КОНЬКИ

Полезная модель относится к области спортивного инвентаря и может использоваться при изготовлении коньков, предназначенных преимущественно для фигурного катания и спортивного бега, и заточке их лезвий.
Коньки представляют собой комплект, включающий два конька, каждый из которых выполнен обычно из стали и состоит с одной стороны из опорной части для присоединения к ботинку и расположенного с противоположной стороны лезвия (полоза) для контактирования со льдом (Власова Н.Н. Бегайте на коньках. М., «Физкультура и спорт», 1972, рис.2, рис.3). Одними из основных требований, предъявляемым к конькам, являются улучшение скольжения по льду и повышение времени их использования без ухудшения качества скольжения. Известен ряд технических решений, направленных на реализацию этих требований.
Известны коньки, улучшение скольжения которых обеспечивается за счет нагрева рабочей поверхности лезвия, например, коньки, включающие снабженное источником электропитания устройство для резистивного электронагрева лезвия (US 3866927 А, 1975). Однако такие коньки сравнительно тяжелы и неудобны в эксплуатации из-за необходимости поддержания значительной мощности для подогрева.
Известны и другие коньки, в которых в той или иной мере делаются попытки для решения указанных задач (например, RU 88567 U1, 2009; RU 2057564 C1, 1996; US 4392958 A, 1983; WO 2009012562, 2009). Однако в целом их эксплуатационная эффективность недостаточна.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному являются коньки, конек в которых содержит опорную часть и лезвие, имеющее острые кромки и рабочую поверхность с приповерхностным слоем иной по сравнению с остальной частью лезвия физической структурой (RU 57618 U1, 2006). В этих коньках лезвие выполнено из цветного сплава, а приповерхностный слой его рабочей поверхности (поверхности лезвия, контактирующей со льдом) выполнен из электроплавленных окислов корунда, образованных в режиме микроплазменного оксидирования.
Такие коньки имеют преимущество, заключающееся в уменьшении их веса, например, по сравнению с коньками, выполненными из стали. Их лезвие обладает также повышенной износостойкостью. Однако их эксплуатационная эффективность недостаточно высока, поскольку не обеспечивается необходимое снижение трения при скольжении и требуется частая заточка лезвий для поддержания удовлетворительного качества скольжения по льду. Кроме того, создание приповерхностного слоя из окислов корунда требует отдельной трудоемкой операции при изготовлении коньков, а при эксплуатации коньков этот приповерхностный слой неизбежно утончается после каждой заточки вплоть до полного исчезновения.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании коньков, лишенных недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности коньков за счет улучшения скольжения вследствие снижения трения скольжения между рабочей поверхностью лезвия и льдом, за счет увеличения периода до очередной заточки и за счет повышения их долговечности.
a
z
Это достигается тем, что в коньках, конек в которых содержит выполненные из металла опорную часть и лезвие, имеющее острые кромки и рабочую поверхность с приповерхностным слоем иной по сравнению с остальной частью лезвия физической структурой, рабочая поверхность лезвия выполнена равномерно полированной до зеркального блеска с шероховатостью, соответствующей классу шероховатости от 10-го до 13-го, при этом приповерхностный слой рабочей поверхности лезвия выполнен термоизмененным. Параметры шероховатости рабочей поверхности лезвия R и R могут составлять 0,01-0,16 мкм и 0,05-0,8 мкм соответственно. Приповерхностный термоизмененный слой может быть образован в режиме механической заточки лезвия.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.
a
z
a
z
Конек, показанный на чертеже, содержит опорную часть 1 и лезвие 2, например, из высокоуглеродистой стали. Рабочая поверхность 3 лезвия 2 выполнена равномерно (т.е. с одинаковой степенью шероховатости вдоль всей ее длины) полированной до зеркального блеска с шероховатостью, соответствующей классу шероховатости от 10-го до 13-го. Приповерхностный слой 4 рабочей поверхности 3 лезвия 2 выполнен в виде термоизмененного слоя из того же металла, из которого сделано все лезвие 2, но с иной физической структурой за счет отжига или закалки. Параметры шероховатости рабочей поверхности - среднеарифметическое отклонение профиля (R) и высота неровностей профиля по десяти точкам (R) (в соответствии с ГОСТ 2.309-73 и ГОСТ 2789-73) могут составлять при этом R=0,01-0,16 мкм и R=0,05-0,8 мкм. Верхние пределы указанных значений соответствуют 10-му классу шероховатости поверхности, ниже которого рабочая поверхность 3 будет иметь величину неровностей больше полуволны видимого света и перестанет быть однородно зеркальной. Нижние пределы этих значений соответствуют 13-му классу шероховатости, что гарантированно обеспечивает зеркальный характер рабочей поверхности, а дальнейшее уменьшение шероховатости, хотя технологически возможно, но экономически неоправданно.
Такое выполнение рабочей поверхности 3 лезвия 2 обеспечивает значительное уменьшение трения при скольжении по льду и повышение времени эксплуатации коньков до очередной заточки. Увеличение скольжения связано с уменьшением шероховатости соприкасающейся со льдом полированной до указанной степени рабочей поверхности 3, а также с упрочнением и повышением однородности этой поверхности. Экспериментально установлено, что расстояние непрерывного скольжения спортсмена на таких коньках с момента отталкивания до полной остановки при тех же условиях превышает расстояние непрерывного скольжения спортсмена на известных коньках (с неполированными с указанными параметрами лезвиями) в 1,5-1,8 раз. Кроме того, при полировании металлических поверхностей происходит повышение их усталостной прочности и антикоррозийной стойкости, а при определенных режимах обработки приповерхностный слой 4 металла претерпевает фазовые превращения и структурные изменения. Это повышает долговечность лезвий 2, увеличивает их износостойкость и позволяет дольше эксплуатировать коньки до очередной заточки. Например, при тренировках фигуриста на закрытом катке три-четыре раза в неделю по 1,5-2 часа в день достаточна одна заточка в два месяца. Поскольку приповерхностный слой 4 с измененной физической структурой может быть образован непосредственно в процессе механической обработки рабочей поверхности 3 при заточке лезвий 2, например, в результате термозакалки, может не требоваться проведения специальной дополнительной операции для его создания, хотя возможно использование и отдельной операции термообработки, например, термоотжига. Изменение физической структуры приповерхностного слоя 4 в зависимости от свойств (типа, марки) материала лезвия 2 заключается или в образовании мелкого эвтектоидного зерна при установившихся температурах, достаточных для термоотжига этого слоя металла - преимущественно нормализационного отжига 2-го рода (например, Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М., «Металлургия», 1974, с.120-121, 177-179), или в образовании аустенитно-мартенситовой структуры при действии развивающихся при полировке мгновенных температур (свыше 800°С) и быстрого поверхностного охлаждения, характеризующей режим термозакалки (например, Павлюк С.В. Тепловые явления при шлифовке. Донецкий национальный университет. 2005 - по ссылке http://www.masters.donntu.edu.ua/2005/mech/pavlyuk/libraru/lib2.htm, 2012).
При изготовлении коньков или при их очередной заточке вначале предварительно затачивают лезвие 2 на шлифовальном станке с использованием абразивного круга, непосредственно после чего проводят полирование лезвия 2. Указанные характер рабочей поверхности 3 и особенность приповерхностного слоя 4 могут быть достигнуты при полировании лезвия 2 с использованием полировочных паст, например, на основе оксида хрома, преимущественно ГОИ-2, и полировального круга из кожи при следующей технологии обработки: полировочную пасту наносят равномерно на всю прогретую (в результате предварительной заточки) рабочую поверхность 3, делают по меньшей мере две продольные проводки (в одну сторону и в противоположную сторону лезвия 2) полировальным кругом. При этом скорость вращения полировального круга составляет 20-30 тыс.об/мин, а скорость проводки 1-2 см/сек. Полировочную пасту наносят перед каждой проводкой. Количество проводок в зависимости от вида (марки) металла лезвия 2 может составлять, например, от двух для лезвий 2 из обычной стали и до восьми для лезвий 2 Paramount или Jackson Ultima Skates из высокопрочной стали. Такая технология заточки обеспечивает получение равномерно полированной до зеркального блеска поверхности не менее 10-го класса шероховатости. При этом за счет выбора указанного режима, в том числе указанных величин скоростей проводки и вращения полировального круга, достигается такой температурный режим приповерхностного слоя 4, который инициирует термоизменения (преимущественно за счет термозакалки) физической структуры приповерхностного слоя 4 на достаточную толщину (до 0,1 мм). Наличие приповерхностного слоя 4, образованного в результате термозакалки или термоотжига, дополнительно упрочняет рабочую поверхность 3 лезвия 2 и делает ее более однородной.
Таким образом, коньки, выполненные в соответствии с полезной моделью, обладают более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с аналогичными известными.