ЛОПАТКА ШПАЛОПОДБОЙКИ

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 шпалоподбойки, закрепленной на корпусе, выполненной в форме плиты содержащей нижнюю и верхнюю стороны, боковые стенки, основные переднюю и заднюю поверхности, оснащенные твердосплавными пластинами, часть площади поверхностей и боковые стенки защищены износостойким наплавленным материалом, при этом передняя поверхность, прилегающая к верхней стороне защищена наплавкой износостойкого материала, в виде параллельных верхней стороне валиков шириной и высотой 3-8 мм с шагом 8-10 мм, прилегающая к нижней стороне защищена твердосплавными пластинами образующими переднюю кромку с радиусом закругления не менее 2 мм и волнистую поверхность с параметрами: шаг волнистости Sw=(50-75) мм, высота волнистости Wz=(8-15) мм, впадина волнистости выполнена в виде плоскости, при этом пластины передней поверхности установлены под отрицательный углом α равным (0°-7°) к передней поверхности, задняя поверхность, прилегающая к боковой стенке, защищена наплавкой износостойкого материала, прилегающая к нижней стороне защищена твердосплавными пластинами образующими плоскость и опирающимися одной гранью на площадку выступа твердосплавных пластин передней поверхности, пластины передней и задней поверхности образуют клин с углом β равным (35°-65°). Кроме этого твердосплавные пластины выполнены из вольфрамо-кобальтового 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 15% (об.), верхняя сторона, прилегающая к боковым стенкам, защищена наплавкой износостойкого материала.
Защита передней поверхности плиты прилегающей к нижней стороне твердосплавными пластинами в виде волнистой поверхности с параметрами: шаг волнистости Sw=(50-75) мм, высота волнистости Wz=(8-15) мм, впадина волнистости выполнена в виде плоскости и с образованием передней кромки с радиусом закругления не менее 2 мм, позволяет повысить износостойкость нижней стороны плиты (передней кромки лопатки), из-за увеличенной толщины и выпуклых участков твердосплавных пластин, имеющих максимальную толщину, максимально по времени, находящихся в контакте с балластом. В соответствии с ГОСТ 7392-85 для балластировки главных путей железных дорог общего пользования применяется щебеночный балласт фракций 25-60 мм. Щебень из природного камня получают дроблением горных пород, по зерновому составу: количество зерен крупнее верхнего номинального размера (60 мм) от 60 до 70 мм ограничивается 5% по массе, а свыше 70 мм не допускается; зерен мельче нижнего номинального размера (25 мм) не более 5%. в том числе частиц размером менее 0,16 мм -1,5% по массе. Параметры волнистой поверхности определены исходя из того, что в впадины входит только мелкая фракция, менее 25 мм, которая скатываясь по желобу, остается в нижней части щебеночной балластной призмы. Подъем щебня, с максимальными размерами, в верхние слой балластной призмы позволяет повысить долговечность призмы, сопротивляемость осадкам шпал и их смещениям в горизонтальной плоскости, дренирующие и электроизоляционные свойства щебеночной призмы.
Наплавка на заднюю поверхность, прилегающей к боковым стенкам, на верхнюю сторону прилегающую к боковым стенкам и на боковые стенки плиты износостойкого материала защищает лопатку, повышая ее износостойкость в процессе внедрения в балласт. Выполнение наплавки на передней поверхности в виде параллельных верхней стороне валиков шириной и высотой 3-8 мм с шагом 8-10 мм позволяет увеличить объем перемещения частиц щебня, захватываемых лопаткой при ее движении в слое балласта, снизить разрыхление балласта в межшпальном пространстве.
Пластины передней поверхности установлены под отрицательным углом α равным (0°-7°) к основной передней поверхности с образованием с пластинами задней поверхности клина с углом β, равным (35°-65°), уменьшают усилия внедрения лопатки в балласт с одной стороны и усилие подбивки балласта с другой. Передний угол β оказывает большое влияние на процесс уплотнения балласта. Уменьшаются деформация зерен балласта, улучшаются условия схода щебня, и как следствие, снижается образование мелкой фракции.
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 общий вид шпалоподбойки ВПР машины, фиг. 2 лопатка вид на нижнюю сторону (переднюю кромку лопатки), фиг. 3 лопатка вид на боковую стенку, фиг. 4 общий вид лопатки шпалоподбойки.
Устройство лопатки шпалоподбойки. На корпусе 1, вставляемом в рабочий орган ВПР машины, закреплена лопатка 2, выполненная в форме (прямоугольной) плиты. Лопатка имеет переднюю поверхность 3, работающую в наиболее сложных условиях нагружения, заднюю поверхность 4, боковые стенки 5, верхнюю 6 и нижнюю 7 стороны. Передняя поверхность 3, прилегающая к нижней стороне 7 защищена твердосплавными пластинами 8 образующими переднюю кромку с радиусом закругления не менее 2 мм и волнистую поверхность с параметрами: шаг волнистости Sw=(50-75) мм, высота волнистости Wz=(8-15) мм, впадина волнистости выполнена в виде плоскости, при этом пластины 8 установлены под отрицательный углом α равным (0°-7°) к передней поверхности 3. Задняя поверхность 4 прилегающая, к нижней стороне 7 защищена твердосплавными пластинами 9 образующими плоскость и опирающимися одной гранью на площадку выступа твердосплавных пластин 8 передней поверхности 3, пластины 8 и 9 образуют клин с углом β равным (35°-65°). Передняя поверхность 3, прилегающая к верхней стороне 6 защищена наплавкой износостойкого материала, в виде параллельных верхней стороне 6 валиков 10. Задняя поверхность 4, прилегающей к боковым стенкам 5, верхняя сторона 6 прилегающая к боковым стенкам 5 и боковые стенки 5 защищены наплавкой износостойкого материала 11. Пластины 8 и 9 выполнены из вольфрамо-кобальтового 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 15% (об.).
Работает лопатка шпалоподбойки следующим образом, рабочими перемещениями с наложением вибрации рабочей части инструмента, 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 8 образующих переднюю кромку с радиусом закругления не менее 2 мм и волнистую поверхность, с одной стороны, позволяет повысить износостойкость нижней стороны плиты (передней кромки лопатки работающую в наиболее сложных условиях нагружения), из-за увеличенной толщины и выпуклых участков, а установка пластин 9 образующих плоскость и опирающихся одной гранью на площадку выступа твердосплавных пластин 8 защищает пластины 9 на задней поверхности от отрыва в процессе внедрения лопатки в балласт, наплавка на заднюю поверхность 4, прилегающей к боковым стенкам 5, на верхнюю сторону 6 прилегающую к боковым стенкам 5 и на боковые стенки 5 износостойкого материала 11 повышает износостойкость лопатки в процессе внедрения в балласт, и в целом все это позволяет снизить износ подбойки. В свою очередь наплавка на переднюю поверхность 3 прилегающей к верхней стороне 6 износостойкого материала, в виде параллельных верхней стороне 6 валиков 10 позволяет увеличить объем перемещения частиц щебня, захватываемых лопаткой при ее движении в слое балласта, обеспечив повышенное уплотнение балластного слоя в межшпальном пространстве и увеличение его несущей способности.
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено на машиностроительных предприятиях РФ.