Подбойка

Полезная модель относится к железнодорожной технике и представляет собой подбойку для использования в выправочно-подбивочно-рихтовочных машинах, применяется для подбивки балласта железнодорожного пути, уплотнения щебня под шпалами при укладке и ремонте железнодорожных путей.
Известны различные конструкции подбоек. Практически все состоят из двух основных элементов - лопатка и стержень (шток). Лопатка служит для уплотнения балласта под рельсошпальной решеткой. Стержень (шток) является несущей конструкцией и служит для крепления лопатки подбойки и передачи на нее усилий от подбивочного блока. При этом верхний конец штока (называют хвостовиком, посадочной частью и т.п.), может быть разной формы (цилиндрической, конической) и служит для крепления подбойки в подбивочном блоке выправочно-подбивочно-рихтовочных машин.
Известна конструкция подбойки (патент на полезную модель RU 149089, опубл. 20.12.2014 г.), содержащая укрепленную на нижнем конце штока лопатку, при этом шток в поперечном сечении имеет сложную форму, которая может быть представлена в виде сочетания сегмента круга и трапеции, причем большее основание трапеции является одновременно хордой сегмента круга, либо шток в поперечном сечении имеет сложную форму, которая может быть представлена в виде сочетания сегмента круга и треугольника, причем основание треугольника является одновременно хордой сегмента круга.
Известна конструкция подбойки (патент на изобретение RU 2265101, опубл. 27.11.2005 г.), содержащая укрепленную на нижнем конце штока плиту, при этом шток в поперечном сечении имеет форму ромба, одна из диагоналей которого перпендикулярна, а другая - параллельна плите, и боковые стороны которого сопряжены по линиям перехода.
Известные конструкции подбоек при различных формах сечений штока имеют практически прямолинейную, в продольном направлении форму.
Эта тенденция идет от первых зарубежных образцов подбоек. Однако надо учитывать тот факт, что сечение шпал на дорогах США, Европейских стран имеет в основе прямоугольную форму. Поэтому прямой стержень подбойки при сближении со шпалой сохраняет зазор, близкий к равномерному, поэтому контакт подбойки со шпалой не грозит.
Сечение железобетонных отечественных шпал (ГОСТ 10629-88) имеет форму трапеции, расширяющейся книзу. Использование подбоек с прямолинейным стержнем при сжимающих движениях подбоек ведет к появлению при сближении со шпалой зазора, резко сужающегося к нижней части стержня вплоть до контакта стержня подбойки со шпалой, чаще всего с подошвой шпалы. Поэтому не случайны частые повреждения шпал, в том числе подошвы железобетонных шпал в результате контакта со стержнем подбойки (фиг. 4).
Наиболее близким аналогом полезной модели, принятым в качестве прототипа, является подбойка (патент RU 149089, опубл. 20.12.2014 г.).
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание подбойки с оптимальной формой штока с целью исключения повреждения шпал за счет исключения контакта штока подбойки со шпалой, при этом обеспечивающей равномерность уплотнения балласта.
Техническим результатом полезной модели является оптимизация конструкции подбойки для увеличения расстояния между штоком подбойки и шпалой в процессе работы с целью снижения вероятности контакта штока подбойки со шпалой, в том числе с ее подошвой.
Дополнительным техническим результатом является повышение равномерности распределения усилий по длине штока подбойки, создаваемых действием уплотняемого балласта, повышение равномерности уплотнения балласта.
Для достижения технического результата в подбойке, состоящей из штока и укрепленной на нижнем конце штока лопатки, согласно полезной модели шток имеет изогнутую форму, полученную сочетанием двух криволинейных участков и расположенного между ними прямолинейного участка.
Также для достижения технического результата один из криволинейных участков расположен в верхней части штока и прилегает к посадочной части штока, второй расположен в нижней части штока и прилегает к лопатке, при этом криволинейный участок штока подбойки, прилегающий к посадочной части штока (к хвостовику), имеет радиус скругления R1 от 0,2L (длины подбойки) до 0,3L, а криволинейный участок штока подбойки, прилегающий к лопатке, имеет радиус скругления R2 от 0,4L до 0,5L.
Применение изогнутой формы штока, полученной сочетанием двух криволинейных участков и расположенного между ними прямолинейного участка позволяет, не меняя расстояния между максимально сведенными концами лопаток подбоек при подбивке балласта, увеличить расстояние между штоками подбоек, измеренное в горизонтальной плоскости, совпадающей с подошвой шпалы, а также увеличить расстояние от штока подбойки до шпалы, в результате чего снижается вероятности контакта штока подбойки с подошвой железобетонной шпалы, а, следовательно, исключается вероятность повреждения шпал.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Подбойка может быть изготовлена с помощью стандартного оборудования и технологий и найдет применение в железнодорожной технике для использования выправочно-подбивочно-рихтовочных (шпалоподбивочных) машинах для подбивки балласта железнодорожного пути, уплотнения щебня под шпалами при укладке и ремонте железнодорожных путей, а, следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена подбойка, вид сбоку, на фиг. 2 - подбойка, вид спереди, на фиг. 3 - процесс сближения подбоек со стержнями изогнутой формы с железобетонной шпалой, на фиг. 4 - процесс сближения подбоек со стержнями прямолинейной формы с железобетонной шпалой.
Подбойка состоит из штока 1, имеющего посадочную часть (хвостовик) 2 для крепления подбойки в подбивочном блоке выправочно-подбивочно-рихтовочных машин, и укрепленной на штоке 1 лопатки 3.
Шток 1 имеет изогнутую форму, сформирован двумя криволинейными участками 4 и 5 и расположенным между ними прямолинейным участком 6. Один криволинейный участок 4 расположен в верхней части штока и прилегает к посадочной части 2 штока 1, второй криволинейный участок 5 расположен в нижней части штока 1 и прилегает к лопатке 3.
Изгиб формы штока 1 направлен в сторону тыльной (задней) стороны лопатки 3.
Прямолинейный участок 6 имеет наклон в сторону лопатки 3 под углом 0<<15 к оси подбойки.
Криволинейный участок 4 штока 1 подбойки, прилегающий к хвостовику 2, имеет радиус R1 скругления от 0,2L (длины подбойки) до 0,3L, а криволинейный участок 5 штока 1 подбойки, прилегающий к лопатке 3, имеет радиус скругления R2 от 0,4L до 0.5L.
Сечение штока 1 с целью равномерного распределения изгибающих напряжений имеет форму равнобедренного треугольника с основанием, параллельным лицевой (передней) плоскости лопатки 3. Треугольник имеет скругленные вершины. Угол при вершине равнобедренного треугольника (между одинаковыми сторонами), представляющего сечение штока 1 подбойки, постепенно меняется от хвостовика 2 к лопатке 3 и находится в пределах 30<<60.
В частном случае выполнения подбойка состоит из штока 1, имеющего посадочную часть (хвостовик) 2 для крепления подбойки в подбивочном блоке выправочно-подбивочно-рихтовочных машин, и укрепленной на штоке 1 лопатки 3.
Шток 1 имеет изогнутую форму, сформирован двумя криволинейными участками 4 и 5 и расположенным между ними прямолинейным участком 6. Один криволинейный участок 4 расположен в верхней части штока и прилегает к посадочной части 2 штока 1, второй криволинейный участок 5 расположен в нижней части штока 1 и прилегает к лопатке 3.
Изгиб формы штока 1 направлен в сторону тыльной (задней) стороны лопатки 3. Прямолинейный участок 6 имеет наклон в сторону лопатки 3 под углом 10 к оси подбойки.
Криволинейный участок 4 штока 1 подбойки, прилегающий к хвостовику 2, имеет радиус R1 скругления, равный 95 мм, а криволинейный участок 5 штока 1 подбойки, прилегающий к лопатке 3, имеет радиус скругления R2, равный 200 мм.
Сечение штока 1 с целью равномерного распределения изгибающих напряжений имеет форму равнобедренного треугольника с основанием, параллельным лицевой (передней) плоскости лопатки 3. Треугольник имеет скругленные вершины. Угол при вершине равнобедренного треугольника (между одинаковыми сторонами), представляющего сечение штока 1 подбойки, постепенно меняется от хвостовика 2 к лопатке 3 и находится в пределах 35<<45.
Работа подбойки осуществляется следующим образом. Во время работы подбивочный блок машины с рычагами и закрепленными на нем подбойками заглубляется в балласт на заданную глубину. В процессе подбивки балласта подбойки перемещаются выправочно-подбивочно-рихтовочной (шпалоподбивочной) машиной. Во время работы подбойки происходит контактирование лопатки 3 со щебнем подшпального балласта.
Процесс сближения подбоек, имеющих штоки разной формы, со шпалой, показан на фиг. 3 и фиг. 4.
На фиг 3. изображен процесс сближения подбоек со штоками изогнутой формы со шпалой 7, расширяющейся к низу с образованием подошвы 8.
На фиг. 4 изображен процесс сближения подбоек со штоками прямолинейной формы со шпалой 7, расширяющейся к низу с образованием подошвы 8.
Также на фиг. 3 и 4 показан рельс 9 и уплотняемый балласт 10, подбойки со штоком прямолинейной формы 11 и подбойки со штоком изогнутой формы 12.
На фиг. 3 и 4 показаны следующие расстояния:
А - расстояние между максимально сведенными концами лопаток 3 подбоек;
Б, Б1 - расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости, совпадающей с подошвой 8 шпалы 7;
В, В1 - расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости, совпадающей с верхней опорной поверхностью шпалы 7.
При одинаковом расстоянии А между максимально сведенными концами лопаток 3 для подбоек с разной формой штока 1 получены следующие данные:
- расстояние Б1 больше у подбоек со штоками изогнутой формы, чем расстояние Б у подбоек с прямолинейными штоками;
- расстояние В1 больше у подбоек со штоками изогнутой формы, чем расстояние В у подбоек с прямолинейными штоками.
Таким образом, применение изогнутой формы штока, полученной сочетанием двух криволинейных участков и расположенного между ними прямолинейного участка позволяет, не меняя расстояния между максимально сведенными концами лопаток подбоек при подбивке балласта, увеличить расстояние между штоками подбоек, измеренное в горизонтальной плоскости, совпадающей с подошвой шпалы, а также увеличить расстояние от штока подбойки до шпалы, в результате чего снижается вероятности контакта штока подбойки с подошвой железобетонной шпалы, а, следовательно, исключается вероятность повреждения шпал.