EA010817B1 - Способ получения износостойкой подбойки шпалоподбивочной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам уплотнения балласта под шпалами при строительстве и ремонте железнодорожного полотна, конкретно к рабочему инструменту шпалоподбивочных машин. Способ получения износостойкой подбойки заключается в упрочнении лопатки подбойки по всем зонам жесткозафиксированными с помощью пайки твердосплавными пластинами (ТСП). Упрочняющие ТСП нижней кромки имеют в сечении форму двух разновеликих конуса со скругленными вершинами и общим основанием, которое имеет заплечики для установки с перекрытием на нижнюю кромку лопатки, а также для защиты ее тыльной стороны. Один из конусов является рабочей частью и имеет угол при вершине, равный или больше 90°. Другой, нерабочий конус служит соединительным элементом с ответной выемкой в нижней части лопатки. Высота нерабочего конуса превышает высоту рабочего в 1,5-2,0 раза, что при жестком закреплении пайкой обеспечивает нижней кромке повышенную прочность и защиту от сколов лобовой, тыльной и торцевых частей лопатки. На лобовой и тыльной сторонах подбойки припаяны плоские ТСП, которые могут иметь любую геометрическую форму и размер, распределяются по поверхностям в количестве и на расстоянии друг от друга в соответствии с требованиями технологического процесса и имеют фаску для надежности пайки с внешней стороны на толщину пластины по всему периметру. Изобретение повышает срок службы подбойки, работающей в абразивной среде.

Description

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, ВИ 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 (й₁) в 1,5 - 2,0 раза превышает высоту конуса 6 (1₂). 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 11. 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.

Claims (1)

1. 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.