ОСЬ ПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ СТРЕЛОЧНОЙ ГАРНИТУРЫ СТРЕЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Полезная модель относится к элементам устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к осям для подвижных соединений тяг стрелочной гарнитуры стрелочного перевода.
Известно (Федотов А.Е., Качмарская O.K. Техническое обслуживание централизованных стрелок. - М.: Транспорт, 1988. - 95 с.) решение, в котором тяги стрелочной гарнитуры, связаны между собой посредством осевого соединения, состоящего из запрессованных в отверстия тяг втулок и соединяющих тяги оси. Оси и втулки выполнены из конструкционной стали 45, упрочняющей термообработке не подвергаются. В процессе эксплуатации оси периодически смазываются машинным маслом.
Недостатком данного решения является то, что для оси из конструкционной стали требуется периодической смазка, для выполнения данной операции стрелочная гарнитура должна разбираться, а это дополнительные затраты времени и ресурсов. С выработкой машинного масла происходит интенсивный износ и коррозия осей.
Известно техническое решение, в котором шарнирное соединение стрелочной гарнитуры состоит из втулок и оси, ось выполнена упрочненной из стали, втулка, в которую входит ось, выполнена из износостойкого материала, полученного методом порошковой металлургии и пропитана смазкой. Маслонаполненная втулка обеспечивает смазывание контактной поверхности оси со втулкой, обеспечивая повышенную износостойкость шарнирного соединения. (Патент на полезную модель RU 86954, по заявке №2009115807 от 27.04.2009 г.).
К недостаткам данного технического решения по шарнирному соединению стрелочной гарнитуры следует отнести отсутствие оптимальных геометрических и прочностных характеристик рабочей поверхности оси а также точности изготовления оси, что не позволяет получить на практике снижение затрат на техническое обслуживание стрелочного перевода.
a
Известно техническое решение, принятое в качестве прототипа, в котором ось выполнена в виде болта, выполнена из конструкционной углеродистой качественной стали, подвергнутой поверхностному упрочнению и имеет цилиндрическую и резьбовую части, при этом цилиндрическая часть оси, контактирующая с втулками, подвергнута поверхностно-пластическому деформированию шариком или роликом до твердости поверхностного слоя на 20-80% выше основы, и шероховатости R не выше 0,8, резьбовая часть оси выполнена методом накатки и имеет диаметр меньше, чем диаметр цилиндрической части оси, а между резьбовой и цилиндрической частью имеется фаска с радиусом закругления не менее 0,5 мм. при выходе на цилиндрическую часть, поверхностно-пластическая деформация осуществлена инструментом, деформирующие элементы которого в виде шариков, роликов или тел иной конфигурации взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам качения, скольжения или внедрения. (Патент на изобретение RU №2450893 по заявке 2010146717 от 17.11.2010 г.).
К недостаткам данного технического решения по шарнирному соединению стрелочной гарнитуры следует отнести отсутствие оптимальных геометрических и прочностных характеристик рабочей поверхности оси а также точности изготовления оси, что не позволяет получить на практике снижение затрат на техническое обслуживание стрелочного перевода.
Задача заявляемого технического решения является повышение безопасности движения подвижного состава.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличение срока службы более дорогих и имеющих большую трудоемкость замены деталей фрикционной пары соединительного шарнира стрелочной гарнитуры и снижение затрат на обслуживание шарнирного соединения.
Технический результат достигается осью подвижного соединения стрелочной гарнитуры стрелочного электропривода, характеризующейся тем, что служит для передачи усилий в виде сосредоточенной силы не менее 7,0 кН, устанавливается в самосмазывающуюся металлокерамическую втулку, выполнена в виде болта из углеродистой стали с содержанием углерода по масс.(0,35-0,40) % имеет головку, рабочую цилиндрическую и резьбовую части, имеет антикоррозионное цинковое покрытие, головка имеет лыски под ключ, рабочая цилиндрическая часть имеет номинальный диаметр 26 мм с полем допуска  по 11 квалитету, резьбовая часть имеет накатную резьбу М24 с полем допуска 6g по 6 квалитету и отверстие под шплинт, шероховатость цилиндрической и резьбовой поверхности не более Ra 3,2, между резьбовой и цилиндрической частью оси имеется фаска с радиусом закругления при выходе на цилиндрическую часть оси не менее 0,5 мм.
Кроме этого, отверстие под шплинт имеет диаметр 5 мм и выполнено на удалении (12-13) мм от торца резьбовой части оси, длина рабочей цилиндрической части равна 62 мм, а длина резьбовой части равна 38 мм.
Увеличение срока службы более дорогих и имеющих большую трудоемкость замены деталей фрикционной пары соединительного шарнира стрелочной гарнитуры, а к ним относятся металлокерамические втулки пропитанные смазкой с низкой температурой замерзания, (-60°C), достигается подбором одного из элемента фрикционной пары, в частности оси, износостойкость которой подбирают меньше чем втулки.
Так стоимость изготовления втулки в 1.5 раза выше, чем стоимость оси, но трудозатраты на замену одной оси на порядок меньше, чем трех втулок, как правило, соединительный шарнир имеет три втулки и одну ось. Изготовление оси из распространенной конструкционной стали с содержанием углерода по мас.(0.35-0,40) %, это ст. 35 или ст. 40 значительно дешевле стоимости изготовления втулки. Сложность монтажа втулок объясняется тем, что при замене втулок необходимо снимать полностью тяги и все работы проводить в мастерских, имеющих специальное прессовое оборудование, в то время замена осей производится на путях, без снятия тяг.
Исходя из данных о затрате на замену фрикционных элементов шарнирного соединения, следует, что износостойкость оси, как элемента фрикционной пары, должна быть более низкой. Необходимо оценить, насколько износостойкость оси должна быть ниже износостойкости втулки, что бы шарнирный узел имел минимальные затраты на техническое обслуживание.
Авторами экспериментально установлено, при изготовлении оси из не закаленной стали, с шероховатостью поверхности не более Ra 3,2, такая высокая шероховатость необходима для удержания смазки на рабочей поверхности оси, и полем допуска  по 11 квалитету, позволяет ресурс износа втулки использовать при двух кратной замене оси. Увеличение поля допуска изготовления оси приводит к увеличению интенсивности износа втулки из-за появления ударных нагрузок и вибраций, при удержании остряка в рабочем состоянии при прохождении состава. Уменьшение поля допуска приводит к усложнению замены оси, возможным появлениям задиров и трещин на втулке.
При сборке соединительного шарнира прикладываются значительные осевые усилия для установки оси. Это обусловлено не соосностью втулки и оси в начальный момент сборки. Для исключения задиров поверхности втулок на оси между резьбовой и цилиндрической частью имеется фаска с радиусом закругления при выходе на цилиндрическую рабочую часть не менее 0,5 мм
В процессе работы стрелочной гарнитуры во время прохождения поезда по стрелочному переводу, за счет давления оси на втулку из антифрикционного спеченного пористого материала, пропитанного смазкой из пор в зону контакта рабочих поверхностей выдавливается смазка. Такой эффект называется самосмазыванием, за счет чего уменьшается коэффициент трения и соответственно интенсивность изнашивания материала втулки и оси. Наличие цинкового покрытия исключает возникновение и развития коррозии, что позволяет значительно продлить срок службы оси, а также сделать шарнирне соединения более надежной.
На фиг. 1 представлено данное техническое решение.
На фиг. 1 следующие обозначения:
D - наружный номинальный диаметр рабочей части оси, равный 26 мм с полем допуска  по 11 квалитету,
3
d - диаметр отверстия по шплинт равный 5 мм, выполненный на удалении l от торца резьбовой части оси,
1
l - длина рабочей цилиндрической части оси, равная 62 мм,
2
l - длина резьбовой части, равна 38 мм.
R - радиус закругления при выходе на цилиндрическую часть оси, не менее 0,5 мм.
М - диаметр резьбовой части, имеет накатную резьбу М24 с полем допуска 6g по 6 квалитету.
Таким образом, применение оси изготовленной по предлагаемому техническому решению, позволяет сократить затраты на содержание и текущее обслуживание стрелочного перевода, увеличить срок службы дорогостоящих и требующих значительного времени на их замену в металлокерамических самосмазывающихся втулок.