Рыхлитель выгребной цепи щебнеочистительной машины

1 Область техники Изобретение относится к средствам разработки и транспортировки материалов, конкретно к рабочим инструментам исполнительных органов щебнеочистительных машин (ЩОМ) и предназначено для использования в конструкциях выгребающих звеньев баровой цепи. Уровень техники Известны современные щебнеочистительные машины с однотипными цепными рабочими органами - RM-80 российско-австрийского производства; RM-76 австрийского производства; СЧ-600, СЧ-601 и СЧУ-800 российскочешского производства; ОТ-400 и ОТ-800 польского производства. Указанные и им подобные щебнеочистительные машины предназначены для непрерывной вырезки щебночного балласта из-под рельсо-шпальной рештки, его подачи на очистку с последующей дозированной укладкой чистого балласта обратно в путь. Вырезку и подачу на очистку осуществляет цепной рабочий орган, транспортирующие элементы которого (лапы) снабжены рыхлителями (резцами). Рыхлители выполняют функцию разработки балластной щебночной призмы с загрязнением до 40% и уплотнением поездной нагрузкой до 250 млн. т брутто, т.е. работают в исключительно тяжелых условиях - в абразивной высокопрочной среде. Применяемые на современных баровых цепях цилиндрические рыхлители условно можно разделить на два типа: рыхлители, корпус которых в верхней части снабжн заострнным коническим твердосплавным наконечником, спаянным основанием непосредственно с цилиндрическим корпусом (Австрия), и рыхлители, имеющие корпус с верхней конусной частью, внутри которой твердосплавный наконечник крепится пайкой или при помощи посадки с натягом (Россия). (ОСТ 32.162-2000. Цепи баровые щебнеочистительных машин. ТУ. Дата введения 2001-07-01) (прототип). Рыхлители с заострнным концом (Австрия) наиболее энергомки при разработке сцементированного щебня, так как работают по принципу чистого резания, осуществляя как резание непосредственно щебня (гравия), так и их связей. Наконечник быстро затупляется из-за больших касательных усилий и практически превращается в закруглнный оголовок, т.е. в рыхлитель с тупым твердосплавным наконечником. Известен ряд унифицированных поворотных резцов и рыхлителей с внутренним креплением твердосплавного наконечника в корпус резца или рыхлителя. Так, фирмы Carbolag иKennamefal (США) выпускают типоразмерный ряд унифицированных поворотных резцов для рабочих органов роторных и цепных траншейных экскаваторов, дорожных фрез, бурильных(США) и Sandwik (Швеция) - унифицированные поворотные резцы для исполнительных органов горных и землеройных машин. Подобные рыхлители установлены и на существующих отечественных ЩОМ. Применение таких рыхлителей ограничивается рядом существенных недостатков: быстрым изнашиванием конусной части корпусов, обнажением и последующим сколом или выкалыванием кернов тврдого сплава из корпусов. Известны комплект землеройного зуба для ковша экскаватора (РЖ ИСМ 58-02-95, А 5224282) и способ крепления зуба ковша (Япония, РЖ ИСМ 58-06-95, В 4 5-24292) (прототип), где сменный наконечник полностью закрывает носовую часть корпуса зуба. В прототипе (В 4 5-24292) носовую часть зуба, имеющую выемку в заднем конце, защемляют на переднем выступающем основании корпуса с помощью пайки. Сочетание свойств поворотного резца и твердосплавного наконечника, полностью закрывающего носовую часть корпуса с формой наконечника, обеспечивающей наименее энергомкий процесс рыхления, позволяет решить вопрос увеличения ресурса рыхлителя. Задача изобретения - повышение ресурса рыхлителя с твердосплавным наконечником к выгребной цепи щебнеочистительной машины. Сущность изобретения В соответствии с изложенной задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание поворотного рыхлителя с твердосплавным наконечником, у которого наконечник крепится с помощью пайки на рабочий торец цилиндрического корпуса, снабжнный цилиндрическим фиксатором. Непосредственно наконечник выполнен в виде цельного оголовка(шляпы). Нижняя часть оголовка имеет обод в виде усечнного конуса, образующие которого перекрыты шаровым сегментом, наружный радиус R шарового сегмента равен наружному радиусу основания корпуса. Внутренний сегмент имеет радиус R1, составляющий R1=(0,5-0,52)R и определяющий толщину оголовка. Оба радиуса проведены из центра основания корпуса. Образующие обода конуса стыкуются с внешней и внутренней поверхностью сегмента по образующим шарового сектора с углом при вершине в центре основания, равным углувнешнего трения наконечника по материалу щебночной призмы. Образующие конуса отклонены от вертикали в точках пересечения с сегментом сферы на угол , равный заднему углу резания. Наружный радиус основания конуса срезан на величину фаски t на радиусе R2. Раскрытие изобретения Сущность изобретения поясняется на чертеже, где представлен общий вид рыхлителя (с частичным разрезом). 3 Рыхлитель выгребной цепи щебнеочистительной машины включает цилиндрический корпус 1 с цилиндрическим фиксатором 2 в рабочей торцевой части, припой 3 и твердосплавный наконечник 4. Высокого качества и долговечности рыхлителя можно достигнуть правильной конструкцией паяного соединения и самого наконечника. Выполненное паяное соединение соответствует методическим рекомендациям проведения технологического процесса пайки твердосплавного инструмента: для предотвращения трещин в твердом сплаве высота корпуса инструмента (h стали) под тврдым сплавом в несколько раз больше высоты наконечника hтс,конструкция позволяет обеспечить соосность рабочей твердосплавной части со стальным цилиндрическим корпусом, увеличить площадь пайки, обеспечить требуемую при пайке неплоскостность не более 0,05 м и шероховатость(Rя 40-20) опорных поверхностей корпуса и твердосплавного наконечника. Конструкция самого наконечника выбрана,исходя из принятого способа разработки щебеночной призмы на глубину не более 0,5-2,0 см. Разрушение щебночной призмы производится наконечником рыхлителя при движении цепи вдоль забоя поперк пути со скоростью 1,8-2,9 м/с при одновременном его вдавливании при движении энергетического модуля вдоль пути с малыми скоростями - 0,05-0,15 м/с. Процессу сопутствуют динамические нагрузки. Из теории разрушения тврдых пород механическим способом известно, что при вдавливании величина суммарной работы, затраченной на внедрение штампа (рыхлителя) на величинуh, значительно возрастает с уменьшением угла заострения. При наличии вдавливания энергетически выгоднее на конце инструмента иметь тупой угол заострения, скорректированный для исключения дополнительных сил трения, на величину угла трения. Наличие острого наконечника неоправданно и с точки зрения срезающих нагрузок, действующих на выступающую часть. Величина этих нагрузок достигает 10-11 т. Затупление наконечника наступает практически в течение первых 30 ч работы, и при последующем износе наконечник приобретает форму штампа. При срезающей нагрузке 10-11 т изначальная площадь среза должна быть не менее 58 см 2, что невозможно обеспечить при остром наконечнике. Наилучшим вариантом решения наружной части наконечника является сферическая форма с углом сферического сектора, равным внешнему углу трения по щебночному материалу. Ко 004731 4 ническая часть обеспечивает необходимые угол резания, задний угол и угол установки, выбираемый при рыхлении в пределах 50-60. Такой наконечник полностью защищает цилиндрический корпус рыхлителя. Рыхлитель работает следующим образом. При совместном перемещении энергетического модуля вдоль и выгребной цепи поперк пути наконечник рыхлителя внедряется в щебночную призму. Внедрение наконечника вызывает сжатие материала щебночной призмы и образование трещин. При тупых профилях материал в начальный момент всегда вытесняется. Сферическая часть наконечника давит в сторону открытой стенки. Вытесненный материал подхватывается при движении рыхлителя вдоль забоя и скалывается. Уплотннное ядро при малых подачах (глубине резания) 0,5-2,0 см не образовывается. При прочности оголовка, соответствующей заданным нагрузкам, важна толщина наплавленного тврдого сплава, которая должна соответствовать интенсивности износа и определяемому техническими условиями сроку эксплуатации рыхлителя. Отличительные особенности конструкции рыхлителя позволяют повысить ресурс рыхлителя. Промышленная применимость Предложенное решение выполнимо обычными средствами, хорошо освоенными промышленностью. Оно практически уже осуществлено и испытано на выгребных цепях ЩОМ при ремонте железнодорожных путей. Испытания показали возможность заметного повышения срока службы рыхлителя. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Рыхлитель ЩОМ, включающий твердосплавный наконечник и цилиндрический корпус, спаянные между собой, отличающийся тем,что наконечник выполнен в виде равнопрочного цельного колпачка (шляпы, оголовка), нижняя часть которого имеет обод в виде усеченного конуса, перекрытого шаровым сегментом, а корпус снабжен центральным цилиндрическим фиксатором, при этом шаровой сегмент ограничен радиусом шара R, равным радиусу корпуса наконечника и проведенным из центра основания, и образующими шарового сектора с углом при вершине в центре основания, равным углу внешнего трения , при этом образующие обода конуса имеют угол , равный заднему углу резания, радиус внутренней части обода R1 составляет (0,5-0,52)R, а наружный радиус срезан на величину фаски.