ПОДБИВОЧНО-УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ШПАЛОПОДБИВОЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к железнодорожной технике и используется для строительства и ремонта железнодорожного пути.
Известны различные варианты инструментов для шпалоподбивочных машин, выполняющих подбивку и уплотнение балласта железнодорожного пути методом горизонтального виброобжатия балласта. При таком уплотнении вибрирующий инструмент заглубляют в балласт и за счет его горизонтального перемещения поперек межшпального пространства обеспечивают подачу балласта под шпалы. В результате этого под шпалами заполняются пустоты и создаются участки с несколько повышенной плотностью балласта, а в межшпальном пространстве балласт разрыхляется. Это приводит к тому, что под воздействием поездной нагрузки балласт из-под шпал начинает перемещаться в межшпальное пространство, что вызывает нарушение геометрии выправленного пути.
Так известен, например, инструмент шпалоподбивочной машины, лопатка которого имеет нижнюю часть в форме клина с углом наклона боковых поверхностей клиновой части к плоскости лопатки 5-35° при разнице этих углов не более 10°. Высота клиновой части лопатки С=0,1-0,5 D, где D - ширина лопатки. В нижней части лопатки выполнен продольный вертикальный паз, в котором закреплены пластины из твердых сплавов. На передней и задней поверхностях лопатки также укреплены пластины из твердых сплавов, причем пластины, укрепленные на клиновой части лопатки, дополнительно укреплены на пластинах, выступающих из паза лопатки (см. п.на изобретение РФ №2226581 по кл. Е 01 В 27/12, Е 01 В 27/16 заявл. 22.05.03, опубл. 10.04.04 «Лопатка подбойки»).
Выполнение лопатки с такой острой нижней клиновой частью снижает сопротивление балласта при заглублении в него инструмента. Лопатка погружается в балласт, оказывая малое осаживающее воздействие на частицы балласта в межшпальном пространстве. Это не позволяет с помощью данного инструмента наряду с перемещением балласта под шпалы осуществить уплотнение балласта в межшпальном пространстве и, следовательно, не позволяет обеспечить уплотнение всего слоя балласта.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является подбивочно-уплонительный инструмент
шпалоподбивочной машины, содержащий стержень, верхний конец которого выполнен в виде хвостовика, предназначенного для закрепления в вибрационном приспособлении шпалоподбивочной машины, а нижний конец - в виде облицованной пластинами из твердого износостойкого материала лопатки с клиновой нижней частью. Угол наклона боковых поверхностей клиновой части лопатки к оси хвостовика составляет свыше 0° и до 30° (см. п. РФ на изобретение №2236494 по кл. Е 01 В 27/12, Е 01 В 27/16 заявл. 23.04.03, опубл. 20.09.04 «Шпалоподбойка»).
Данный инструмент более прост в исполнении, однако, сохраняет недостаток описанного выше инструмента, заключающийся в малом осаживающем воздействии на частицы балласта в межшпальном пространстве из-за слишком острой нижней части лопатки. Это не позволяет провести уплотнение балласта в межшпальном пространстве и, следовательно, не позволяет обеспечить уплотнение всего слоя балласта.
Задачей настоящей полезной модели является повышение качества уплотнения балласта.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении данной полезной модели, является возможность уплотнения балласта в межшпальном пространстве.
Указанная задача решается за счет того, что в известном подбивочно-уплотнительном инструменте шпалоподбивочной машины, содержащем стержень, нижний конец которого выполнен в виде подбивочной лопатки, согласно полезной модели, толщина лопатки между передней и задней ее плоскостями по нижней кромке составляет не менее 10 мм, а нижняя кромка выполнена либо плоской, либо дугообразной или заостренной так, что толщина лопатки у основания заостренной или дугообразной части составляет не менее 1,5 высоты этой части.
Толщина лопатки между передней и задней ее плоскостями по нижней кромке может составлять не менее толщины той части лопатки, которая расположена выше этого уровня.
Ширина лопатки над нижней кромкой может составлять не менее 60 мм.
По крайней мере, на нижней трети своей длины габарит стержня в направлении вдоль длины лопатки может составлять не менее 0,35 длины лопатки.
На уровне верхней кромки лопатки габарит стержня в направлении толщины лопатки может не превышать габарит лопатки по толщине ее нижней кромки.
Нижняя кромка лопатки может быть снабжена выступающими над ней зубьями, а форма зуба может быть выбрана из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, форму зубила.
Заостренная нижняя кромка лопатки может быть выполнена в виде нескольких, по крайней мере двух, отдельных выступов с острой или скругленной вершиной.
Нижняя кромка лопатки в направлении длины лопатки может быть выполнена в форме выпуклой вниз или вверх дуги.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый инструмент неизвестен, т.е. соответствует критерию новизна.
Инструмент может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован при уплотнении балласта железнодорожного пути, т.е. является промышленно применимым.
Выполнение инструмента в заявляемом виде, который был выявлен экспериментальным путем, позволяет добиться осаживающего воздействия на частицы балласта в межшпальном пространстве. Осаждение частиц балласта в этом пространстве осуществляется, прежде всего, во время погружения утолщенной и притупленной нижней кромки лопатки в балласт. При этом объем балласта, приведенный вибрирующим инструментом в псевдоожиженное состояние под воздействием собственного веса и осаживающего воздействия от нижней кромки, интенсивно оседает вниз, уплотняясь как в пространстве под шпалой, так и в межшпальном пространстве.
Увеличения осаживающего воздействия на балласт позволяет добиться выполнение нижней кромки лопатки в поперечном сечении заостренной или дугообразной в указанных пределах. В этом случае осаждение балласта происходит сначала при погружении лопатки за счет вдавливания частиц, в котором участвуют обе наклонные поверхности заостренной (дугообразной) кромки лопатки. Кроме того, осаждение частиц балласта в межшпальном пространстве осуществляется во время перемещения лопатки инструмента поперек межшпального пространства. В этом случае частицы балласта вдавливаются сначала одной, а затем другой наклонными боковыми поверхностями заостренной (дугообразной) кромки лопатки. Во время извлечения инструмента из балласта также происходит осаждение частиц балласта в межшпальном пространстве за счет того, что находящиеся из-за вибрации инструмента в псевдоожиженном состоянии частицы балласта, налетая на обе наклонные боковые поверхности заостренной (дугообразной) кромки лопатки, отскакивают вниз,
принудительно заполняя объем, освобождаемый извлекаемым из балласта инструментом.
Таким образом, заявляемый инструмент позволяет обеспечить уплотнение балласта в межшпальном пространстве на всех стадиях обработки балласта.
Уменьшенная по сравнению с толщиной по нижней кромке толщина основного тела лопатки не вызывает разрыхления уже уплотненного балласта при извлечении инструмента из балласта, а также позволяет снизить массивность инструмента.
Выполнение ширины лопатки над нижней кромкой не менее 60 мм позволяет сбалансировать степень уплотнения балласта как в межшпальном пространстве, так и под шпалами.
Выполнение стержня подбойки так, что его габарит в направлении вдоль длины лопатки увеличен, а в направлении толщины лопатки уменьшен, позволяет добиться следующего. С одной стороны происходит уменьшение абразивного воздействия на стержень за счет защиты его широкой нижней частью лопатки (стержень внедряется в балласт уже разрыхленный нижней кромкой лопатки), а с другой стороны увеличение ширины лобовой поверхности стержня, т.е. поверхности стержня, являющейся продолжением плоскости лопатки, передающей обжимающее усилие на балласт, сохраняя прочностные качества стержня подбойки, в тоже время позволяет привести в псевдоожиженное состояние объем балласта, не только располагающийся на уровне лопатки, но и располагающийся выше нее. При использовании инструмента с традиционной геометрией вибрационное воздействие на балласт передает только лопатка, а стержень из-за незначительной ширины лобовой поверхности его не оказывает. Это приводит к тому, что после извлечения инструмента из балласта, в нем остается полость от стержня, создающая в последствии участок балласта с рыхлой структурой. Большой объем балласта, приведенный в псевдоожиженное состояние, более интенсивно оседает вниз, под воздействием собственного веса.
Выполнение нижней кромки лопатки в виде нескольких отдельных выступов, снабжение нижней кромки зубьями или выполнение ее в форме выпуклой вниз или вверх дуги позволяет уменьшить удар о балласт в момент начала заглубления лопатки в балласт.
Учитывая вышесказанное, очевидно, что заявляемый инструмент по сравнению с прототипом обеспечивает повышение качества уплотнения балласта за счет возможности уплотнения балласта в межшпальном пространстве.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 Инструмент, вид сбоку (вариант выполнения инструмента с плоской нижней кромкой).
Фиг.2 Инструмент, вид сбоку (вариант выполнения инструмента с заостренной нижней кромкой, пунктирной линией показана дугообразная форма кромки).
Фиг.3 Вид Б на фиг.2 (вариант выполнения инструмента с лопаткой, нижняя кромка которой имеет форму выпуклой вниз дуги, и расширенной нижней частью лобовой поверхности стержня).
Фиг.4 Вид Б на фиг.2 (вариант выполнения инструмента с лопаткой, нижняя кромка которой имеет форму выпуклой вверх дуги)
Фиг.5 Вид Б на фиг.2 (вариант выполнения подбойки с нижней кромкой в форме отдельных выступов с острой вершиной)
Фиг.6 Вид А на фиг.1 (вариант выполнения инструмента с зубьями по нижней кромке лопатки и расширенной нижней лобовой поверхностью стержня).
Фиг.7 Форма зубьев нижней кромки лопатки (вид сбоку и вид сверху)
1
2
1
1
2
Подбивочно-уплотнительный инструмент шпалоподбивочной машины содержит стержень 1, нижний конец которого выполнен в виде лопатки 2, а верхний - в виде хвостовика 3, предназначенного для закрепления в вибрационном приспособлении шпалоподбивочной машины. Нижний конец лопатки 2 может быть выполнен либо с плоской 4, либо с заостренной или дугообразной 5 нижней кромкой (на фиг.2 дугообразная форма кромки показана пунктирной линией). Толщина лопатки 2 у основания заостренной или дугообразной части 5-L составляет не менее 1,5 высоты H этой части 5. Ширина - H лопатки 2 над плоской 4 или заостренной (дугообразной) 5 частью составляет не менее 60 мм. Оптимальным является вариант выполнения лопатки 2 с высотой заостренной (дугообразной) кромки H=10-15 мм и толщиной лопатки 2 у основания этой кромки 5 L=15-25 мм. Такое соотношение размеров обеспечивает внедрение инструмента в щебеночный балласт со средней степенью уплотнения без существенного увеличения мощности привода при одновременной высокой степени уплотнения балласта в межшпальном пространстве. Конкретные размеры L, H и H выбираются в зависимости от вида путевых работ и конструкции верхнего строения пути. Лобовая поверхность 6 (т.е. поверхность, обращенная в сторону обжатия балласта и располагающаяся вдоль длины лопатки) стержня 1 на нижней трети длины стержня 1 имеет ширину не менее 0,35 длины лопатки 2 (при длине лопатки 140 мм ширина лобовой поверхности составляет 60 мм). Габарит стержня 1 в направлении толщины лопатки (размер стержня в направлении, перпендикулярном
лобовой поверхности 6 стержня) составляет на уровне верхней кромки 14 лопатки 2 не более толщины L лопатки 2 по нижней кромке. Нижняя кромка 5 лопатки 2 может быть выполнена в виде отдельных выступов 7 или снабжена выступающими зубьями 8 в форме призмы 9, цилиндра 10, пирамиды 11, конуса 12, зубила 13 (зубья 8 могут быть выполнены, например, из твердосплавного материала грибовидной формы с ножкой утопленной в теле лопатки или не грибовидной формы). Нижняя кромка вдоль длины лопатки может быть выполнена в форме выпуклой вниз или вверх дуги. Конкретный вариант выполнения инструмента, в котором варьируется толщины и формы выполнения нижней и верхней кромок лопатки 2 и стержня 1 подбираются из условий использования инструмента.
Работу с помощью инструмента осуществляют следующим образом. Используя механизмы шпалоподбивочной машины, инструмент принудительно заглубляют в балласт, и производят его виброуплотнение. За счет выполнения нижней кромки лопатки 2 заявляемой формы инструмент не испытывает резких ударных нагрузок в момент начала погружения в балласт. При работе инструмента происходит виброобжатие балласта не только на уровне лопатки 2, но и выше, т.к. в обжатии участвует и лобовая поверхность 6 стержня 1, располагающаяся выше лопатки 2. Это позволяет увеличить объем балласта, подвергающийся вибропроработке. Переведенный в псевдоожиженное состояние балласт под действием собственного веса и усилий, передаваемых на балласт плоской 4 или заостренной (дугообразной) 5 нижней кромкой лопатки 2, уплотняется как в межшпальной пространстве, так и под шпалами.
Таким образом, заявляемый инструмент позволяет обеспечить повышение качества уплотнения балласта для обеспечения стабильности геометрии выправленного пути под воздействием поездной нагрузки.