Подбойка шпалоподбивочной машины
SLEEPER TAMPING MACHINE LINER

Изобретение относится к устройствам для строительства, содержания и ремонта рельсовых путей, в частности к конструкциям инструментов для уплотнения балласта рельсового пути.
Известны различные конструкции подбоек, в которых стержень выполнен как единое целое с лопаткой. В процессе работы шпалоподбивочной машины в основном изнашивается лопатка подбойки, а заменять приходится всю подбойку целиком. Замена подбойки отличается значительной трудоемкостью, требует специальных съемных приспособлений, снижает коэффициент использования металла. Кроме того, замена подбойки целиком увеличивает износ посадочного места подбойки в шпалоподбивочной машине. При работе шпалоподбивочной машины с первой подбойкой посадочное место приобретает какие-то дефекты, обусловленные приработкой одной детали к другой. Установка в это уже не идеальное по состоянию поверхности посадочное место второй (третьей и т.д.) подбойки приводит к его дополнительному интенсивному износу уже в других местах, что вызывает образование люфтов. Это, в свою очередь, приводит к потере амплитуды колебаний лопатки подбойки и увеличению динамических нагрузок на весь подбивочный блок шпалоподбивочной машины, снижая его производительность и качество уплотнения балласта.
Известна составная подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая выполненные как отдельные части стержень и наконечник, которые соединены между собой с возможностью разъединения. Верхний конец стержня предназначен для соединения с приводом, а нижний - для соединения с наконечником. Наконечник оснащен лопаткой. Соединение стержня и наконечника выполнено как соединение охватывающей и охватываемой деталей. При этом в качестве охватывающей детали использовано гнездо в теле наконечника, а в качестве охватываемой детали - нижний конец стержня. Неподвижность соединения обеспечивает фиксирующий штифт. Расположение указанного соединения предусмотрено либо в месте расположения лопатки, либо непосредственно над лопаткой (см. з. DE №3737276 по кл. Е01В 27/16, опубл. 15.09.1988 «Подбойка шпалоподбивочной машины»). Использование в качестве охватывающей детали верхней части наконечника приводит к ослаблению сечения подбойки непосредственно над лопаткой или в месте расположения лопатки. Это место подбойки испытывает большие знакопеременные изгибающие и вибрационные нагрузки в различных направлениях, работает в абразивной среде. Усиление подбойки за счет увеличения размеров сечения не желательно, т.к. это приводит к увеличению объема той части подбойки, которая погружается в балласт. Это вызывает излишнее разрыхление балласта и раздробление его частиц чрезмерно массивным телом подбойки, а также ведет к большим динамическим нагрузкам на подбивочный блок. Сечение верхней части наконечника, ослабленное за счет выполнения в нем ниши для охвата стержня, быстро изнашивается, возникает опасность излома, Кроме того, такое сочленение стержня и наконечника не позволяет обеспечить требуемую жесткость и беззазорность места соединения, что ведет к потере амплитуды колебаний лопатки подбойки. Все это приводит к снижению ресурса подбойки и качества уплотнения балласта.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая стержень, верхний конец которого предназначен для соединения с приводом, а нижний -для соединения с наконечником, оснащенным лопаткой. Соединение стержня и наконечника выполнено как соединение охватывающей и охватываемой деталей. В качестве охватывающей детали использован наконечник, а в качестве охватываемой детали - стержень. Неподвижность соединения обеспечивает штифт. Штифт зафиксирован пластинчатой пружиной, охватывающей наконечник. Пластинчатая пружина установлена в кольцевую канавку на поверхности наконечника. Нижний конец стержня и взаимодействующая с ним часть наконечника имеют в поперечном сечении овальную форму (см. п. RU №2049841 по кл. Е01В 27/16, опубл. 10.12.1995 «Подбойка шпалоподбивочной машины»). В данном техническом решении также как и в предыдущем в качестве охватывающей детали использована верхняя часть наконечника. По указанным выше причинам такое соединение подвержено быстрому разрушению и способствует снижению амплитуды колебаний подбойки, т.е. подбойка с таким соединением стержня и наконечника имеет низкий ресурс и не может обеспечить требуемое качество уплотнения балласта.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества уплотнения балласта при повышении ресурса подбойки.
Техническим результатом, получаемым при реализации изобретения, является улучшение надежности соединения стержня и наконечника подбойки.
Поставленная задача решается за счет того, что в известной подбойке шпалоподбивочной машины, содержащей стержень, верхний конец которого предназначен для соединения с приводом, а нижний - для соединения с наконечником, оснащенным лопаткой, а соединение стержня и наконечника выполнено как соединение охватывающей и охватываемой деталей, согласно изобретению, в качестве охватывающей детали использован стержень, а в качестве охватываемой детали - наконечник, при этом длина стержня, считая от верхнего до нижнего торца стержня, составляет не менее 100 мм.
Совместная длина наконечника вне стержня и лопатки, считая от нижнего торца стержня до нижней кромки лопатки, может составлять не менее 100 мм.
Нижний конец стержня может быть выполнен в виде разрезной втулки, предназначенной для охвата посадочной части наконечника, в стенке втулки с двух сторон от разреза выполнены сквозные отверстия, которые на внутренней боковой поверхности втулки переходят в канавку, на наружной боковой поверхности посадочной части наконечника, выполнена канавка, положение которой соответствует положению канавки на втулке, при этом через сквозные отверстия втулки, канавки втулки и наконечника с возможностью стягивания разреза втулки установлен, по меньшей мере, один фиксатор.
Канавки на наружной боковой поверхности посадочной части наконечника и на внутренней боковой поверхности втулки могут быть расположены перпендикулярно продольной оси наконечника и втулки.
Одно из сквозных отверстий втулки может быть выполнено резьбовым, а второе - с упором под головку фиксатора, причем фиксатор выполнен в виде винта или болта, установленного так, что его тело утоплено в теле подбойки.
На стержне в месте расположения разрезной втулки или на наконечнике ниже его посадочной части может быть закреплена жесткая или гибкая трамбующая насадка, которая в плоскости параллельной оси стержня и перпендикулярной плоскости лопатки имеет поперечное сечение в виде выпуклой фигуры, с вершиной обращенной в сторону лопатки.
Трамбующая насадка может быть выполнена в виде уголка или полой выпуклой фигуры, во внутреннем пространстве которых по бокам стержня или наконечника закреплены щебнеотбойные пластинки, плоскость которых ориентирована параллельно продольной оси подбойки и вдоль плоскости лопатки.
Трамбующая насадка может быть выполнена в виде уголка или полой выпуклой фигуры, во внутреннем пространстве которых по бокам стержня или наконечника закреплены щебнеотбойные пластинки, плоскость которых ориентирована наклонно или параллельно по отношению к продольной оси подбойки и поперек плоскости лопатки.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая подбойка неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.
Подбойка 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 заявляемой подбойки так, что в качестве охватывающей детали выступает нижний конец стержня, позволяет верхнему концу наконечника иметь сплошное поперечное сечение. Верхний конец наконечника, располагаясь непосредственно над лопаткой, испытывает большое абразивное воздействие от частиц балласта, вибрационные нагрузки, а также изгибающие нагрузки, возникающие при сжиме-разжиме подбоек, перемещающих балласт под шпалы. Применение в качестве охватывающей детали нижнего конца стержня позволяет использовать для выполнения разрезной втулки менее нагруженную часть стержня, расположенную выше вверх по стержню в направлении от лопатки, что положительно сказывается на прочности и жесткости соединения. Такое соединение в процессе работы шпалоподбивочного блока менее подвержено износу (меньше разбивается) а, следовательно, уменьшает потерю амплитуды колебаний при ее передаче от подбивочного блока к лопатке и уменьшает передачу инерционных динамических нагрузок от вибрирующей подбойки на подбивочный блок. При этом, как показали опытные испытания, выполнение стержня длиной не менее 100 мм, считая от верхнего до нижнего торца стержня, и выполнение наконечника так, что его длина вне стержня совместно с лопаткой, считая от нижнего торца стержня до нижней кромки лопатки, составляет не менее 100 мм обеспечивают сохранение в допустимых пределах параметров виброуплотнения в процессе эксплуатации подбойки. Необходимая жесткость соединения обеспечивается установкой фиксатора, в качестве которого используют болты (винты), стягивающие разрез втулки. Фиксатор, устанавливают так, что он проходит через сквозные отверстия втулки и примыкающие друг к другу канавки на внутренней поверхности втулки и наружной поверхности посадочной части наконечника, которые образуют внутри сочленения наконечника и втулки канал для пропуска фиксатора. При этом из-за того, что наконечник установлен внутри разрезной втулки беззазорно (желательна установка с натягом) фиксатор заклинивает наконечник внутри разрезной втулки, препятствуя осевому проворачиванию наконечника относительно стержня. Утопленное положение болтов (винтов) в теле разрезной втулки сохраняет внешние габариты стержня подбойки в пределах, позволяющих минимизировать воздействие подбойки на дробление и разрыхление балласта, а также сохраняет эти болты (винты) от абразивного воздействия балласта. Снабжение подбойки трамбующей насадкой увеличивает качество уплотнения балласта за счет увеличения осаживающего воздействия граней уголка на частицы балласта. При работе подбойки частицы балласта, находящиеся под действием вибрации во псевдоожиженном состоянии, налетая на трамбующую насадку, выполненную в виде выпуклой фигуры, с вершиной обращенной в сторону лопатки, отскакивают вниз и в сторону. Это позволяет направить их в недоуплотненные зоны балластной призмы, как при погружении подбойки, так и при ее извлечении из балласта, снижая разрыхление балласта после выхода подбойки из него. Наличие щебнеотбойных пластинок, закрепленных внутри сечения трамбующей насадки, позволяет снизить вынос на поверхность балласта отдельных частиц щебня, которые могут быть выдернуты полым профилем трамбующей насадки при подъеме подбойки. Предлагаемое соединение стержня и наконечника подбойки обеспечивает ей не только долговечность и ремонтопригодность, но и нужную степень и равномерность уплотнения балласта.
Таким образом, выполнение подбойки в заявляемом виде, позволяя повысить надежность соединения стержня и наконечника подбойки, увеличивает за счет этого ресурс подбойки и качество уплотнения балласта.
Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1. Подбойка, вид сбоку (вариант выполнения подбойки с трамбующей насадкой в виде уголка, расположенной на наконечнике подбойки и щебнеотбойными пластинками, плоскость которых ориентирована вдоль плоскости лопатки и параллельно продольной оси подбойки).).
Фиг. 2. Подбойка, вид спереди (вариант выполнения подбойки с трамбующей насадкой в виде уголка, расположенной на наконечнике подбойки и щебнеотбойными пластинками, плоскость которых ориентирована вдоль плоскости лопатки и параллельно продольной оси подбойки).
Фиг. 3. Разрез по А-А на фиг. 2.
Фиг. 4. Вид по Б на фиг. 1 (вариант выполнения подбойки с трамбующей насадкой в виде уголка, расположенной на наконечнике подбойки и щебнеотбойными пластинками, плоскость которых ориентирована поперек плоскости лопатки и наклонно по отношению к продольной оси подбойки).
1
2
1
2
2
1
Подбойка шпалоподбивочной машины содержит стержень 1, верхний конец которого предназначен для соединения с приводом, а нижний - для соединения с наконечником 2, оснащенным лопаткой 3. Соединение стержня 1 и наконечника 2 выполнено как соединение охватывающей и охватываемой деталей. Длина L стержня 1, считая от верхнего до нижнего торца стержня 1, составляет не менее 100 мм. Совместная длина L наконечника 2 вне стержня 1 и лопатки 3, считая от нижнего торца стержня 1 до нижней кромки лопатки 3, составляет не менее 100 мм. Следует отметить, что длина стержня L и длина L наконечника вне стержня совместно с лопаткой могут изменяться в зависимости от условий, в которых используется подбойка. Выполнение виброуплотнения балласта с глубоким погружением лопатки подбойки требует увеличения значения L и, следовательно, приводит к более массивной нижней части подбойки. Облегченный вариант выполнения подбойки возможен, когда нижняя часть подбойки выполняется более короткой и, следовательно, большая часть стержня 1, имеющая длину L сохраняется при замене наконечника 2. Так например, длина стержня 1, считая от верхнего до нижнего торца стержня 1, может составлять не менее длины посадочной части стержня 1 в рычаге шпалоподбивочной машины совместно с посадочной частью наконечника2 во втулке 4 стержня 1. А длина наконечника 2 с лопаткой 3 вне стержня 1 может быть не менее высоты лопатки 3 совместно с половиной высоты шпалы.
Нижний конец стержня 1 выполнен в виде разрезной втулки4, предназначенной для охвата с натягом посадочной части 5 наконечника 2. В стенке втулки4 выполнены сквозные отверстия 6 с двух сторон от разреза 7 втулки. На внутренней боковой поверхности втулки4 отверстия 6 переходят в канавку 8. На наружной боковой поверхности посадочной части5 наконечника 2 выполнена канавка 9, положение которой соответствует положению канавки 8 на втулке 4. Через сквозные отверстия 6 втулки 4 и канавки 8, 9 втулки 4 и наконечника 2 с возможностью стягивания разреза 7 втулки 4 установлен фиксатор 10. В качестве фиксатора 10 использован болт. Одно из отверстий 6 выполнено резьбовом. Второе отверстие 6 выполнено без резьбы и имеет упор под головку болта 10. Длина прорези 7 в разрезной втулке 4 для облегчения установки и демонтажа наконечника 2 может превышать длину посадочной части 5 наконечника 2, например на 10%. Болт 10 установлен так, его тело утоплено в теле подбойки, т.е. в теле разрезной втулки 4 и посадочной части5 наконечника 2. Во втулке 4 может быть выполнено два или три отверстия 6 с соответствующими им канавками 8, 9 на внутренней поверхности втулки 4 и наружной поверхности посадочной части 5 наконечника 2. При этом фиксатор 10 может быть выполнен в виде двух или трех болтов и/или винтов, установленных в отверстиях 6 разрезной втулки 4 один над другим. На стержне 1 подбойки в месте расположения разрезной втулки 4 или на наконечнике 2 ниже его посадочной части может быть закреплена жесткая или гибкая трамбующая насадка 11. Насадка 11 в плоскости параллельной оси стержня 1 и перпендикулярной плоскости лопатки 3 может иметь поперечное сечение в виде выпуклой фигуры, с вершиной обращенной в сторону лопатки 1, например уголка.. Поперечное сечение насадки может быть выполнено и в виде полой фигуры, например, части сферической или эллиптической поверхности, или, например, в виде полнотелой или пустотелой шаровидной или эллипсоидновидной фигуры. Насадка 11 в виде уголка снабжена щебнеотбойными пластинками 12. Эти пластинки 12 могут быть установлены во внутренней части уголка по бокам стержня 1 в положении, например, соответствующем положению биссектрисы этого уголка., т.е. так, что плоскость пластинок 12 ориентирована вдоль плоскости лопатки 3 и параллельно продольной оси подбойки. Другой вариант расположения этих пластинок 12 - по бокам стержня 1, так, что плоскость пластинок 12 ориентирована наклонно или параллельно по отношению к продольной оси подбойки и поперек лопатки 3. При этом пластинки 12 своим основанием могут быть закреплены на внутренней поверхности полок уголка, а вершиной на наконечнике 2 или стержне 1 подбойки в зависимости от того, где закреплена трамбующая насадка 11 - на наконечнике2 или стержне 1. Установку и демонтаж наконечника 2 производят с помощью стандартных раздвижных винтов струбцины, губки которой вставляют в прорезь 7.
Работу с помощью заявляемой подбойки осуществляют следующим образом. Используя механизмы шпалоподбивочной машины, подбойку принудительно заглубляют в балласт и производят его виброуплотнение. При этом частицы балласта, находящиеся под действием вибрации во псевдоожиженном состоянии, перемещаются лопаткой подбойки под шпалы, а под действием трамбующей насадки дополнительно направляются в недоуплотненные части балластной призмы, причем как во время заглубления подбойки, так и при ее извлечении. Известно, что подбойка с изношенной лопаткой разрыхляет и дробит балласт в межшпальном пространстве, поэтому для обеспечения равномерности уплотнения балласта важно своевременно заменять изношенные лопатки. Заявляемая подбойка обеспечивает простоту и удобство в выполнении работ по такой замене, причем из-за высокой надежности соединения стержня и наконечника оно менее подвержено износу (меньше разбивается). Это уменьшает потерю амплитуды колебаний при ее передаче от подбивочного блока к лопатке, а также уменьшает передачу отрицательных динамических нагрузок от вибрирующей подбойки на подбивочный блок. Кроме того, следует отметить следующее. Наконечники подбойки могут быть изготовлены в «легком», «тяжелом» вариантах исполнения, которые предназначены для работы в разных условиях, в течение разных временных периодов (коротких или длительных - в зависимости от ожидаемого периода работы шпалоподбивочной машины). При этом цена «легкого» наконечника по сравнению с ценой «тяжелого» значительно меньше. Использование на подбойке подходящего по всем этим параметрам наконечника позволяет избежать неоправданного удорожания шпалоподбивочных работ.
Таким образом, выполнение подбойки в заявляемом виде позволяет повысить надежность соединения стержня и наконечника подбойки и за счет этого увеличить ресурс подбойки и качество уплотнения балласта, улучшить экономические показатели шпалоподбивочных работ.