ЛОПАТКА ПОДБОЙКИ ВЫПРАВОЧНО-ПОДБИВОЧНО-РИХТОВОЧНОЙ (ВПР) МАШИНЫ

Предлагаемая полезная модель относится к железнодорожным путейным машинам для выправки пути и подбивки шпал путем уплотнения балласта, в частности к рабочей части инструмента (шпалоподбойки), устанавливаемого в рабочие органы выправочно-подбивочно-рихтовочной (ВПР) машины, обеспечивающих подачу и уплотнение балласта под шпалой в зоне рельсовых плетей, методом динамического воздействия.
Известно техническое решение, в котором 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, при этом нижняя часть пластины между ее боковыми стенками выполнена дугообразной. Вставка для лопатки 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. (Патент RU 2061816, заявка: №4895173 от 12.09.1989, МПК Е01В 27/12)
Недостаток спекания карбида вольфрама заключается в том, что при этом процессе имеет место значительная усадка. Поэтому вставка должна быть относительно небольшой, с тем, чтобы избежать коробления при любом размере. Кроме того, вставки большего размера имеют большую тенденцию к растрескиванию во время пайки, применяемых для присоединения их к лопатке. По этим причинами целесообразно, чтобы размеры вставки были небольшими, исключающими явление коробления в процессе спекания. Кроме этого, ресурс лопатки снижен из-за больших внутренних напряжений, возникающих на границе раздела вставки и лопатки, вследствие специфики их пайки одновременно к двум поверхностям - задней поверхности и верхней поверхности.
Известно техническое решение по патенту (RU 2211275 Лопатка шпалоподбойки, заявка: 2002119083 от 15.07.2002, МПК Е01В 27/12) в котором лопатка шпалоподбойки, выполнена в форме плиты и закреплена на корпусе шпалоподбойки, имеет переднюю и заднюю поверхности, боковые стенки, нижнюю и верхнюю стороны, оснащена по передней и задней поверхностям твердосплавными пластинами, при этом пластины расположены на периферии указанных поверхностей или, по меньшей мере, на периферии передней поверхности, остальная часть площади поверхностей защищена износостойким наплавленным материалом, пересечения боковых стенок и нижней стороны лопатки и соответствующие стороны пластин, расположенных в местах пересечения, выполнены дугообразными с уменьшением длины нижней стороны, пластины, размещенные на различных участках периферии, выполнены из материалов с различными ударной вязкостью, трещиностойкостью, удельной работой пластической деформации либо сочетанием этих параметров. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. (Патент RU 2211275 заявка: 2002119083 от 15.07.2002, МПК Е01В 27/12).
Недостаток данного технического решения заключается в том, что применение твердосплавных пластин с различным фазовым составом и физико-механическими свойствами на одной лопатке экономически не целесообразно. Получение различных, и при этом, высоких физико-механических свойств твердых сплавов требует высокоточного технологического оборудования, качественного сырья и неукоснительного соблюдения технологического процесса изготовления, что не всегда выполняется на предприятиях. Кроме этого, применение различных материалов для изготовления одной лопатки потребует несколько отличающихся технологических процессов пайки пластин к лопатке, поэтому применение одного технологического процесса снижает качество пайки пластин к лопатке, а применение нескольких отличающихся процессов экономически не целесообразно, да и не всегда возможно это осуществить. Безусловно, на лопатке имеются области с различной степенью износа и защита данных областей должна быть различной. Но при этом необходимо добиваться того, что бы рабочий ресурс подбойки, по максимальной области износа, составлял один сезон работы ВПР машины, что составляет для машин различного вида 200 или 400 км железнодорожного пути. В случае отработки одного рабочего сезона и наличии оставшегося рабочего ресурса подбойки до 20%, данная подбойка на новый сезон будет заменена, т.к. в случае их дальнейшего использования будет необходима замена комплекта подбоек в рабочий сезон, это приведет к простою машины, и снижению выработки.
Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения подвижного состав железнодорожного транспорта.
Технический результат, достигаемый в процессе решении поставленной задачи, заключается в снижении износа подбойки оснащенной твердосплавными пластинами, в повышение уплотнения балластного слоя и повышения его несущей способности.
Технический результат достигается лопаткой подбойки выправочно-подбивочно-рихтовочной (ВПР) машины, выполненной в форме плиты содержащей переднюю, заднюю и боковые поверхности, нижнюю и верхнюю стороны, с установленными по передней и задней поверхностям твердосплавными пластинами, часть площади поверхностей защищена износостойким наплавленным материалом, при этом плита в продольном сечении выполнена в виде равнобедренной трапеции с большим основанием у нижней стороны и наклоном боковых поверхностей 3-5 градусов, а нижняя сторона имеет форму треугольника в поперечном сечении, установленные на нижней стороне на передней поверхности твердосплавные пластины, образуют нижнюю кромку, имеют в поперечном сечении сложную форму, состоящую из сочетания двух, трапеций, лежащих друг на друге основаниями, одно их которых больше по размеру, образуя выступ, причем пластины установленные на заднюю поверхность упираются торцом в выступ, образуя с ним одну плоскость, пластины закреплены с зазором между ними в пределах 5-15 мм, выполнены из вольфрамо-кобальтового твердого сплава, имеющего сплошной каркас из зерен карбида вольфрама размером от 2,0 до 5,0 мкм и каркас кобальтовой фазы, при содержании кобальта от 8 до 12% (об.), поверхность плиты между пластинами покрыта износостойким материалом, на передней, задней и боковых поверхностях, наплавлен износостойкий материал, на передней поверхности в виде валиков шириной и высотой 3-8 мм, параллельно нижней кромки лопатки.
Выполнение твердосплавных пластин, образующих нижнюю кромку, имеющих в поперечном сечении сложную форму из сочетания двух трапеций, лежащих друг на друге основаниями, одно их которых больше по размеру, образуя выступ, с одной стороны, позволяет повысить износостойкость нижней кромки из-за увеличенной толщины, с другой стороны установка пластин на задней поверхности с упором торца пластины в выступ образуя с ним одну плоскость позволяет защитить пластины на задней поверхности от отрыва в процессе внедрения лопатки в балласт. Закрепление на плите твердосплавных пластин с зазором между ними в пределах 5-15 мм, позволяет снизить накопление загрязнений, обусловленное, в основном, сколами на поверхности частиц щебня. Мелкая фракция щебня приводит к ослаблению контактов между частицами щебня и снижению несущей способности балластного слоя. Мелкая фракция щебня и прочих загрязнителей, попадает в зазор между пластинами и отсеиваются. Связь между частицами щебня становятся наиболее устойчивой, обеспечивая максимальную устойчивость балластной призмы под шпалами. Наплавка на задней и боковых поверхностях плиты, износостойкого материала защищает лопатку повышая ее износостойкость в процессе внедрения в балласт. Выполнение наплавки на передней поверхности в виде валиков шириной и высотой 3-8 мм, параллельно нижней кромки лопатки позволяет увеличить объем перемещения частиц щебня, захватываемых лопаткой при ее движении в слое балласта, снизить разрыхление балласта в межшпальном пространстве.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет снизить износ подбойки оснащенной твердосплавными пластинами, повысить уплотнения балластного слоя и его несущую способность, что в итоге приводит к повышению безопасности движения подвижного состав железнодорожного транспорта.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана лопатка подбойки выправочно-подбивочно-рихтовочной (ВПР) машины, фиг. 2 лопатка вид на переднюю поверхность и фиг. 3 лопатка вид на заднюю поверхность. Лопатка выполнена в форме плиты 1 содержит переднюю, заднюю и боковые 1.1 поверхности, нижнюю 1.2 и верхнюю 1.3 стороны. Плита 1 в продольном сечении выполнена в виде равнобедренной трапеции с большим основанием у нижней стороны 1.2 и наклоном боковых поверхностей 1.1 3-5 градусов, а нижняя сторона 1.2 имеет форму треугольника в поперечном сечении. На нижней стороне 1.2 плиты 1 установлены на передней поверхности твердосплавные пластины 2, а на задней поверхности твердосплавные пластины 3. Твердосплавные пластины 2, образуют нижнюю кромку 2.1, имеют в поперечном сечении сложную форму образуя выступ 2.2. Твердосплавные пластины 3, упираются торцом выступ 2.2 образуя с ним одну плоскость. Пластины 2 и 3 закреплены пайкой, поверхность плиты 1 между пластинами 2 и 3 покрыта износостойким материалом. На передней, задней и боковых поверхностях, наплавлен износостойкий материал 4, на передней поверхности в виде валиков 4.1 шириной и высотой 3-8 мм, параллельно нижней кромки 2.1 лопатки. Твердосплавные пластины выполнены из вольфрамо-кобальтового твердого сплава, имеющего сплошной каркас из зерен карбида вольфрама размером от 2,0 до 5,0 мкм и каркас кобальтовой фазы, при содержании кобальта от 8 до 12% (об.).
Работает лопатка подбойки выправочно-подбивочно-рихтовочной (ВПР) машины следующим образом, рабочими перемещениями с наложением вибрации рабочей части инструмента (шпалоподбойки), устанавливаемого в рабочие органы выправочно-подбивочно-рихтовочной (ВПР) машины, лопатка внедряется в балласт в зоне рельсовых плетей, уплотняя балластный слой под шпалами методом динамического воздействия.
Выполнение твердосплавных пластин 2 образующих нижнюю кромку 2.1, сложной формы и наличие выступа 2.2, с одной стороны, увеличивает износостойкость нижней кромки 2.1 из-за увеличенной толщины, а установка пластин 3 с упором торца пластины 3 в выступ 2.2 образуя с ним одну плоскость, защищает пластины 3 на задней поверхности от отрыва в процессе внедрения лопатки в балласт, наплавка на задней и боковых 1.1 поверхностях, износостойкого материала 4 повышает износостойкость лопатки в процессе внедрения в балласт, и в целом все это позволяет снизить износ подбойки. В свою очередь наплавка на передней поверхности плиты 1 износостойкого материала в виде валиков 4.1, параллельно нижней кромки 2.1 лопатки позволяет увеличить объем перемещения частиц щебня, захватываемых лопаткой при ее движении в слое балласта, а закрепление на корпусе лопатки твердосплавных пластин 2 и 3 с зазором между ними в пределах 5-15 мм, даст возможность снизить накопление загрязнений в балласте, обусловленное попаданием мелкой фракцией щебня и прочих загрязнителей, в зазор между пластинами 2 и 3, и их дальнейшее отсеивание, обеспечив повышенное уплотнение балластного слоя в межшпальном пространстве и увеличение его несущей способности.
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено на машиностроительных предприятиях РФ.