Подбойка шпалоподбивочной машины
Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к устройствам для строительства и ремонта рельсовых путей, и представляет собой подбойку, предназначенную для уплотнения балласта рельсового пути. Подбойка шпалоподбивочной машины содержит стержень с расположенной на его нижнем конце лопаткой, которые на всей или части своей поверхности оснащены упрочняющими элементами. По крайней мере, часть из упрочняющих элементов выполнена в виде комбинированной детали, представляющей собой изготовленную из материала, обладающего свариваемостью с материалом подбойки, подложку, на которой жестко закреплен один или более твердосплавных элементов. Комбинированная деталь закреплена на подбойке посредством сварки. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы подбойки за счет увеличения прочности соединения упрочняющих элементов с телом подбойки. 14 з.п. ф-лы, 11 ил.
Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к устройствам для строительства и ремонта рельсовых путей, и представляет собой подбойку, предназначенную для уплотнения балласта рельсового пути.
Известна подбойка шпалоподбивочной машины, вся поверхность лопатки которой для повышения износостойкости облицована пластинами из твердого сплава (см. п. РФ №2228984 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16, заявл. 17.01.2003, опубл. 20.05.2004, «Боек шпалоподбойки»).
Недостатком такой подбойки является значительный расход твердого сплава и соответственно высокая стоимость подбойки, которые при этом не обеспечивают высокий ресурс работы подбойки. Малый ресурс, т.е. малая долговечность такой подбойки, обусловлен часто возникающим в условиях динамических нагрузок, воздействующих на подбойку при ее эксплуатации, хрупким разрушением - сколом облицовочных пластин.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому результату и выбранной в качестве прототипа является подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая стержень с лопаткой на нижнем конце, лопатка которой оснащена в нижней части своей передней поверхности твердосплавными пластинами. Остальная часть поверхности лопатки и наиболее изнашиваемая часть поверхности стержня оснащена дискретно установленными упрочняющими элементами. В качестве упрочняющих элементов в данной подбойке использованы твердосплавные элементы в форме брусков, валков и/или штырей, которые припаяны или запрессованы в материал подбойки (см. п. РФ №2232839 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16, заявл. 28.10.2002, опубл. 20.07.2004, «Подбойка шпалоподбивочной машины»).
Данная подбойка позволяет добиться некоторой экономии твердого сплава. Однако данная подбойка также имеет малый ресурс работы из-за хрупкого разрушения (скола пластин облицовки и выкрашивания твердосплавных брусков/валков/штырей) в условиях динамических нагрузок.
Задачей настоящего изобретения является повышение ресурса работы подбойки.
Техническим результатом, получаемым в результате реализации изобретения, является увеличение прочности соединения упрочняющих элементов с телом подбойки.
Поставленная задача решается за счет того, что в известной подбойке шпалоподбивочной машины, содержащей стержень с расположенной на его нижнем конце лопаткой, которые на всей или части своей поверхности оснащены упрочняющими элементами, согласно изобретению, по крайней мере, часть из упрочняющих элементов выполнена в виде комбинированной детали, представляющей собой изготовленную из материала, обладающего свариваемостью с материалом подбойки, подложку, на которой жестко закреплен один или более твердосплавный элемент, причем комбинированная деталь закреплена на подбойке посредством сварки.
Твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали могут быть либо припаяны к поверхности подложки, либо впаяны или запрессованы в углубление или в сквозное отверстие подложки.
Твердосплавный элемент или элементы могут быть впаяны или запрессованы в нее так, что укреплены в подложке заподлицо с ее поверхностью, или утоплены относительно ее поверхности, или выступают над ее поверхностью.
Твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали могут быть выполнены либо в виде пластины, либо в виде тела, выбранного из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, зубило, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды, зубила.
Подложка комбинированной детали может быть выполнена в виде пластины.
Твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали, выполненные в виде пластины или пластин, могут быть впаяны своей плоской поверхностью в плоскость пластины-подложки.
Твердосплавные элемент или элементы, выполненные в виде тела, выбранного из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, зубило, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды, зубила, могут быть впаяны или запрессованы в пластину-подложку параллельно, перпендикулярно или под углом к ее поверхности.
Подложка комбинированной детали может быть выполнена в виде призмы или цилиндра.
Твердосплавный элемент или элементы могут быть выполнены в виде стержня или стержней, которые продольно впаяны или запрессованы в тело подложки (призмы или цилиндра) так, что занимают симметричное или асимметричное положение в поперечном сечении подложки.
Твердосплавные элемент или элементы, выполненные в виде тела, выбранного из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, зубило, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды, зубила, могут быть впаяны или запрессованы в цилиндрическую или призматическую подложку параллельно, перпендикулярно или под углом к ее боковой поверхности или к поверхности ее основания.
Комбинированная деталь может быть закреплена на подбойке за счет наложения сварного шва по периметру подложки, выполненной в виде пластины.
Комбинированная деталь, подложка которой выполнена в виде призмы или цилиндра, может быть закреплена на подбойке за счет наложения сварного шва либо по периметру основания призмы или цилиндра, либо вдоль боковых сторон призмы или цилиндра.
По крайней мере, нижняя часть лопатки может быть оснащена комбинированными деталями с призматической или цилиндрической подложкой, установленными вплотную друг к другу или дискретно так, что твердосплавные элементы этих деталей расположены параллельно защищаемой поверхности, при этом твердосплавные элементы ориентированы параллельно, перпендикулярно или под углом к нижней кромке лопатки.
Нижняя кромка лопатки может быть образована одной или несколькими комбинированными деталями с цилиндрической или призматической подложкой, ориентированной вдоль длины лопатки, причем комбинированные детали расположены вдоль нижней кромки лопатки в один ряд или в несколько рядов друг над другом.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая подбойка неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Подбойка может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использована для уплотнения балласта, т.е. является промышленно применимой.
Выполнение упрочняющих элементов в виде комбинированной детали из твердосплавного элемента, жестко соединенного с подложкой из материала, обладающего свариваемостью с материалом подложки, позволяет сначала с использованием специальных методов и соответствующего оборудования (например, посредством пайки или посадки с натягом) подготовить стандартные унифицированные комбинированные детали, а лишь затем устанавливать их в требуемом положении на поверхности подбойки с использованием простейшего сварочного оборудования любым из известных методов, обеспечивающих получение сварного шва между материалом подложки и материалом подбойки. Качество соединения, получаемого между твердосплавным элементом и подложкой, имеющей стандартные характеристики, значительно превышает качество соединения, которое получается при закреплении твердосплавных элементов непосредственно на подбойке. Это обусловлено тем, что твердосплавные элементы приходится закреплять на разных частях лопатки и стержня, имеющих свои геометрические размеры и форму, а это не позволяет соблюсти в полной мере в каждом отдельном случае все технологические параметры процесса пайки для обеспечения наилучшего качества соединения.
Следует отметить, что изготовление упрочняющих элементов в виде комбинированной детали, упрощая изготовление подбойки, также открывает возможности по ремонту подбойки не только в заводских условиях, но и на месте ее использования за счет приварки заменяющей комбинированной детали вместо утраченной или поврежденной.
Кроме того, при закреплении комбинированной детали на подбойке сваркой вокруг этой комбинированной детали создается сварной шов, материал которого, имея высокую прочность и ударную вязкость, образуя вязкую матрицу вокруг подложки, исключает вероятность скола детали с поверхности подбойки. При этом закрепленные на подложке твердосплавные элементы обеспечивают защиту сварного шва от абразивного воздействия среды за счет свойства твердосплавного элемента защищать от износа не только поверхность изделия, расположенную непосредственно под ним, но и на некотором расстоянии вокруг него.
Выполнение комбинированной детали сразу с несколькими твердосплавными элементами, закрепленными на одной подложке, или твердосплавными элементами разной формы расширяет возможности ее применения. При выполнении комбинированной детали с увеличенной толщиной подложки (в виде призмы или цилиндра) возникает возможность приварки комбинированной детали к подбойке не только за счет наложения сварного шва по периметру подложки, но и за счет приварки подложки вдоль ее боковой поверхности. То есть комбинированная деталь может быть расположена как перпендикулярно, так и параллельно упрочняемой поверхности. Несимметричное расположение твердосплавных элементов в теле подложки позволяет развернуть комбинированную деталь при использовании так, что наиболее насыщенная твердосплавными элементами ее часть оказывается обращенной в сторону наибольшего разрушающего воздействия.
Выполнение, по крайней мере, нижней, наиболее подверженной износу, части лопатки так, что она оснащена комбинированным деталями, установленными параллельно защищаемой поверхности (вдоль длины лопатки, поперек длины лопатки, под углом к нижней кромке лопатки - в зависимости от условий эксплуатации подбойки), позволяет значительно увеличить ресурс подбойки. Закрепленные указанным образом комбинированные детали, как показали опыты, практически не подвержены сколу при эксплуатации подбойки, в отличие от твердосплавных пластин и расположенных перпендикулярно поверхности подбойки штырей, которые иногда скалываются с поверхности подбойки при эксплуатации.
Опытные данные показали также, что выполнение нижней кромки лопатки из расположенных вдоль длины лопатки одной или нескольких комбинированных деталей, в которых подложка выполнена в виде призмы или цилиндра и приварена к материалу лопатки вдоль боковых сторон подложки, позволяет значительно увеличить ресурс работы подбойки.
Таким образом, заявляемая подбойка за счет увеличения прочности соединения упрочняющих элементов с телом подбойки обеспечивает повышение ресурса подбойки.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.
Фиг.1. Вид сверху на комбинированную деталь с подложкой в виде пластины.
Фиг.2. Сечение по А-А на фиг.1 (варианты расположения твердосплавного элемента на поверхности подложки, в углублении подложки /твердосплавный элемент расположен заподлицо с подложкой, твердосплавный элемент выступает над подложкой/, в сквозном отверстии подложки).
Фиг.3. Вид сверху на комбинированную деталь с подложкой в виде цилиндра (варианты расположения твердосплавных элементов в теле подложки симметрично и асимметрично).
Фиг.4. Сечение по Б-Б на фиг.3.
Фиг.5. Сечение по комбинированной детали (варианты расположения твердосплавных элементов перпендикулярно /показаны различные формы выполнения твердосплавных элементов/, параллельно и под углом к поверхности подложки).
Фиг.6. Сечение по комбинированной детали (вариант закрепления на призматической подложке твердосплавных элементов грибовидной формы с головкой в форме призмы со скошенными углами, твердосплавные элементы расположены вплотную друг к другу).
Фиг.7. Сечение по В-В на фиг.6.
Фиг.8. Лопатка подбойки, вид спереди (варианты расположения на нижней части лопатки комбинированных деталей с подложкой в виде призмы или цилиндра параллельно поверхности лопатки /перпендикулярно, параллельно, под углом к нижней кромки лопатки/, причем вдоль нижней кромки лопатки установлены в один ряд комбинированные детали, ориентированные параллельно к нижней кромке).
Фиг.9. Лопатка подбойки, вид спереди (вариант расположения комбинированных деталей с подложкой в виде пластины, на которой жестко закреплено несколько твердосплавных элементов, расположенных перпендикулярно поверхности подложки).
Фиг.10. Сечение по Г-Г на фиг.8 (варианты расположения комбинированных деталей с подложкой в виде призмы или цилиндра, расположенных параллельно поверхности лопатки /твердосплавные элементы расположены перпендикулярно к нижней кромки лопатки, причем вдоль нижней кромке лопатки установлены в один ряд комбинированные детали с подложкой в виде цилиндра; твердосплавные элементы расположены параллельно к нижней кромке лопатки/).
Фиг.11. Фрагмент нижней кромки лопатки в изометрии (вариант выполнения нижней кромки лопатки из комбинированных деталей с подложкой в виде цилиндра /расположение комбинированных деталей в несколько рядов/).
Подбойка содержит стержень, на нижнем конце которого расположена лопатка (на чертежах не обозначены). На всей или части поверхности лопатки и на нижнем участке поверхности стержня закреплены упрочняющие элементы, выполненные в виде комбинированной детали. Комбинированная деталь содержит твердосплавный элемент 1 и стальную подложку 2, соединенные между собой посредством пайки. Место пайки на чертежах обозначено цифрой 3. Подложка 2 может представлять собой пластину, например, квадратной, прямоугольной, круглой, овальной и т.д. формы или быть выполненной в виде объемного тела - призмы или цилиндра, поперечное сечение которых может представлять собой многоугольник, круг, овал и т.д. Подложка 2 может быть выполнена с углублением, со сквозным отверстием или гладкой. Форма полученного методом спекания твердосплавного элемента 1 может представлять собой призму, цилиндр, конус, пирамиду, форму зубила, грибовидную форму и т.д. в зависимости от условий, в которых будет эксплуатироваться упрочняемое изделие. Твердосплавный элемент 1 может быть закреплен относительно подложки 2 так, что он располагается на верхней поверхности подложки 2, либо утоплен в тело подложки 2 полностью, или частично выступает над верхней поверхностью подложки 2. Например, твердосплавный элемент 1 грибовидной формы чаще всего утапливается своей ножкой в подложку 2, при этом нижняя поверхность грибовидной головки, оставаясь на поверхности подложки 2, защищает ее от износа. Количество закрепленных на одной подложке 2 твердосплавных элементов 1 выбирается в соответствии с предполагаемым назначением подбойки и комбинированной детали, упрочняющей данную подбойку. Геометрические размеры комбинированной детали могут быть подобраны из условий соответствия форме упрочняемой поверхности подбойки или комбинированная деталь может быть выполнена как унифицированный модульный элемент со стандартными геометрическими размерами, при этом упрочняемая поверхность подбойки заполняется некоторым количеством небольших по размеру модулей, привариваемых по месту. Модульный элемент может быть изготовлен, например, с квадратной в плане подложкой размером 2-4 см, в которую впаян твердосплавный элемент с диаметром 1-2 см.
Изготовление комбинированной детали в заводских условиях производится с использованием стандартного оборудования для впаивания твердосплавных элементов или закрепления их в подложке за счет посадки с натягом. Приварка комбинированной детали к упрочняемой поверхности подбойки может быть осуществлена как в заводских условиях (при изготовлении подбойки), так и в полевых условиях (при ремонте подбойки) без привлечения высококвалифицированных сварщиков с использованием простейшего сварочного оборудования любым из известных методов, обеспечивающих получение сварного шва между материалом подложки и материалом упрочняемой поверхности.
При этом выполнение пайки (или посадки с натягом) между твердосплавным элементом и подложкой, имеющей стандартную форму и размеры, позволяет добиться высокой прочности соединения между твердосплавным элементом и подложкой, а соединение подложки с подбойкой сваркой позволяет исключить вероятность хрупкого разрушения (скола) комбинированной детали с подбойки. Таким образом, заявляемая подбойка за счет увеличения прочности соединения упрочняющих элементов с телом подбойки обеспечивает повышение ресурса подбойки.
Следует отметить также, что наряду с повышением качества крепления указанная комбинированная деталь упрощает изготовление подбойки, а следовательно, и удешевляет ее. Кроме того, заявляемое техническое решение позволяет с помощью отдельных небольших по размеру модулей стандартного размера закрыть любой по форме и размеру участок упрочняемой поверхности на подбойках разного типа.
1. Подбойка шпалоподбивочной машины, содержащая стержень с расположенной на его нижнем конце лопаткой, которые на всей или части своей поверхности оснащены упрочняющими элементами, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть из упрочняющих элементов выполнена в виде комбинированной детали, представляющей собой изготовленную из материала, обладающего свариваемостью с материалом подбойки, подложку, на которой жестко закреплен один или более твердосплавных элементов, причем комбинированная деталь закреплена на подбойке посредством сварки.
2. Подбойка по п.1, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали либо припаяны к поверхности подложки, либо впаяны или запрессованы в углубление или в сквозное отверстие подложки.
3. Подбойка по п.2, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы впаяны или запрессованы в нее так, что укреплены в подложке заподлицо с ее поверхностью, или утоплены относительно ее поверхности, или выступают над ее поверхностью.
4. Подбойка по п.1, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали выполнены либо в виде пластины, либо в виде тела, выбранного из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, тело в форме зубила, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды, тела в форме зубила.
5. Подбойка по п.1, отличающаяся тем, что подложка комбинированной детали выполнена в виде пластины.
6. Подбойка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы комбинированной детали, выполненные в виде пластины или пластин, впаяны своей плоской поверхностью в плоскость пластины-подложки.
7. Подбойка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы, выполненные в виде тела, выбранною из группы, включающей: призму, цилиндр, конус, пирамиду, тело и форме зубила, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды; впаяны или запрессованы в пластину-подложку параллельно, перпендикулярно или под углом к ее поверхности.
8. Подбойка по п.1, отличающаяся тем, что подложка комбинированной детали выполнена в виде призмы или цилиндра.
9. Подбойка по п.8, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы выполнены в виде стержня или стержней, которые продольно впаяны или запрессованы в тело подложки (призмы или цилиндра) так, что занимают симметричное или асимметричное положение в поперечном сечении подложки.
10. Подбойка по п.4 или 8, отличающаяся тем, что твердосплавный элемент или элементы, выполненные в виде тела, выбранного из группы, включающей призму, цилиндр, конус, пирамиду, тело в форме зубила, тело грибовидной формы с головкой в виде цилиндра, конуса, призмы, пирамиды, тела в форме зубила; впаяны или запрессованы в цилиндрическую или призматическую подложку параллельно, перпендикулярно или под углом к ее боковой поверхности или к поверхности основания.
11. Подбойка по п.5, отличающаяся тем, что комбинированная деталь закреплена на подбойке за счет наложения сварного шва по периметру подложки, выполненной в виде пластины.
12. Подбойка по п.8, отличающаяся тем, что комбинированная деталь, подложка которой выполнена в виде призмы или цилиндра, закреплена на подбойке за счет наложения сварного шва либо по периметру основания призмы или цилиндра, либо вдоль боковых сторон призмы или цилиндра.
13. Подбойка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что, по крайней мере, нижняя часть лопатки оснащена комбинированными деталями с призматической или цилиндрической подложкой, установленными вплотную друг к другу или дискретно так, что твердосплавные элементы этих деталей расположены параллельно защищаемой поверхности, при этом твердосплавные элементы ориентированы параллельно, перпендикулярно или под углом к нижней кромке лопатки.
14. Подбойка по п.10, отличающаяся тем, что, по крайней мере, нижняя часть лопатки оснащена комбинированными деталями с призматической или цилиндрической подложкой, установленными вплотную друг к другу или дискретно так, что твердосплавные элементы этих деталей расположены параллельно защищаемой поверхности, при этом твердосплавные элементы ориентированы параллельно, перпендикулярно или под углом к нижней кромке лопатки.
15. Подбойка по п.9, отличающаяся тем, что нижняя кромка лопатки образована одной или несколькими комбинированными деталями с цилиндрической или призматической подложкой, ориентированной вдоль длины лопатки, причем комбинированные детали расположены вдоль нижней кромки лопатки в один ряд или в несколько рядов друг над другом.
