ПОДБОЙКА ШПАЛОПОДБИВОЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к устройствам для строительства и ремонта железнодорожного пути, в частности, к конструкциям подбоек подбивочных блоков шпалоподбивочных машин.
Известна подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая стержень, нижний конец которого выполнен в виде лопатки. Кромки лопатки, ее передняя и задняя плоскости, а также нижняя часть стержня имеют наплавленное покрытие из твердосплавного материала (см. под ред. Сырейщикова Ю.П. Новые путевые машины подбивочно-выправочные и рихтовочная ВПР-1200, ВПРС-500 и Р-2000. - М., «Транспорт», 1984 г., с 83).
Недостатком такой подбойки является малый срок службы, т.к. твердосплавное покрытие мало увеличивает срок службы лопатки.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая стержень, нижний конец которого выполнен в виде лопатки, снабженной выступающими над ее поверхностью зубьями из твердосплавного материала. Зубья жестко зафиксированы относительно лопатки за счет соединения охватывающего и охватываемого элементов. В качестве охватывающего элемента служит паз в лопатке или зубе, а в качестве охватываемого элемента - ножка зуба или выступ лопатки (см. патент РФ на полезную модель №27927 по кл. Е 01 В 27/16 заявл. 23.09.02, опубл. 27.02.03 «Подбойка шпалоподбивочной машины»).
Снабжение лопатки зубьями из твердосплавного материала значительно удлиняет срок службы подбойки. Однако выполнение зубьев без придания головке зуба специальной формы не только в поперечном сечении, но и в объемной конфигурации, способствующей разрыхлению балласта перед внедрением в него лопатки, не позволяет в должной степени снизить абразивный износ материала лопатки на участках, не защищенных твердосплавными зубьями. Это приводит к срыву некоторой части зубьев вместе с разрушенным материалом лопатки. Из-за трудоемкости замены подбоек и их высокой стоимости, подбивку балласта зачастую продолжают с такими частично изношенными подбойками, т.е. подбойками, геометрия лопатки которых изменена. Это снижает качество уплотнения балласта.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение срока службы подбойки и повышение качества уплотнения балласта.
Техническим результатом, получаемым при реализации данной полезной модели, является повышение надежности защиты лопатки подбойки от абразивного износа.
Указанная задача решается за счет того, что в известной подбойке шпалоподбивочной машины, содержащей стержень, нижний конец которого выполнен в виде лопатки, снабженной выступающими над ее поверхностью зубьями из твердосплавного материала, жестко зафиксированными относительно лопатки за счет соединения охватывающего и охватываемого элементов, в котором в качестве охватывающего элемента служит паз в лопатке или зубе, а качестве охватываемого элемента - ножка зуба или выступ лопатки, согласно полезной модели, форма головки зуба выбрана из группы, включающей цилиндр, конус, пирамиду, форму зубила.
Зубья могут быть дополнительно установлены на примыкающей к лопатке части стержня на высоту не более половины длины стержня.
Головка зуба по отношению к ножке зуба может быть выполнена грибовидной формы, а вершина головки зуба может быть выполнена заостренной или скругленной.
Зубья могут быть установлены так, что продольная ось зуба образует с плоскостью поверхности подбойки, в которой они зафиксированы, угол 40-90°.
Расстояние между краями соседних зубьев лопатки может составлять 0,5-10 мм.
По нижней кромке лопатки зубья могут быть установлены так, что по всей длине кромки головки зубьев выступают над кромкой на одинаковую величину или так, что величина погружения головки зуба в материал лопатки увеличивается от середины лопатки к ее бокам.
По нижней кромке лопатки у зуба с головкой в форме зубила угол, образованный плоскостью симметрии зубила, проходящей через его рабочую кромку с плоскостью лопатки, может составлять 30-60°.
Ножка зуба может быть выполнена цилиндрической и зафиксирована в материале подбойки на глубину не менее 0,25 диаметра ножки.
Высота выступа головки зуба над поверхностью лопатки может быть определена по формуле:
где h - высота выступа головки зуба над поверхностью лопатки в мм,
Р - эмпирический коэффициент, численно равный требуемому ресурсу работы подбойки в км,
а - эмпирический коэффициент, численно равный 0,1-10,
b - эмпирический коэффициент, численно равный 10-100,
n - эмпирический коэффициент, численно равный 1-3.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая подбойка неизвестна, т.е. соответствует критерию новизна.
Подбойка 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 выполнение зубьев с головкой заявляемой формы позволяет эффективно разрыхлить балласт перед внедрением в него лопатки подбойки и, тем самым, облегчить погружение лопатки в балласт и уменьшить ее абразивный износ. Конкретный выбор формы зуба зависит от предполагаемых условий эксплуатации подбойки (типа балласта, степени его уплотнения, вида шпалоподбивочной машины, на которой устанавливается подбойка и пр.). Так, например, конусная или пирамидальная головка зуба способствует уменьшению ударных нагрузок на подбойку в момент начала заглубления лопатки в балласт;
цилиндрическая головка зуба позволяет надежно защитить материал подбойки от износа, а головка в форме зубила, являясь компромиссным вариантом выполнения между конусной (пирамидальной) и цилиндрической головками, позволяет совместить достоинства этих двух головок. Грибовидная форма головки зуба и установка зубьев с наклоном по отношению к плоскости их закрепления позволяют надежно защитить материал подбойки за счет прикрытия его от воздействия балласта. Защиту материала подбойки обеспечивает и снабжение стержня подбойки зубьями. Все это увеличивает срок службы подбойки. Увеличения срока службы подбойки позволяет добиться и увеличение погружения зуба в материал лопатки по направления от середины лопатки к ее бокам. Разрушение материала лопатки начинается с ее нижних боковых углов. По мере износа угловых частей лопатки боковые зубья обнажаются и служат защитой материала лопатки по углам от дальнейшего разрушения.
Также экспериментально были определены диапазоны частоты размещения зубьев относительно друг друга, ориентации зуба в форме зубила относительно плоскости лопатки, выступа головки зуба относительно поверхности лопатки, угла наклона зубьев относительно плоскости их закрепления, а также форма ножки зуба и глубины, на которую ножка зуба должна быть зафиксирована в материале подбойки.
Эти диапазоны выбраны из условия сохранения стабильной геометрии лопатки в течение всего срока ее эксплуатации, т.е. обеспечения такого износа материала подбойки, что ее зубья выкрашиваются практически одномоментно.
Таким образом, заявляемая подбойка имеет увеличенный срок службы по сравнению с прототипом, причем в течение всего периода эксплуатации сохраняет стабильную геометрию лопатки, что повышает качество уплотнения балласта.
Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 Подбойка, вид спереди.
Фиг.2 Варианты закрепления зуба относительно подбойки.
Фиг.3 Формы выполнения твердосплавного зуба грибовидной формы (зуб с цилиндрической головкой, зуб с конусной головкой, зуб с головкой в форме зубила и зуб с пирамидальной головкой).
Фиг.4 Вид на лопатку со стороны нижней кромки с расположением зубьев в форме зубила под углом к плоскости лопатки.
Фиг.5 Фрагмент нижней кромки лопатки подбойки с расположением зубьев с увеличением погружения в материал лопатки от ее середины к бокам.
Фиг.6 Фрагмент подбойки с расположением зубьев под углом к плоскости их закрепления.
Подбойка шпалоподбивочной машины содержит стержень 1, нижний конец которого выполнен в виде лопатки 2. Лопатка 2 и стержень 1 снабжены выступающими над ее поверхностью зубьями 3 из твердосплавного материала, в качестве которого может быть использован, например, карбидо-вальфрамовый сплав. Зубья 3 могут быть выполнены в виде головки 4 с ножкой 5 или в виде головки 4 с пазом 6, а стержень 1 и лопатка 2 могут быть выполнены с пазами 7 или выступами 8. Зубья 3 жестко зафиксированы относительно стержня 1 и лопатки2 за счет впаивания или запрессовки ножки 5 зуба 3 в пазы 7 лопатки 2 или за счет впаивания или запрессовки выступа8 лопатки 2 в паз 6 зуба 3. Зубья 3 могут быть выполнены так, что диаметр ножки 5 равен диаметру головки 4 или грибовидной формы, когда головка 4 зуба 3 выполняется с диаметром большим, чем диаметр ножки 5, причем по технологическим условиям изготовления зуба 3 переход от головки 4 к ножке 5 предпочтительно выполняется плавным (конусная поверхность соединяет основание головки 4 и ножку 5 зуба 3). По нижней кромке лопатки 2 зубья 3 могут быть установлены с равномерным выступом головки зуба 3 над кромкой или с убыванием величины ее выступа в направлении от середины лопатки 2 к ее бокам. При убывании величины выступа пазы 7 в лопатке 2
выполняются разной глубины (в середине лопатки 2 глубина паза 7 равна высоте ножки 5 зуба 3, а около боков лопатки глубина паза 7 равна или превышает высоту всего зуба 3). При таком закреплении зубьев 3, зуб, располагающийся в середине лопатки (по продольной оси подбойки) выступает над нижней кромкой на высоту головки 4 зуба 3, а зуб 3, располагающийся около боков лопатки 2, утоплен в материал лопатки 2 полностью или даже ниже поверхности кромки. Зубья 3 могут быть закреплены наклонно относительно плоскости поверхности подбойки, что позволяет защитить от абразивного износа место крепления соседнего с ним зуба 3.
Работу с помощью подбойки осуществляют следующим образом. Используя механизмы шпалоподбивочной машины, подбойку принудительно заглубляют в балласт и производят ею виброуплотнение балласта. За счет выполнения подбойки с предлагаемой формой головки зубьев 3 подбойка не испытывает резких ударных нагрузок в момент начала внедрения в балласт. Зубья 3 эффективно разрыхляют балласт, уменьшая абразивный износ лопатки 2, что увеличивает срок службы подбойки. При этом износ подбойки происходит таким образом, что ее зубья 3 выкрашиваются практически одномоментно, что исключает ее дальнейшее использование, при котором могло бы произойти нарушение равномерности уплотнения балласта.
Таким образом, заявляемая подбойка за счет повышения надежности защиты лопатки от абразивного износа и воздействия высоких ударных нагрузок, а также за счет сохранения стабильной геометрии лопатки в течение всего периода эксплуатации подбойки позволяет обеспечить увеличение срока службы подбойки и повышение качества уплотнения балласта.