ЛОПАТКА ШПАЛОПОДБОЙНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2005 года по МПК E01B27/12 E01B27/16 

Изобретение относится к шпалоподбивочным машинам, осуществляющим уплотнение балласта железнодорожного пути.

Технический уровень заявляемого изобретения известен из лопатки шпалоподбойки, содержащей установленный в нижней ее части твердосплавный элемент в виде пластины с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину пластины, верхней и нижней частью, при этом нижняя часть пластины образует кромку лопатки (Патент РФ №2061816).

Недостатком известного технического решения является низкий ресурс лопатки из-за больших внутренних напряжений, возникающих на границе раздела и в твердосплавных пластинах вследствие специфики их формы (плоская протяженная поверхность). Это приводит к сколу и выкрашиванию пластин, что лимитирует ресурс лопатки.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение ресурса лопатки.

Указанный технический результат достигается лопаткой, содержащей установленный в нижней ее части твердосплавный элемент с задней и передней стенками, образующими толщину пластины, боковыми стенками, образующими ширину элемента, верхней и нижней частью, при этом нижняя часть элемента образует кромку лопатки, а твердосплавный элемент выполнен переходящим с нижней части лопатки на ее боковые стенки, при этом указанный твердосплавный элемент может быть цельным или составным, или дискретным.

Торцы составного и дискретного твердосплавного элемента скруглены или имеют фаску, а участки составного и дискретного твердосплавного элемента выполнены из твердосплавных материалов с различными физико-механическими свойствами.

Кроме этого, лопатка шпалоподбойной машины дополнительно может быть оснащена твердосплавными элементами, расположенными на части рабочих или всех поверхностях лопатки.

Твердосплавный элемент выполнен дискретным, количество, форма, размер и расположение элементов выбираются из условия минимального контакта частиц балласта с материалом лопатки.

Торцы дискретных твердосплавных элементов скруглены или имеют фаску, участки дискретного твердосплавного элемента выполнены из твердосплавных материалов с различными физико-механическими свойствами.

На фиг.1,10 показан общий вид лопатки, вид спереди, на фиг.2, 3, 11 - вид сбоку, на фиг.5, 6, 7, 8, 9 - форма твердосплавных элементов, на фиг.12 - сечение по А-А по фиг.10.

Предлагаемая лопатка крепится к корпусу 2 подбойки. На нижней части лопатки в месте пересечения ее передней 3 и задней 4 поверхностей закреплен твердосплавный элемент 5. Форма элемента благоприятна для закрепления, не создает высокого уровня внутренних напряжений при закреплении, например при пайке, и позволяет при эксплуатации подбойки реализовать достоинство твердосплавных материалов, состоящее в том, что их прочность на сжатие значительно выше прочности на изгиб.

С позиций упрощения и удовлетворения указанных требований приемлемой формой твердосплавных элементов 5 может быть брусок 6 или валок 7.

При работе такой лопатки напряжения в элементе 5 формируются от усилия Р внедрения подбойки в балласт 8 (движение вниз), от усилия F сжима балласта под шпалой и усилия N обратного хода подбойки. Форма и расположение элементов на лопатках обеспечивают преимущество напряжений сжатия над напряжением изгиба, что создает предпосылки, при прочих равных условиях, повышения ресурса лопатки за счет снижения вероятности сколов и выкрашивания твердосплавных элементов.

Из сказанного следует, что решение имеет дополнительный технический результат, состоящий в экономии твердого сплава (масса твердосплавного материала по изобретению значительно меньше массы используемых в прототипе твердосплавных пластин).

Исполнение в прототипе передней поверхности лопатки из карбидостали (переплав стали с частицами твердого сплава) очень сложно. Значительно упростить изготовление лопатки можно, если все или часть рабочих поверхностей (передняя, задняя, боковые, верхняя) оснастить дискретно расположенными твердосплавными элементами 9 в виде бруска 6, валка 7, штырей 10 или кольца 11. Их количество, форма, размер и расположение должны (фиг.11) минимизировать вероятность контакта частиц 8 балласта с материалом лопатки. В этом случае работа лопатки аналогична работе лопатки по прототипу или работе лопатки, рабочие поверхности которой полностью армированы твердосплавными элементами. Однако при этом достигается дополнительный технический результат - сокращение количества твердого сплава и упрощение изготовления лопатки.

Для повышения ресурса подбойки путем защиты от абразивного износа взаимодействующих с балластом боковых поверхностей 12 лопатки целесообразно указанный твердосплавный элемент 5 (закрепляемый на нижней части лопатки) выполнить переходящим с нижней части лопатки на ее боковые стороны, т.е. использовать изогнутый по форме лопатки элемент 13. Для упрощения изготовления такого элемента он может быть выполнен составным 14. Для экономии твердого сплава он может быть выполнен дискретным 15 с минимальной вероятностью контакта балласта с металлом лопатки. Для повышения трещиностойкости и, соответственно, ресурса составной и дискретный элементы могут быть скруглены 16 или иметь фаску 17.

Оптимизировать затраты на изготовление и повысить ресурс лопатки можно, если составные и дискретные элементы выполнить из твердого сплава с различными физико-механическими свойствами. Например, прочность и трещиностойкость элементов, расположенных на нижних угловых участках лопатки, могут быть более высокими, чем у нижних пластин, как менее нагруженных. Эти же свойства у элементов, расположенных на боковых поверхностях, могут быть еще ниже.

Повышенную жесткость соединения элементов 5, 13, 14, 15 и соответственно ресурс подбойки, можно обеспечить, придав элементу форму овала, с расположением его большой оси 18 в плоскости передней поверхности 3 лопатки или параллельной ей плоскости 19.

Изобретение относится к шпалоподбивочным машинам, осуществляющим уплотнение балласта железнодорожного пути. Лопатка шпалоподбойной машины содержит установленный в ее нижней части твердосплавный элемент с задней и передней стенками, образующими толщину, боковыми стенками, образующими ширину, верхней и нижней частями, при этом нижняя часть образует кромку лопатки. Твердосплавный элемент выполнен дискретным. Твердосплавный элемент выполнен переходящим с нижней части лопатки на ее боковые стенки, при этом указанный твердосплавный элемент может быть цельным или составным. Кроме того, часть рабочих поверхностей лопатки или все рабочие поверхности оснащены дискретными твердосплавными элементами, количество, форма, размер и расположение которых выбираются из условия минимального контакта частиц балласта с материалом корпуса лопатки. Торцы дискретных твердосплавных элементов скруглены или имеют фаску. Техническим результатом данного изобретения является повышение ресурса лопатки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Лопатка шпалоподбойной машины, содержащая установленный в ее нижней части твердосплавный элемент с задней и передней стенками, образующими толщину, боковыми стенками, образующими ширину, верхней и нижней частями, при этом нижняя часть образует кромку лопатки, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент выполнен дискретным.2. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент выполнен переходящим с нижней части лопатки на ее боковые стенки, при этом указанный твердосплавный элемент может быть цельным или составным.3. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что участки дискретного твердосплавного элемента выполнены из материалов с различными физико-механическими свойствами.4. Лопатка шпалоподбойной машины, содержащая установленный в ее нижней части твердосплавный элемент с задней и передней стенками, образующими толщину, боковыми стенками, образующими ширину, верхней и нижней частями, при этом нижняя часть образует кромку лопатки, отличающаяся тем, что часть рабочих поверхностей лопатки или все рабочие поверхности оснащены дискретными твердосплавными элементами, количество, форма, размер и расположение которых выбираются из условия минимального контакта частиц балласта с материалом корпуса лопатки.5. Лопатка по п.4, отличающаяся тем, что торцы дискретных твердосплавных элементов скруглены или имеют фаску.6. Лопатка по п.4, отличающаяся тем, что участки дискретного твердосплавного элемента выполнены из материалов с различными физико-механическими свойствами.