010817 - 1 - Область техники Изобретение относится к

010817
Область техники
Изобретение относится к средствам уплотнения балласта под шпалами при строительстве и ремонте
железнодорожного полотна, конкретно к рабочему инструменту шпалоподбивочных машин.
Уровень техники
Известны современные российские и зарубежные шпалоподбивочные машины (ВПР, Унимат, Доуматик) и предприятия, изготавливающие и ремонтирующие подбойки на подбивочные комплексы
(фирмы «Плассер и Тойрер»-Текспаро, «Ориент», «Оптимум», «Вест-Тер»).
Указанные и подобные им шпалоподбивочные машины предназначены для уплотнения балласта
при вибрационном перемещении частиц под воздействием колебаний и внедрения вглубь балласта подбивочного полотна шпалоподбойки. Подбивочные блоки для всей номенклатуры подбивочных машин,
эксплуатируемых в России, аналогичны.
Функцию обжатия балластного материала, которое сочетается с колебаниями, вызванными вибратором, выполняет непосредственно подбойка. Подбойка работает в исключительно тяжелых условиях абразивной высокопрочной среде и требует повышенной прочности и износостойкости.
Применяемые на современных подбойках при изготовлении и ремонте способы упрочнения можно
условно разделить на три направления - установка на нижнем конце подбойки (лопатке) выступающих
над ее поверхностью зубьев из твердосплавных элементов, наплавка сталей с высокой износостойкостью
и упрочнение подбойки путем напаивания твердосплавных пластин (ТОТ).
Упрочнение подбойки с помощью зубьев частично решает вопрос повышения ее прочности, но не
износостойкости (ПРОТОТИП. Подбойка шпалоподбивочной машины. Патент на полезную модель
2005124747/22 от 03.08.2005, RU БИПМ №2 от 10.10.2006).
Известен способ восстановления изношенных подбоек (фирма «Плассер и Тойрер») посредством
наплавки сталей с высокой износостойкостью. Новые подбойки бронируются. Бронирование наносится в
зоны, подвергаемые наибольшему износу, слоем толщиной около 5мм.
Способ дорогостоящий, а при восстановлении для сохранения хорошего качества подбивки износ
подбивочных поверхностей должен составлять не более 20% от нормальной величины.
В последние годы отработана технология получения твердосплавных пластин (ТСП), а также усовершенствована технология их пайки. Применение паяных соединений в производстве составного инструмента является фактором рационального использования твердых сплавов, т.к. позволяет оснащать инструмент оптимальным объемом этих материалов и использовать их до предельного износа.
Прочностные и пластические свойства паяных соединений не ниже свойств основного металла.
Пайка обеспечивает получение соединений, обладающих коррозионными свойствами. Режим пайки универсален для любых марок сталей, а стоимость присадочного материала ниже, чем при ручной электродуговой сварке.
Известно новое поколение подбоек фирмы «Плассер и Тойрер» (ПРОТОТИП. ООО «Плассер». Путевые машины - ТЕКСПАРО. Рекл: Отремонтируем подбивочные блоки, - Ж. Путь и путевое хозяйство,
№5, 2003, с. 19-21). Фирмой предложено сплошное упрочнение твердосплавными пластинами (ТСП) по
всем зонам подбойки путем их напаивания. Фирме удалось повысить износостойкость подбойки, однако
имеется ряд существенных недостатков, снижающих ресурс и ремонтопригодность подбойки. ТСП нижней кромки выполнены в виде крючка, охватывающего носок. Обратная сторона подбойки, а также ее
боковые поверхности имеют впаянные дополнительные твердосплавные вставки. Пластины не имеют
кромок для выполнения нормальной пайки. Такая конструкция не предохраняет торцы лопатки от снашивания, краевых сколов боковых вставок и выкрашивания кромок самих стен.
Задача изобретения - повышение ресурса, ремонтопригодности и улучшение технологии изготовления износостойких подбоек.
Сущность изобретения
В соответствии с изложенной задачей, на решение которой направлено изобретение, является способ получения износостойкой подбойки шпалоподбивочной машины, лопатка которой имеет по всем
зонам (нижней кромке, боковым поверхностям, лобовой и тыльной сторонам) износостойкое, жесткофиксированное с помощью пайки износостойкое упрочнение твердосплавными пластинами (ТСП). Упрочняющие ТСП нижней кромки имеют в сечении форму двух разновеликих конуса со скругленными
вершинами. Конусы связаны общим основанием и образуют заплечики для установки и перекрытия
нижней кромки лопатки и защиты ее тыльной стороны. Заплечики выполнены по ширине нижней кромки. Один из конусов (больший) является рабочей частью и имеет угол при вершине α, равный или больше 90°. Другой нерабочий конус служит соединительным элементом и жестко зафиксирован в выемке
нижней части лопатки, имеющей охватывающий ответный паз. Высота нерабочего конуса превышает
высоту рабочего в 1,5-2,0 раза.
На лобовой и тыльной сторонах подбойки припаяны плоские ТСП. С внешней стороны они снабжены на толщину по периметру фаской для удобства установки и припоя. ТСП могут иметь любую геометрическую форму и размер и распределяются по поверхностям в количестве и на расстояниях друг от
друга в соответствии с требованиями технологического процесса.
-1-
010817
Раскрытие изобретения
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и фиг. 2, где
фиг. 1 представляет вид износостойкой подбойки с ТСП спереди;
фиг. 2 - фрагмент (вид А) лопатки износостойкой подбойки сбоку.
Непосредственно подбойка 1 включает лопатку 2 с фигурным пазом на нижней кромке 3, твердосплавные пластины (ТСП) 4, которые имеют в сечении форму двух разновеликих конусов 5 и 6 со скругленными вершинами 7 и общее основание 8 с заплечиками 9. Торцы крайних ТСП 4 образуют боковые
рабочие поверхности 10. Фигурный паз 11 соответствует форме конуса 5. Высота конуса 5 (h1) в 1,5 - 2,0
раза превышает высоту конуса 6 (h2). Лобовая 12 и тыльная 13 стороны лопатки 2 упрочняются ТСП 14,
имеющими на толщину ТСП с внешней стороны фаску 15. Жесткая фиксация всех твердосплавных пластин (4, 14) на лопатку 2 производится пайкой 16. Угол α 17 при вершине большого конуса 6 (в сечении)
равен или больше 90°.
Заплечики 9 по длине и ширине перекрывают нижнюю кромку 3, тем самым, исключая краевые
сколы и выкрашивание кромок твердосплавных пластин 14. Развитая длина нерабочего конуса 5 не только обеспечивает надежное крепление ТСН 4 в торце лопатки 2, но и образует большую часть боковых
поверхностей 10, выполняя роль защиты их от износа (вместо впаянных на существующих конструкциях
твердосплавных вставок).
Скругленная поверхность рабочей части конуса 6 с углом при вершине в сечении α ≥ 90° выбрана
исходя из теории уплотнения материала путем изменения относительного положения его частиц в некотором объеме при внедрении вглубь балласта воздействующего инструмента. Известно, что при вдавливании штампа величина суммарной работы, затраченной на внедрение на величину h, значительно возрастает с уменьшением угла заострения. При наличии вдавливания энергетически выгоднее на конце
инструмента иметь тупой скругленный угол заострения, скорректированный для исключения дополнительных сил трения, на величину угла трения. Что в данном случае и соответствует углу α ≥ 90°, принятому для рабочей части подбойки.
Кроме того, затупление острого наконечника наступает практически через 30 ч работы.
Развитые лобовая 12 и тыльная 13 стороны подбойки 1 технологически легко упрочняются из групп
плоских пластин в виде прямоугольников, треугольников, квадратов, кругов и их сочетаний. Их не обязательно размещать вплотную. Элементы могут быть распределены по поверхностям в зависимости от
требований к прочности инструмента. Наличие с внешней стороны на толщину ТСН фаски по контуру
необходимо для качественного выполнения пайки.
Подбойка работает следующим образом. После того как подбивочный орган опустится вниз, рабочая часть 6 ТСП4 упрется в балластный слой. В результате дальнейшего погружения осуществляется
уплотнение и обжатие несколькими подбойками балластного материала, уплотнение сопровождается
колебаниями, вызванными вибратором, что позволяет повысить эффективность процесса подбивки и
создать высокую степень уплотнения балласта. Подбойка, в это время, находится в условиях интенсивного износа.
Предложенные отличительные особенности подбойки позволяют повысить ее износостойкость, ресурс и ремонтопригодность.
Промышленная применимость
Предложенное решение выполнимо обычными средствами, хорошо освоенными промышленностью. Оно практически уже осуществлено и испытано на эксплуатирующихся шпалоподбивочных машинах при ремонте железнодорожных путей. Испытания показали возможность заметного повышения
срока службы подбойки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения износостойкой подбойки шпалоподбивочной машины, включающий непосредственно подбойку с лопаткой на конце, износостойкое упрочнение лопатки жесткофиксированными с
помощью пайки твердосплавными пластинами (ТСП) по всем ее зонам - нижней кромке, боковым поверхностям, лобовой и тыльной сторонам, отличающийся тем, что пластины нижней кромки имеют в
сечении форму двух разновеликих конусов со скругленными вершинами, связанных общим основанием
с образованием заплечиков по ширине нижней кромки, один из которых является рабочей частью, заплечиками упирается в торец нижней кромки и имеет угол при вершине, равный или больше 90°, а другой
служит соединительным элементом с нижней частью лопатки, имеющей ответный паз, при этом заплечики по ширине и длине совпадают с торцом лопатки, а высота нерабочего конуса превышает высоту
рабочей части в 1,5-2,0 раза, а все плоские твердосплавные пластины (ТСП), припаевымые на лобовой и
тыльной сторонах подбойки, снабжены с внешней стороны на толщину пластины по контуру фаской,
выбираются из групп прямоугольников, квадратов, треугольников, кругов и их сочетаний и распределяются по поверхностям в количестве и на расстояниях друг от друга в соответствии с требованиями технологического процесса.
-2-
010817
Фиг. 1
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-3-