивочной машины, оснащенная зафиксированными в ее теле зубьями из твердосплавного материала, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, нижняя кромка лопатки снабжена, по меньшей мере, одной дополнительной вставкой из материала, превосходящего по прочности материал лопатки, которая зафиксирована в теле лопатки между ее зубьями и выполнена так, что по высоте она не возвышается над смежными с ней зубьями лопатки.

2. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка выполнена из твердосплавного материала или закаленной инструментальной стали.

3. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка установлена так, что ее нижний торец относительно нижней кромки лопатки расположен заподлицо, или возвышен, или утоплен.

4. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка погружена в тело лопатки на глубину, превосходящую или меньшую, чем глубина погружения в тело лопатки смежных с ней зубьев лопатки.

5. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка выполнена в виде элемента, форма поперечного сечения которого выбрана из группы, включающей многоугольник, круг, овал, криволинейный многоугольник.

6. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка выполнена в виде трубчатого элемента, охватывающего зуб лопатки снаружи.

7. Лопатка по п. 6, отличающаяся тем, что трубчатые элементы смежных зубьев выполнены так, что их наружные боковые поверхности, обращенные друг к другу, конгруэнтны по конфигурации.

8. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная вставка выполнена в виде элемента, наружные боковые поверхности которого, обращенные к смежным зубьям, конгруэнтны по конфигурации этим зубьям.

9. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что по нижней кромке лопатки зубья и дополнительные вставки установлены так, что продольная ось зуба и вставки составляет с осью лопатки, ориентированной вдоль оси подбойки, угол α, причем расстояние по нижней кромке лопатки между краями смежных зуба и дополнительной вставки и/или смежных зубьев не превышает величину

, определяемую по формуле:

, где L - длина погружения зуба.

10. Лопатка по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что дополнительная вставка выполнена как единый элемент или из отдельных частей.

11. Лопатка по п. 10, отличающаяся тем, что отдельные части дополнительной вставки выполнены из материала, отличающегося по степени прочности.

12. Лопатка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной боковой вставкой из материала, превосходящего по прочности материал лопатки, которая зафиксирована в теле лопатки у боковой ее кромки и выполнена так, что по высоте она не возвышается над смежным к ней зубом лопатки.

13. Лопатка по п. 12, отличающаяся тем, что боковая вставка выполнена из твердосплавного материала или закаленной инструментальной стали.

14. Лопатка по п. 12, отличающаяся тем, что боковая вставка установлена так, что ее нижний торец относительно нижней кромки лопатки расположен заподлицо, или возвышен, или утоплен.

15. Лопатка по п. 12, отличающаяся тем, что боковая вставка погружена в тело лопатки на глубину, превосходящую или меньшую, чем глубина погружения в тело лопатки смежных с ней зубьев лопатки.