Лопатка шпалоподбойки
TAMPER BLADE

Изобретение относится к области путевых работ и может быть использовано при строительстве, содержании и ремонте рельсовых путей.
Уплотнение балласта железнодорожного пути методом горизонтального виброобжатия балласта осуществляют при помощи подбоек, снабженных различными вариантами лопаток. Для увеличения срока службы подбоек их упрочняют посредством использования твердосплавных материалов.
Известна, например, подбойка с лопаткой, кромки, передняя и задняя плоскости которой 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). Стоимость такой подбойки невысока, но она имеет малый срок службы, т.е. подбойка имеет малый ресурс.
Известна подбойка шпалоподбивочной машины, лопатка которой оснащена твердосплавными пластинами на всей или части ее передней и задней поверхности. При этом лопатка дополнительно содержит твердосплавные элементы, выполненные в форме штырей, брусков или валков, которые дискретно установлены на боковых и верхней поверхностях лопатки (см. п. на изобретение РФ №2238362 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 28.10.2002, опубл. 27.04.2004 «Инструмент шпалоподбивочной машины»). Недостатком решения является значительный расход твердого сплава и соответственно высокая стоимость подбойки.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому результату и выбранной в качестве прототипа является лопатка содержащая твердосплавный элемент, имеющий U-образную форму и закрепленный на нижней кромке лопатки так, что огибает ее переднюю, нижнюю и заднюю поверхности (см. п. РФ №2232840 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 10.12.2002, опубл. 20.07.2004 «Лопатка подбойки шпалоподбивочной машины»). Защита нижней части лопатки твердосплавными элементами обеспечивает приемлемый ресурс подбойки при сравнительно невысокой ее стоимости. Следует отметить, что все вышеперечисленные лопатки имеют плоскую поверхность со стороны сжима, т.е. перемещение частиц балласта совершается посредством плоской пластины. Однако под воздействием такой абразивной среды как щебень любой тип лопатки начинает быстро разрушаться. Из-за высокой стоимости подбоек и трудоемкости их замены подбивку балласта зачастую продолжают такими частично изношенными подбойками. Учитывая, что в условиях вибровоздействия щебень ведет себя подобно жидкости, т.е. течет, использование плоских лопаток, геометрия которых к тому же изменена (т.е. лопатка частично разрушена), приводит к уменьшению объема балласта, подаваемого под шпалу, при каждом движении подбойки. Увеличение количества движений лопатки для подачи требуемого объема щебня под шпалы вызывает излишнее дробление частиц щебня и разрыхляет щебень в межшпальноем пространстве. Это снижает качество уплотнения балласта и эффективность работы шпалоподбивочной машины.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества уплотнения балласта и эффективности работы шпалоподбивочной машины.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении данного изобретения, является увеличение объема балласта, перемещаемого лопаткой шпалоподбойки под нижнюю постель шпалы.
Указанная задача решается за счет того, что в известной лопатке шпалоподбойки с упрочняющими ее нижнюю кромку твердосплавными элементами, согласно изобретению, в средней части лопатки, нижняя граница которой расположена выше твердосплавных элементов, боковые границы отстоят от боковых кромок лопатки не менее чем на 0,05 ширины лопатки, а верхняя отстоит от верхней кромки лопатки не менее чем на 0,05 высоты лопатки, выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие и/или выемка, расположенная на передней поверхности лопатки, взаимодействующей с балластом при сжиме лопатки, причем выемка вогнута по отношению к этой поверхности.
На задней поверхности лопатки, взаимодействующей с балластом при разжиме лопатки, может быть выполнена дополнительная выемка, которая вогнута по отношению к этой поверхности.
Глубина выемок может составлять не менее 0,1 толщины лопатки.
Выемки могут быть выполнены продолговатыми в плане, причем продольная сторона выемок может быть ориентирована вдоль ширины лопатки.
Продолговатая выемка может быть выполнена с двумя сквозными отверстиями, одно из которых расположено справа, а другое - слева от продольной оси шпалоподбойки.
В сквозном отверстии лопатки может быть установлена сетчатая вставка.
Твердосплавные элементы могут быть установлены вдоль нижней кромки лопатки с зазором между ними, составляющим 1-10 мм.
На боковых кромках твердосплавных элементов могут быть выполнены фаски под углом 60°±10° и/или 45°±10° к плоскости передней поверхности твердосплавного элемента.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая лопатка неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.
Лопатка 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.
Выполнение лопатки так, что ее средняя часть имеет углубления (выемки) и/или сквозные отверстия, позволяет увеличить объем подачи частиц щебня, захватываемых (загребаемых) и перемещаемых лопаткой при каждом ее движении в слое балласта. При этом сама лопатка имеет по сравнению с традиционной плоской лопаткой уменьшенный объем и, следовательно, меньшую массу. Это снижает динамические вибрационные нагрузки на шпалоподбивочную машину из-за снижения дисбаланса, возникающего при работе шпалоподбойки. Кроме этого уменьшенный объем лопатки снижает разрыхление, т.е. разупрочнение, балласта в межшпальном пространстве, которое возникает после выхода подбойки из слоя балласта. При эксплуатации железнодорожного пути в балластном слое происходит накопление загрязнений, обусловленное, в основном, сколами на поверхности частиц щебня. Загрязнения приводят к постепенному ослаблению контактов между частицами щебня и снижению несущей способности балластного слоя. Выполнение лопатки со сквозными отверстиями или со сквозными отверстиями, снабженными сетчатыми вставками (перфорированными вставками) позволяет при движении лопатки внутри слоя балласта снизить подачу под шпалу мелкофракционного отсева зерен щебня и прочих загрязнителей, которые отсеиваются непосредственно через сами отверстия в лопатке или при более крупных отверстиях - через отверстия сетки, установленных в отверстиях лопатки. Учитывая, что зерна щебня, в основном, представляют собой элементы, имеющие форму, приближающуюся к форме трехосного эллипсоида, очевидно следующее. Для придания частицам щебня в слое балласта наиболее устойчивого положения желательно ориентировать их так, чтобы наибольшая продольная ось щебенки заняла горизонтальное положение. В этом случае связи между частицами щебня становятся наиболее устойчивыми, а полученная текстура уплотнения длительно сохраняется, обеспечивая максимальную устойчивость балластной призмы под поездной нагрузкой. Выполнение лопатки с продолговатой выемкой, ориентированной вдоль ширины лопатки позволяет придать частицам щебня требуемое положение. Установка твердосплавных элементов с некоторым зазором относительно друг друга, а также выполнение самих твердосплавных элементов с фасками на боковых кромках, позволяет создать на поверхности лопатки дополнительные «зацепы», которые увеличивают число частиц балласта, которые лопатка может переместить под шпалу.
Таким образом, заявляемая лопатка шпалоподбойки снижает динамические нагрузки на шпалоподбивочную машину, обеспечивает увеличение объема балласта, перемещаемого лопаткой под нижнюю постель шпалы, снижает излишнее дробление частиц щебня и разрыхление щебня в межшпальноем пространстве, снижает подачу под шпалу загрязнений, позволяет получить требуемую текстуру уплотнения слоя балласта. Это обеспечивает повышение качества уплотнения балласта и эффективности работы шпалоподбивочной машины.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 Общий вид лопатки шпалоподбойки.
Фиг. 2 Разрез по А-А на фиг. 1.
Фиг. 3 Фрагмент поперечного сечения по нижней части лопатки.
Фиг. 4 Разрез по Б-Б на фиг. 3.
Лопатка шпалоподбойки содержит твердосплавные элементы 1, упрочняющие ее нижнюю кромку 2. Твердосплавные элементы 1 могут быть дополнительно закреплены на верхней кромке 3 лопатки, а также на ее боковых кромках 4. Средняя часть лопатки представляет собой участок, ограниченный следующим образом. Нижняя его граница расположена выше твердосплавных элементов 1, упрочняющих нижнюю кромку 2 лопатки. Боковые границы участка отстоят от боковых кромок 4 лопатки не менее чем на 0,05 ширины лопатки. Верхняя граница отстоит от верхней кромки 3 лопатки не менее чем на 0,05 высоты лопатки. В средней части лопатки на ее передней поверхности выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие 5 и/или выемка 6, вогнутая по отношению к этой передней поверхности лопатки, обеспечивающей сжим балласта. В случае выполнения лопатки шпалоподбойки двухстороннего действия, т.е. лопатки которая может осуществлять подачу частиц щебня как при совершении сжимающего движения, так и при совершении разжимающего движения, возможно выполнение выемки 6 не только на передней поверхности лопатки, но и на ее задней поверхности. Глубина выемки 6 составляет не менее 0,1 толщины лопатки. Выемка 6 может иметь продолговатую форму в плане и быть ориентирована так, что ее продольная сторона расположена вдоль ширины лопатки. Продолговатая выемка 6 может быть выполнена с одним или несколькими сквозными отверстиями 5. На чертеже показана лопатка с двумя сквозными отверстиями 5, одно из которых расположено справа, а другое - слева от продольной оси шпалоподбойки. В сквозном отверстии 5 может быть установлена перфорированная (сетчатая) вставка 7, выполненная из сетки или подобного материала. Твердосплавные элементы 1 могут быть установлены вдоль нижней кромки 2 лопатки с зазором 8 между ними, составляющим 1-10 мм. На боковых кромках твердосплавных элементов могут быть выполнены фаски 9 под углом α 60°±10° и/или 45°±10° к плоскости передней поверхности твердосплавного элемента 1.
Работу с помощью заявляемой лопатки шпалоподбойки осуществляют следующим образом. Используя механизмы шпалоподбивочной машины, подбойку принудительно заглубляют в балласт и производят ею виброуплотнение балласта. За счет выполнения лопатки шпалоподбойки с отверстиями и/или выемками, вогнутыми по отношению к поверхности лопатки, обеспечивающей сжим/разжим балласта, под нижнюю постель шпалы перемещается увеличенный объем балласта. При этом уменьшенный по сравнению с прототипом объем лопатки снижает динамические вибрационные нагрузки на шпалоподбивочную машину и снижает излишнее дробление частиц щебня и разрыхление щебня в межшпальноем пространстве. Наличие сквозных отверстий в лопатке позволяет снизить подачу под шпалу загрязнений, а возможность ориентации частиц щебня во время их перемещения позволяет получить требуемую текстуру уплотнения слоя балласта. Это обеспечивает повышение качества уплотнения балласта и эффективности работы шпалоподбивочной машины.