Лопатка подбойки шпалоподбойной машины

 

Изобретение относится к шпалоподбивочным машинам, осуществляющим уплотнение балласта железнодорожного пути. Лопатка шпалоподбойной машины содержит твердосплавной элемент. Твердосплавной элемент имеет U-образную форму, закреплен на нижней части лопатки и огибает ее переднюю, нижнюю и заднюю поверхности. Толщина элемента со стороны передней поверхности превышает толщину элемента со стороны задней поверхности. Толщина элемента со стороны нижней поверхности больше толщины элемента со стороны передней поверхности. Указанный твердосплавной элемент выполнен составным. Часть передней, нижняя и часть задней поверхностей оснащены монолитным твердосплавным элементом, на остальных участках передней и задней поверхностей закреплены дискретно установленные твердосплавные элементы. Монолитный твердосплавной элемент и дискретно установленные элементы выполнены из твердосплавных материалов с различными физико-механическими свойствами. Техническим результатом данного изобретения является повышение ресурса лопатки шпалоподбойной машины. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

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

Технический уровень заявляемого решения известен (Патент RU № 2061816) из устройства, в котором лопатка содержит твердосплавные элементы (вставки) в виде пластин, припаянных к ее нижней части. Передняя поверхность лопатки выполнена из карбидостали.

Недостатком решения является низкий ресурс лопатки из-за больших внутренних напряжений, возникающих на границах раздела, в частности, при пайке (карбидосталь - припой, припой - твердый сплав) и в твердосплавных пластинах вследствие специфики их формы (плоская протяженная поверхность). Это приводит к образованию механических дефектов пластин (сколы, выкрашивания и т.д.), что в итоге ограничивает ресурс лопатки.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение ресурса лопатки шпалоподбойной машины.

Это достигается приданием твердосплавным элементам такой формы, которая при эксплуатации лопатки наиболее благоприятна с позиций напряжений, возникающих как при закреплении элементов (пайка и т.д.), так и при взаимодействии их с балластом. В частности, твердосплавной элемент в нижней части лопатки может быть выполнен в форме U огибающим часть передней, нижнюю и часть задней поверхности.

На фиг.1 показан общий вид лопатки, вид спереди, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - распределение толщин участков твердосплавного элемента, фиг.4 - форма и распределение составных твердосплавных элементов.

Предлагаемая лопатка крепится к корпусу 2 подбойки. На передней 3, задней 4 и нижней части 5 поверхностей лопатки закреплен твердосплавной элемент 6. Форма элемента способствует уменьшению уровня внутренних напряжений, возникающих при закреплении, например при пайке, и позволяет при эксплуатации подбойки реализовать достоинства твердосплавных материалов, состоящие в том, что у них прочность на сжатие значительно выше прочности на изгиб; сопротивление трению при взаимодействии твердосплавного элемента с балластом, износостойкость, трещиностойкость и др. физико-механические характеристики превышают соответствующие показатели других применяемых материалов.

С позиций упрощения конструкции и удовлетворения указанных требований твердосплавной элемент (вставка) 6 выполнен в форме U. Такая форма твердосплавного элемента удобна для закрепления, т.к. элемент монолитный, снижает уровень внутренних напряжений, возникающих при работе лопатки шпалоподбойной машины, заметно сокращается количество применяемого твердого сплава.

При эксплуатации соответствующие области поверхностей такой лопатки испытывают напряжения, различные по величине. Напряжения в элементе 6 формируются от усилия Р внедрения подбойки в балласт 7 (движение вниз), от усилия F сжима балласта под шпалой и усилия N обратного хода подбойки. Толщина твердосплавного элемента t₁ со стороны нижней поверхности лопатки (уровень внутренних напряжений более высокий) больше толщины элемента 6 со стороны передней поверхности t₂ лопатки. Это значение, в свою очередь, больше толщины твердосплавного элемента со стороны задней поверхности t₃ лопатки шпалоподбойной машины. Форма и расположение элемента обеспечивают преимущество напряжений сжатия над напряжениями изгиба, что обеспечивает повышение ресурса не только твердосплавного элемента, но и лопатки в целом. Это достигается за счет снижения вероятности сколов и выкрашивания твердосплавного элемента (по сравнению с прототипом, где использованы твердосплавные вставки обычной конфигурации).

Значительно упростить изготовление лопатки можно, если часть передней, нижнюю и часть задней поверхности оснастить монолитным твердосплавным элементом 8 (фиг.4), а на остальных участках передней и задней поверхностей, как наименее нагруженных в процессе эксплуатации, предлагается использовать твердосплавные элементы 9, установленные на лопатке дискретно. Количество составных элементов, их форма, размер и расположение на передней и задней поверхностях лопатки (фиг.4) должны минимизировать вероятность контакта частиц 7 балласта с материалом лопатки. В этом случае работа лопатки аналогична работе лопатки по прототипу или работе лопатки, рабочие поверхности которой полностью армированы твердосплавными пластинами. Однако при этом достигается дополнительный технический результат - сокращение количества твердого сплава (т.к. величина участков, оснащенных составными твердосплавными элементами, может быть различной) и упрощение изготовления лопатки.

Минимально снизить затраты на изготовление и повысить ресурс лопатки можно, если монолитный твердосплавной элемент выполнить из твердого сплава с физико-механическими свойствами, превышающими значения свойств материала твердого сплава, используемого при изготовлении менее нагруженных составных элементов.

Формула изобретения

1. Лопатка шпалоподбойной машины, содержащая твердосплавной элемент, отличающаяся тем, что твердосплавной элемент имеет U-образную форму, закреплен на нижней части лопатки и огибает ее переднюю, нижнюю и заднюю поверхности.

2. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что толщина элемента со стороны передней поверхности превышает толщину элемента со стороны задней поверхности.

3. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что толщина элемента со стороны нижней поверхности больше толщины элемента со стороны передней поверхности.

4. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что указанный твердосплавной элемент выполнен составным.

5. Лопатка по п.4, отличающаяся тем, что часть передней, нижняя и часть задней поверхностей оснащены монолитным твердосплавным элементом, на остальных участках передней и задней поверхностей закреплены дискретно установленные твердосплавные элементы.

6. Лопатка по п.5, отличающаяся тем, что монолитный твердосплавной элемент и дискретно установленные элементы выполнены из твердосплавных материалов с различными физико-механическими свойствами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4