УСТРОЙСТВО "ТРАНСРОУД ГРУП" ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА К ШПАЛЕ Российский патент 2004 года по МПК E01B9/30 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности к устройствам крепления рельса к железобетонным шпалам.

Ближайшим по функциональному назначению и конструктивному выполнению является устройство для крепления рельса к шпале, описанное в Европейском патенте №0826826 А1.

Известное устройство для крепления рельса к шпале включает закрепленный в шпале анкерный узел с головкой, содержащей боковые каналы для фиксации концов пружинной клеммы. Пружинная клемма выполнена в форме, близкой в плане к букве М. Части головки, содержащие боковые каналы, разнесены и соединены между собой горизонтально расположенной площадкой. При монтаже известного устройства рабочая часть пружинный клеммы подается между частями головки, содержащими боковые каналы, до рабочего положения, когда она прижимает подошву рельса к шпале.

Такое конструктивное выполнение известного устройства имеет ряд недостатков. При монтаже устройства пружинную клемму нужно подавать по горизонтальной площадке и на этой площадке средняя часть пружинной клеммы остается во время эксплуатации. При этом сила прижима пружинной клеммы в процессе эксплуатации устройства не меняется или уменьшается при увеличении амплитуды колебаний подошвы рельса.

Кроме того, выполнение пружинной клеммы в виде буквы “М” (в плане) не позволяет существенно увеличить площадь опоры рабочей части пружинной клеммы (т.е. увеличить радиус дуги опорной части) из-за необходимости “протаскивать ее” между частями головки анкерного устройства, в которых расположены каналы.

Малая же площадь контакта пружинной клеммы такой формы приводит к увеличению амплитуды колебаний рельса относительно шпалы, что снижает надежность крепления.

В основу изобретения поставлена задача в устройстве для крепления рельса к шпале путем замены формы анкерной головки и формы пружинной клеммы увеличить площадь контакта пружинной клеммы с подошвой рельса и уменьшить таким образом удельное давление на подошву рельса и увеличить долговечность эксплуатации всего устройства.

Технический результат состоит в увеличении площади контакта рабочей части пружинной клеммы с подошвой рельса при одновременном облегчении монтажа и демонтажа.

Увеличение площади контакта рабочей части пружинной клеммы приводит к уменьшению амплитуды колебаний подошвы рельса во время движения транспорта. Для достижения технического результата в устройстве для крепления рельса к шпале, содержащем закрепленный в шпале анкерный узел с головкой, ограниченной в верхней выступающей наружу части, поверхностью заданного профиля и с боковыми каналами для фиксации концов пружинной клеммы, контактирующей через изолятор с подошвой рельса, поверхность выступающей наружу верхней части головки выполнена в виде смежных плоскостей с различными углами наклона относительно горизонтальной плоскости, причем ближайшая к подошве рельса плоскость выполнена нисходящей, а смежная с ней - восходящей.

При этом пружинная клемма выполнена в виде дуги с загнутыми к ее середине концами. Кроме того, угол наклона смежных плоскостей относительно горизонтальной плоскости составляет 1-10°.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и техническим результатом состоит в выполнении пружинной клеммы в виде дуги с загнутыми к ее середине концами и выполнении поверхности головки в виде двух смежных плоскостей, расположенных под углом друг к другу.

Выполнение пружинной клеммы в виде дуги с загнутыми к ее середине концами (которые вставляются в боковые каналы) дает возможность, не увеличивая общую длину дуги увеличить площадь ее контакта с подошвой рельса. Подошва рельса, выполненная из металла (в соответствии с ГОСТом) обладая известной упругостью, будет прижата к прокладке на большем - по сравнению с прототипом - участке. А это, как показали эксперименты, приводит к снижению амплитуды колебательных движений подошвы рельса при прохождении железнодорожного транспорта.

Уменьшение амплитуды колебательных движений подошвы рельса и всего рельса приводит к уменьшению накопления дефектов в материале рельса (образование дислокационных ячеек, трещин и т.д.), что в конечном счете обуславливает сохранение механической прочности рельса и повышение ресурса его эксплуатации.

Выполнение головки анкерного узла в виде двух смежных плоскостей существенно улучшает условия монтажа (и демонтажа) предлагаемого устройства.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства;

на фиг.2 - вид сверху;

на фиг.3 - вид устройства в монтажной позиции упругой клеммы;

на фиг.4 - вид анкерного узла;

на фиг.5 - вид сбоку устройства, изображенного на фиг.4;

на фиг.6 - упругая клемма;

на фиг.7 - вид спереди клеммы, изображенной на фиг.6;

на фиг.8 - схематическое изображение поверхности анкерного узла с двумя смежными плоскостями.

На фиг.1 позицией 1 обозначен рельс, позицией 2 подошва рельса, позицией 3 - упругая прокладка (стандартный элемент), позицией 4 - железобетонная шпала, позицией 5 - анкерный узел с головкой, позицией 6 - часть анкерного узла, которая выполнена в виде стержня 7, позицией 8 - выступ, расположенный позади стержня 7. Верхняя часть 9 (фиг.4, 5 анкерного узла 5) имеет с каждой боковой стороны по одному каналу 10, выполненному под прямым углом к рельсу и под углом α (5-8°) к поверхности шпалы 4. При этом каждый канал снабжен зацепом 11 (фиг.1, 4), расположенным на краю канала со стороны подошвы рельса. Верхняя поверхность 12 головки 9 сформирована двумя смежными плоскостями а и б (фиг.4, 8), наклоненными к горизонтальной плоскости под углами β и γ.

Упругая клемма 15 (фиг.1, 2, 6) имеет две опорные части 16 с зацепами 17 на концах и прижимную часть 18 (фиг.1, 2, 3 и 6). Прижимная часть 18 через изолятор 21 воздействует на подошву 2 рельса 1, прижимая ее к прокладке.

Устройство собирается таким образом. На железобетонную шпалу 4 через упругую прокладку 3 (фиг.3) устанавливают между анкерных узлов 5 рельс 1, на подошву 2 кладут изолятор 21 клеммы 15, фиксируя его с помощью выступа относительно анкерного узла 5. Упругая клемма 15 монтируется в монтажной позиции таким образом, чтобы прижимная часть 18 клеммы 15 легла на восходящую плоскость поверхности головки анкерного узла 5, при этом концы 16 упругой клеммы 15 должны быть. заведены в каналы 10 (фиг.3), затем с помощью стандартного устройства (на фиг.1 не показано) упругая клемма подается в сторону рельса в свою рабочую позицию. При этом прижимная часть упругой клеммы перемещается по наклонной плоскости б на изолятор 21, а концы 16 клеммы 15 по каналам 10 перемещаются по наклонной поверхности в сторону рельса до тех пор, пока зацепы 17 концов клеммы не зафиксируются зацепами 11 (фиг.1) головки 9 анкерного узла 5. Под действием монтажного усилия, скользя по плоскостям, образующим верхнюю поверхность анкерного узла 5, участки 20 упругой клеммы 15 изгибаются и подвергаются частичному скручиванию, создавая усилия прижима подошвы 2 рельса 1 к шпале 4.

Устройство для крепления рельса к шпале согласно изобретению функционирует таким образом, что при колебании рельса 1 движение подошвы 2 через изолятор 21 воспринимает упругая клемма 15.

Испытания показали, что оптимальный угол Р наклона восходящей плоскости а зависит (при равных параметрах упругой клеммы материал, диаметр) от необходимого усилия прижима подошвы рельса к шпале (величина такого усилия для скоростных железных дорог составляет 1500...2000 кг).

При увеличении угла β увеличивается усилие прижима клеммой подошвы рельса, что требует увеличения диаметра упругой клеммы, а при уменьшении угла β уменьшается усилие прижима клеммой подошвы рельса.

Угол γ влияет на удержание упругой клеммы от ее смещения с изолятора при колебаниях подошвы рельса. Увеличение угла γ исключает смещение клеммы, но уменьшается усилие прижима подошвы рельса, а уменьшение угла γ увеличивает усилие прижима подошвы рельса, но уменьшает сопротивление смещению клеммы.

Наличие в устройстве углов α и β в отношении 1:1 значительно уменьшает необходимое усилие монтажа - демонтажа упругой клеммы при прочих равных условиях. Оптимальное значение углов α и β лежит в пределах 3...9°.

Исследования физико-механических свойств материала рельса проводились в соответствии с ГОСТ 18207-82. Для исследований выбирались рельсы одинакового типа (Р65), изготовленные в одинаковых условиях и (ГОСТ 24182-80). Образцы вырезались электроискровым методом из рельс, которые выдержали 10⁶ циклов при комнатной температуре.

В таблице приведены результаты испытаний.

Устройство “Трансроуд Груп” для крепления рельса к шпале относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности, к устройствам крепления рельса к железобетонным шпалам. Устройство содержит закрепленный в шпале анкерный узел с головкой, ограниченной в верхней выступающей наружу части поверхностью заданного профиля и снабженной боковыми каналами для фиксации концов упругой клеммы. Клемма контактирует через изолятор с подошвой рельса. Поверхность выступающей верхней части головки выполнена в виде двух смежных плоскостей с различными углами наклона относительно горизонтальной плоскости, причем ближайшая к подошве рельса плоскость выполнена нисходящей, а смежная с ней - восходящей. Угол наклона смежных плоскостей относительно горизонтальной плоскости составляет 1-10°. Упругая клемма выполнена в виде дуги с загнутыми к ее середине концами. Техническим результатом является увеличение площади контакта пружинной клеммы с подошвой рельса и уменьшение таким образом удельного давления на подошву рельса, также увеличение долговечности эксплуатации всего устройства и облегчение установки - съема крепления рельса к шпале. 1 табл., 8 ил.

1. Устройство для крепления рельса к шпале, содержащее закрепленный в шпале анкерный узел с головкой, ограниченной в верхней выступающей наружу части поверхностью заданного профиля и снабженной боковыми каналами для фиксации концов упругой клеммы, контактирующей через изолятор с подошвой рельса, отличающееся тем, что поверхность выступающей верхней части головки выполнена в виде двух смежных плоскостей с различными углами наклона относительно горизонтальной плоскости, причем ближайшая к подошве рельса плоскость выполнена нисходящей, а смежная с ней - восходящей.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругая клемма выполнена в виде дуги с загнутыми к ее середине концами.3. Устройство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что угол наклона смежных плоскостей относительно горизонтальной плоскости составляет 1-10°.