ЗАКЛАДНОЙ УЗЕЛ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ШПАЛЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК E01B9/14 E01B3/28 

Устройство относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к устройствам для крепления рельсов к железобетонным шпалам.

Известно устройство для крепления рельсов, содержащее железобетонную шпалу, в которой выполнено отверстие под элементы скрепления, закладную шайбу, жестко закрепленную в железобетонной шпале в зоне отверстия (а.с. СССР 1472547, МКИ E 01 B 9/48, 29.04.86).

Недостатком устройства является сложность обеспечения стандартных размеров отверстия при изготовлении шпалы.

Известен также закладной узел железобетонной шпалы, в которой выполнено четырехгранное отверстие под элементы крепления рельса к шпале, закладной упорный элемент, жестко закрепленный в железобетонной шпале в зоне отверстия и взаимодействующий с элементами крепления, полый четырехгранный вкладыш, жестко закрепленный над закладным упорным элементом в четырехгранном отверстии и повторяющий его очертания (патент ЕП A1 0400199, E 01 B 9/18, 05.12.90).

Недостатком устройства является его большая металлоемкость, громоздкость и сложность конструкции. Недостатком также является необходимость использования для закрепления заклепок специального инструмента, сложность сборки - закрепление заклепки нужно производить в стесненных условиях - в ограниченном внутреннем пространстве вкладыша.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому техническому решению является закладной узел железобетонной шпалы, в которой выполнено четырехгранное отверстие под элементы крепления рельса к шпале, содержащий закладной упорный элемент, жестко закрепленный в шпале в зоне отверстия для взаимодействия с элементами крепления, и полый четырехгранный вкладыш (пустотообразующий элемент), жестко закрепленный над закладным упорным элементом в отверстии и повторяющий его очертания, причем торцевая поверхность вкладыша, обращенная к закладному и упорному элементу, соприкасается с ним и повторяет форму его верхней поверхности.

Известный закладной узел имеет следующие недостатки.

1. Невозможность точного повторения профиля закладного элемента торцем полого вкладыша, что приводит к протеканию раствора между сопрягаемыми поверхностями при изготовлении шпал.

2. Возможность сужения канала для прохода головки болта вследствие деформации стенок полого вкладыша при изготовлении железобетонной шпалы.

3. Сложность конструкции скрепления, обусловленное необходимостью использования дополнительных изоляционных втулок.

4. Сложность изготовления, обусловленная необходимостью специальной оснастки и операциями по ее удалению из шпалы.

5. Сложность изготовления закладного элемента, обусловленная большим количеством технологических операций для придания ему необходимой формы.

6. Излишняя металлоемкость закладного элемента.

Технический результат, достигаемый при использовании первого изобретения заключается в том, что на торце полого вкладыша, взаимодействующего с закладным элементом, выполнена сминаемая (деформируемая) пленка, которая может быть выполнена по всему периметру торца или только на поверхностях торца полого вкладыша, контактирующих с выступающими частями закладного элемента. Во втором случае другие поверхности торца используются как базовые поверхности.

Кроме того, для устранения второго недостатка стенки полого вкладыша, имеющие большую площадь, могут быть выполнены выпуклыми.

Технический результат, достигаемый вторым изобретением, заключается в устранении второго недостатка ближайшего аналога.

Указанный результат достигается тем, что стенки полого вкладыша, имеющего большую площадь, на расстоянии h = (0,10-1,0)H от другого торца выполнена переменной толщины, увеличивающейся в его направлении, где H - высота большей стенки полого вкладыша.

Кроме того, указанные стенки могут быть выполнены выпуклыми.

Технический результат, достигаемый третьим изобретением, заключается в устранении третьего и четвертого недостатков прототипа.

Указанный результат достигается тем, что закладной узел снабжен дополнительным полым вкладышем (дополнительным пустотообразующим элементом), при этом вкладыши выполнены с возможностью соединения между собой и с частями, между которыми зафиксирован закладной элемент, в частном случае указанные части могут представлять из себя фланцы.

Полый вкладыш может быть выполнен с противолежащими упорными выступами, охватывающими выступы закладного элемента, образованные углублениями, а один из фланцев может иметь ребра, расположенные по его периметру с возможностью охвата другого фланца, одно из которых связано с другим фланцем гибкой перемычкой, а противоположное ему ребро выполнено со средствами фиксации относительно другого фланца или один из фланцев на противоположных сторонах выполнен с элементами фиксации относительно противолежащих ребер другого фланца.

Кроме того, для упрощения процесса закрепления рельсов дополнительный полый вкладыш может быть выполнен с выступами, контактирующими с головкой крепежного болта для ограничения его поворота и, в случае необходимости, направления смещения головки болта в углубления профилированного закладного элемента при навинчивании на болт гайки.

Вкладыш наиболее целесообразно изготавливать из электроизоляционного материала - пластика.

По крайней мере один из вкладышей может быть выполнен составным.

Технический результат, достигаемый четвертым изобретением, заключается в устранении двух последних недостатков ближайшего аналога.

Указанный результат достигается тем, что в закладном узле, содержащем закладной элемент для взаимодействия с головкой болта, пустотообразующий элемент, закладной элемент выполнен из двух частей, а пустотообразующий элемент - со средствами их фиксации и может быть выполнен в виде полого вкладыша по первому и второму изобретениям, но с выступами, расположенными между частями, или ребрами и с ограничителями их бокового смещения, или в виде двух полых вкладышей в соответствии с третьим изобретением, или из двух вкладышей, один из которых выполнен с фланцем, имеющим ребра для охвата другого вкладыша, причем каждый из вкладышей может быть выполнен составным.

Сущность изобретений поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид закладного узла железобетонной шпалы по первому и второму вариантам; на фиг. 2 - полый вкладыш в соответствии с первым изобретением; на фиг. 3 - разрез полого вкладыша по второму изобретению; на фиг. 4 - возможные варианты полого вкладыша, вид сверху; на фиг. 5 - общий вид закладного узла в соответствии с третьим изобретением; на фиг. 6 - расположение составного закладного элемента в полом вкладыше.

Предлагаемые закладные узлы железобетонной шпалы 1 размещаются в выполненном в шпале отверстии 2 и содержат жестко закрепленный закладной элемент 3, который в первых трех изобретениях может быть выполнен в виде шайбы или любого профилированного элемента.

При использовании первых двух изобретений со стороны подошвы шпалы 1 под закладной элемент 3 отверстие целесообразно выполнять в виде прямоугольной призмы. В верхней части шпалы 1 над закладным элементом 3 четырехгранное отверстие 4 имеет форму, соответствующую форме вкладыша 5.

Вкладыш может быть выполнен в виде полой прямоугольной призмы или усеченной пирамиды (фиг. 2). В последнем случае по меньшей мере две противоположные грани 6 вкладыша 5 имеют трапецеидальную форму, а две другие - прямоугольную 7. Меньшая по размеру торцевая часть 8 вкладыша 5 обращена к верхней части шпалы, а нижняя 9 (большая по размеру) - к закладному элементу 3, соприкасаясь с ним. Форма нижней части 9-10 вкладыша повторяет конфигурацию закладного элемента. При использовании закладного элемента 3, верхняя поверхность которого (соприкасающаяся с вкладышем 5), выполнена сферической, торцевые поверхности 10 не менее, чем двух граней, могут быть криволинейными (фиг. 2), а две другие, удаленные от сферической поверхности, поз. 9 - прямолинейными.

При использовании закладного элемента 3 другой формы, криволинейная поверхность 10 повторяет очертания верхней поверхности (по отношению к положению шпалы 1, показанного на фиг. 1) закладного элемента 3, который взаимодействует с этой поверхностью 10 (и соответственно 9). Например, если верхняя поверхность закладного элемента 3 выполнена седловидной, то очертания поверхностей 9-10 могут иметь другую, более сложную форму, например, с несколькими радиусами перегибов, дуг окружностей разного диаметра и т.д.

Выполнение формы нижней части 9-10 вкладыша 5, повторяющей конфигурацию закладного элемента 3, предотвращает протекание бетонной смеси при формовании шпалы в зону четырехгранного отверстия 2, 4 между вкладышем 5 и съемным стержнем 11, который формирует нижнюю часть отверстия 2 (при изготовлении шпала 1 занимает положение, перевернутое на 180^o по сравнению с показанным на фиг. 1. Это позволяет получать канал, формируемого с помощью вкладыша 5, со стабильными размерами и конфигурацией. В свою очередь это позволяет улучшить условия сборки рельсошпальной решетки за счет быстрой и свободной установки в отмеченный канал крепежного болта 12.

Нижняя часть отверстия 2 имеет поперечное сечение, позволяющее свободно поворачивать головку 13 крепежного болта 12 на любой угол, например квадратное сечение с размером стороны, равным ширине нижней части трапецеидальной грани 6 или близким к этому размеру.

За счет выполнения вкладыша 5 расходящимся улучшаются условия его закрепления в шпале 1 и предотвращается возможностью его произвольного выхода из шпалы.

Для плотного крепления поверхностей 9 и 10 к закладному элементу на указанных поверхностях выполнена сминаемая пленка, которая обеспечивает не только плотный контакт, но и способствует сопротивлению деформации стенки грани 6 большей площади при изготовлении шпалы за счет увеличения силы трения между сопрягаемыми поверхностями.

В изобретении по второму варианту уменьшение деформации достигается за счет постепенного увеличения толщины стенок граней 6 на участке h, отстоящем от торца 8 на (0,10-1,0)H.

Особенностью изобретения по третьему варианту является использование составного пустотообразующего элемента, состоящего из двух полых вкладышей 15 и 16, имеющих соответствующие фланцы 17 и 18, между которыми размещен закладной элемент 3.

Фланец 17 имеет по периметру ребра 19, охватывающие фланец 18.

Полый вкладыш 15 выполнен с противолежащими упорными выступами, охватывающими выступы закладного элемента 3.

Ребра 19 и фланец 18 имеют средства для взаимной фиксации.

Предлагаемая конструкция устройства по третьему варианту значительно упрощает процесс изготовления шпал, т.к. не требует использования съемного стержня 11 и исключает из технологического процесса какие-либо операции по извлечению из шпалы элементов оснастки.

Полый вкладыш 16 имеет выступы 21, являющиеся упором для головки 12 болта 13 при навинчивании на него гайки 22.

Особенностью четвертого варианта является использование закладного элемента, выполненного из двух частей 23 и 24, зафиксированных в полом вкладыше за счет использования выступов 25 и ограничителей 26 бокового смещения.

Используют устройство следующим образом.

Для сборки рельсошпальной решетки используют шпалу 1 с закрепленными на ней закладным элементом 3 и соответствующих полых вкладышей. Внутренние размеры вкладышей обеспечивают свободное прохождение через него головки 13 крепежного болта 12, ориентированной перпендикулярно рабочему положению, показанному на фиг. 1. Конфигурация и размеры нижней части четырехугольного отверстия 2 позволяют свободно поворачивать болт относительно его оси на любой угол. Для закрепления рельсов не нужно применение специального инструмента.

При сборке рельсошпальной решетки в обычном положении шпалы 1 в отверстие вкладыша 5 опускается крепежный болт 12 так, чтобы его головка 13 оказалась ниже закладного элемента. После этого болт поворачивается на 90^o и с его помощью к шпале 1 крепятся остальные элементы крепления рельса (не показан) к шпале. При этом заплечики головки 13 болта 12 упираются в закладной элемент.

Использование предлагаемых устройств позволит улучшить условия работ при креплении рельсов к шпале за счет обеспечения легкой установки в рабочее положение крепежного болта или его замены при обычном положении шпалы без необходимости производства дополнительных действий или подготовительных работ и использования специальных инструментов.

Область использования: относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к устройствам для крепления рельсов к железобетонным шпалам. Сущность изобретения: в железобетонной шпале (1) образовано отверстие (2), в котором жестко закреплен закладной элемент (3). В верхней части шпалы (1) над закладным элементом (3) четырехгранное отверстие (4) может иметь форму прямоугольной призмы или усеченной пирамиды без оснований. К граням этой части отверстия (4) прилегают поверхности жестко закрепленного в шпале (1) полого вкладыша (5) из пластика. Нижняя кромка вкладыша (5) повторяет очертания поверхности элемента (3) и может иметь сминаемую пленку для достижения плотного контакта с закладным элементом. Вкладыш также может иметь переменную толщину стенки большей площади. Закладной элемент для упрощения процесса изготовления может состоять из двух частей, каждая из которых может быть составной. Закладные узлы позволяют повысить технологичность изготовления и снижение стоимости железобетонной шпалы. 4 с. и 16 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Закладной узел железобетонной шпалы, содержащий закладной элемент с отверстием для прохода головки крепежного болта, полый вкладыш, контактирующий одним торцом с закладным элементом, отличающийся тем, что на указанном торце полого вкладыша выполнена сминаемая пленка. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что сминаемая пленка выполнена по всему периметру торца. 3. Узел по п.1, отличающийся тем, что сминаемая пленка выполнена на поверхностях торца полого вкладыша, контактирующих с выступающими частями закладного элемента. 4. Узел по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что стенки полого вкладыша, имеющие большую площадь, выполнены выпуклыми. 5. Закладной узел железобетонной шпалы, содержащий закладной элемент, полый вкладыш, контактирующий одним торцом с закладным элементом, отличающийся тем, что стенки полого вкладыша, имеющие большую площадь, на расстоянии h = (0,10 - 1,0)H от другого торца выполнены переменной толщины, увеличивающейся в его направлении, где Н - высота большей стенки полого вкладыша. 6. Узел по п.5, отличающийся тем, что указанные стенки выполнены выпуклыми. 7. Закладной узел железобетонной шпалы, содержащий закладной элемент, пустотообразующий элемент, отличающийся тем, что снабжен дополнительным пустотообразующим элементом, при этом пустотообразующие элементы выполнены с возможностью соединения между собой и с контактирующими друг с другом частями, между которыми зафиксирован закладной элемент. 8. Узел по п.7, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент выполнен с противолежащими упорными выступами, охватывающими выступы закладного элемента, образованные углублениями. 9. Узел по п.7 или 8, отличающийся тем, что пустотообразующие элементы выполнены с фланцами, между которыми зафиксирован закладной элемент, при этом один из фланцев выполнен с ребрами, расположенными по его периметру с возможностью охвата другого фланца, одно из которых связано с другим фланцем гибкой перемычкой, а противолежащее ему ребро выполнено со средствами фиксации относительно другого фланца, или один из фланцев на противоположных сторонах выполнен с элементами фиксации относительно противолежащих ребер другого фланца. 10. Узел по любому из пп.7 - 9, отличающийся тем, что по крайней мере один из пустотообразующих элементов выполнен составным. 11. Узел по любому из пп.7 - 10, отличающийся тем, что дополнительный пустотообразующий элемент выполнен с выступами, контактирующими с головкой крепежного болта для ограничения его поворота и направления смещения головки болта в углубления профилированного закладного элемента при навинчивании на болт гайки. 12. Узел по любому из пп.7 - 11, отличающийся тем, что пустотообразующие элементы выполнены из электроизоляционного материала. 13. Узел по п.12, отличающийся тем, что пустотообразующие элементы выполнены из пластика. 14. Закладной узел железобетонной шпалы, содержащий закладной элемент для взаимодействия с головкой крепежного болта, пустотообразующий элемент, отличающийся тем, что закладной элемент выполнен из двух частей, а пустотообразующий элемент - со средствами их фиксации. 15. Узел по п.14, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент выполнен в виде полого вкладыша с выступами или ребрами, расположенными между частями, и с ограничителями их бокового смещения или с противолежащими выступами, охватывающими соответствующие части закладного элемента. 16. Узел по п.14, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент выполнен из двух соединяемых между собой полых вкладышей с контактирующими фланцами, между которыми зафиксированы профилированные части. 17. Узел по п.14, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент выполнен из двух соединяемых между собой полых вкладышей, при этом один из полых вкладышей выполнен с противолежащими упорными выступами, охватывающими соответствующие части закладного элемента, а другой полый вкладыш выполнен с фланцем, имеющим ребра, охватывающие один полый вкладыш. 18. Узел по п. 16, отличающийся тем, что фланец выполнен с ребрами, расположенными по его периметру с возможностью охвата другого фланца, одно из которых связано с другим фланцем гибкой перемычкой, а противоположное ему ребро выполнено со средствами фиксации относительно другого фланца, или один из фланцев на противоположных сторонах выполнен с элементами фиксации относительно противолежащих ребер другого фланца. 19. Узел по любому из пп.14 - 18, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент выполнен из пластика. 20. Узел по любому из пп.14 - 19, отличающийся тем, что пустотообразующий элемент или по крайней мере один из его вкладышей выполнен составным.