СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАТЯЖКИ КЛЕММНЫХ БОЛТОВ Российский патент 2002 года по МПК E01B35/00 E01B9/48 G01L1/04 

С интенсивной заменой в путевом хозяйстве железных дорог деревянных шпал на железобетонные в числе прочих проблем при текущем содержании пути имеет место и проблема контроля за состоянием промежуточного скрепления, в частности контроль за величиной затяжки клеммных болтов, с помощью которых через клеммы рельс крепится к рельсовой подкладке.

Контроль должен сводиться, в конечном счете, к проверке соответствия фактического прижатия рельса к подкладке нормативному, которое согласно Техническим указаниям по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути (МПС РФ. Главное управление пути, М., Транспорт, 1992 г., стр.8) должно быть не менее 19,6 кН (1960 кгс).

В практике эксплуатации применяется известный способ контроля затяжки клеммных болтов, рекомендованный упомянутыми свыше Техническими указаниями, который имеет существенный недостаток в том, что о фактическом значении усилия прижатия рельса к подкладке (осевом усилии клеммного болта) судят по величине крутящего момента, прилагаемого к гайке, учитывая при этом известную зависимость между осевым усилием винта и крутящим моментом, приложенным к гайке, которая выражается известной формулой (В.А.Зиновьев, Детали машин, Высшая школа, М., 1964, с.55, (формула 14)

где М - крутящий момент, прилагаемый к гайке; Q - осевое усилие на клеммном болте; d - средний диаметр винтовой поверхности; λ - угол подъема винтовой линии резьбы; ϕ - приведенный угол трения в резьбе; f- коэффициент трения гайки по шайбе; R - радиус окружности, по которой можно считать распределенной равнодействующую элементарных сил трения по поверхности соприкосновения гайки и шайбы.

В зависимости от состояния поверхностей соприкосновения гайки и винта, гайки и шайбы λ и ϕ могут изменяться в довольно большом диапазоне, что при прочих равных условиях приводит к разным результатам. Согласно вышеприведенному источнику, стр. 46, значение (λ+ϕ)=11^o-14^o, a f=0,12-0,2.

Указанную формулу можно записать в виде
M=Q•к,
где - коэффициент пропорциональности, который при тождестве параметров клеммного болта и крайних значениях ϕ=9^o-12^o, f=0,1-0,2 имеет два крайних значения к_min=0,0202 и к_max=0,0255, из чего следует, что осевое усилие в клеммном болте, определяемое через замеренный крутящий момент, может расходиться с фактическим на 26%:

Ставится задача получить фактическое достоверное значение осевого усилия в клеммном болте путем прямого измерения последнего.

Задача решается следующим образом.

В известном способе контроля затяжки клеммного болта, включающем проверку достаточности осевого усилия в клеммном болте, который установлен в действующем узле промежуточного скрепления путевой решетки, проверка осуществляется путем воздействия на гаечный торец клеммного болта нормативным осевым усилием и определяется наличие упругой деформации штатной пружиной шайбы.

Если при условии, что между витками двухвитковой пружинной штатной шайбы, расположеной в клеммном болте между гайкой и клеммой, имеется зазор (что является непременным условием работоспособности болта), на гаечный торец болта воздействовать нормативным осевым усилием, то можно зафиксировать два случая.

Первый. Указанный зазор не уменьшается, что означает - усилие прижатия рельса к подкладке достаточное.

Второй. Указанный зазор уменьшается, что означает - усилие прижатия рельса к подкладке ниже нормативного и гайку следует подтянуть.

Предлагаемый способ контроля затяжки клеммных болтов гарантирует достоверную информацию о состоянии промежуточного скрепления, поскольку в отличие от практикуемого способа не зависит от состояния соприкасающихся поверхностей элементов промежуточного клеммного скрепления.

Способ поясняется фиг.1 и 2, на которых изображено устройство для проверки достаточности осевого усилия в клеммном болте.

На фиг.1 показан вариант устройства для контроля затяжки клеммных болтов - вид сбоку, на фиг.2 - вид сверху.

Устройство содержит зацеп в виде П-образной рамы, образованной ригелем 1 круглого сечения, на конце которого жестко закреплены пластины 2, нижние части которых выполнены консолями 3, рычаг 4, один конец которого выполнен в виде вилки 5, жестко закрепленной на двух патрубках 6, установленных соосно на ригеле 1 и которые разнесены по концам последнего, а на свободном конце рычага 4 нанесена шкала 7 и установлен хомутик 8 со стрелкой 9 и винтовым фиксатором 10, опорный цилиндрик 11, жестко закрепленный на нижней стороне рычага 4, ось которого по горизонтали отнесена от оси ригеля на расстояние "е", указатель просадки, состоящий из патрубка 12, установленный соосно на ригеле 1 в его центре между патрубками 6 с возможностью свободного вращения на ригеле 1 и фиксации на нем с помощью винтового фиксатора 13, а также стрелки 14, один конец которой жестко закреплен на патрубке 12, а другой, свободный, выведен над верхней стороной рычага 4 и стремени 15, которое с помощью гибкой связи 16 сочленено с динамометром 17, а последний с помощью гибкой связи 18 - с хомутиком 8.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

П-образная рамка, охватывая шпалу 22 своими консолями 3, заводится под рельс 19, рычаг 4 опускается с таким расчетом, чтобы цилиндрик 11 соосно выставился с верхним торцем клеммного болта 20. Затем оператор, при любом положении хомутика 8, вступает одной ногой (не показано) в стремя 15, вывешивается на нем и фиксирует свой вес по динамометру 17, после чего хомутик 8 передвигается по шкале 7 и фиксируется на последней с помощью винтового фиксатора 10 так, чтобы стрелка 9 находилась на делении шкалы, которое соответствует весу оператора.

При заданной (нормативной) величине осевого усилия Н (фиг.1) и известных величинах Р, "е", n выполняется условие равновесия: Н•е=Р•n, т.e. устройство позволяет при любом весе оператора P обеспечить нормативную величину осевого усилия Н.

После выполнения описанных операций стрелка 14, при отпущенном винтовом фиксаторе 13, своим острием приводится в сприкосновение с верхней стороной рычага 4 и в таком положении с помощью фиксатора 13 фиксируется на ригеле 1. Прибор готов к работе. Оператор одной ногой вывешивается на стремени 15 и наблюдает за стрелкой 14. Если между острием стрелки 14 и рычагом 4 появился зазор, то это означает, что осевое усилие в клеммном болте ниже нормативного. Если зазора нет, то осевое усилие в клеммном болте достаточное.

Конструкция указателя просадки клеммного болта позволяет визуально зафиксировать наличие, практически, любых упругих деформаций шайбы, которые в m раз увеличиваются в зазоре между острием стрелки 14 и верхней стороной рычага 4 из условия
m=l/e,
где l - расстояние от оси ригеля 1 до острия стрелки 14; е - расстояние от оси ригеля 1 до оси цилиндрика 11, которое по условию стабильной фиксации устройства в рабочем положении может быть, примерно, равным 20 мм.

Поскольку рычаг устройства ориентируется перпендикулярно оси пути, то его длина не должна превышать длину штатной лапы-ломика, которой пользуются путейцы для выдергивания костылей.

Пример. При Н= 1960 кг•с, e=0,02 м, Р=60 кг (вес опeрaтора) величина n (фиг.1) - расстояние oт оси клеммного болта до стрелки 9 в хомутике 8 получается равной

что в два раза короче штатной лапы.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается технологии контроля затяжки клеммных болтов при текущем содержании железнодорожного пути с железобетонными шпалами. Способ контроля затяжки клеммного болта состоит в проверке достаточности осевого усилия в клеммном болте, который установлен в действующем узле промежуточного скрепления путевой решетки. Проверку недостаточности затяжки клеммного болта осуществляют путем воздействия на гаечный торец клеммного болта нормативным осевым усилием, при этом определяют наличие упругой деформации штатной пружинной шайбы. Способ основан на непосредственном измерении величины упругой деформации пружинной шайбы при воздействии на гаечный торец клеммного болта нормативным осевым усилием. Затяжка клеммного болта считается недостаточной, если величина упругой деформации пружинной шайбы превышает нулевое значение. Технический результат реализации изобретения заключается в обеспечении возможности осуществления оперативного контроля за состоянием узлов промежуточного скрепления путевой решетки, в частности за достаточностью затяжки клеммных болтов. 2 ил.

Способ контроля затяжки клеммного болта, состоящий в проверке достаточности осевого усилия в клеммном болте, который установлен в действующем узле промежуточного скрепления путевой решетки, отличающийся тем, что проверку недостаточности затяжки клеммного болта осуществляют путем воздействия на гаечный торец клеммного болта нормативным усилием и определяют наличие упругой деформации штатной пружинной шайбы.