РЕЛЬСОВЫЙ ПРОТИВОУГОН Российский патент 2008 года по МПК E01B13/00 

Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а именно к устройствам, предотвращающим перемещение рельсов от действия тяговых усилий со стороны приводных колес локомотива.

Известен рельсовый противоугон, содержащий упругую скобу, упругую дугу и упор. Поперечное сечение известного рельсового противоугона выполнено в виде четырехугольника - квадрата 22×22 (см. Горячая штамповка крепежных изделий В.В.Кривощапов, О.С.Железков, П.Е.Левченко и др., Магнитогорск, МиниТип, 1997, с.25, рис.9а).

Известная конструкция рельсового противоугона обладает низкой удерживающей способностью, а в поперечном сечении в месте контакта с рельсом в процессе эксплуатации возникает значительный крутящий момент, снижающий его прочность.

Известна также конструкция противоугона, содержащего упругую скобу, упругую дугу и упор, выполненного из ленточного металла с прямоугольным поперечным сечением (см. патент US № 3837572 от 24.09.1975 г. МКИ Е01В 13/02). Данная конструкция противоугона сложна в изготовлении и монтаже.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является железнодорожный противоугон, содержащий упругую скобу, упругую дугу и упор, у которого поперечное сечение выполнено в виде четырехугольника трапецеидальной формы с отношением длины меньшего основания трапеции к длине большего основания 0,4-0,85 и отношением высоты трапеции к большему основанию 0,55-1,4, причем большее основание располагается на поверхности, контактирующей с рельсом (см. RU № 2032784 «Железнодорожный противоугон», МКИ Е01В 13/00).

Однако при использовании противоугона известной конструкции в процессе эксплуатации на поверхность, обращенную к подошве рельса, действует неравномерно распределенная нагрузка в виде треугольника, равнодействующая которой сила Р и сила трения F_mp (фиг.3). Недостатком известной конструкции является низкая удерживающая способность противоугона из-за неравномерности возникающих при этом сил трения, распределяющихся по большой площади. Кроме того, плечо h₁ равнодействующей Р распределенной нагрузки, возникающей в процессе эксплуатации в трапецеидальном сечении противоугона имеет значительную величину и создает повышенное значение крутящего момента M_кр, снижающего прочность противоугона.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение удерживающей способности и прочности за счет снижения величины возникающего в процессе эксплуатации крутящего момента в сечении противоугона.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении удерживающей способности рельсового противоугона смещению рельса, повышении его прочности за счет локального приложения нагрузки по малой площади.

В соответствии с предлагаемым техническим решением у известного противоугона, представляющего собой стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде четырехугольника, имеющего упругую скобу, упругую дугу и упор, в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге поперечное сечение выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами трапеции, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину, глубиной 0,05-0,07 высоты трапеции.

На фиг.1 - общий вид рельсового противоугона;

на фиг.2 - поперечное сечение по А-А на фиг.1 в месте перехода от скобы к дуге;

на фиг.3 - эпюра сил, действующих в поперечном сечении известной конструкции, взятой за прототип;

на фиг.4 - силы, действующие в сечении А-А предлагаемой конструкции рельсового противоугона.

Рельсовый противоугон представляет собой изогнутый стержень с поперечным сечением в виде четырехугольника, имеющий упругую скобу 1, упругую дугу 2 и упор 3. В месте перехода от упругой скобы 1 к упругой дуге 2 поперечное сечение рельсового противоугона выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину 4. Глубина впадины составляет (0,05-0,07) Н, где Н - высота трапеции.

Рельсовый противоугон работает следующим образом. При установке на железнодорожное полотно вначале отверстием в скобе 1 противоугон вводится в опорное основание рельса с одной стороны. Затем силовым воздействием на наружную поверхность скобы 1 осуществляется упругая деформация рельсового противоугона и упором 3 зажимается основание рельса с противоположной от скобы 1 стороны (фиг.1). При этом подошва рельса зажимается в скобе 1, а боковые поверхности дуги 2 и частично скобы 1 упираются в шпалу. При прохождении состава возникает сила угона рельса, которая уравновешивается силами трения, возникающими на поверхностях контакта рельса с противоугоном, а именно в скобе 1 и упоре 3.

Наличие лунки 4 и скругленных углов трапеции в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге на опорной поверхности приводит к локальному воздействию рельса на противоугон (сила Р действует на небольшую площадь), что обеспечивает возникновение больших сил трения F_mp и повышение удерживающей способности рельсового противоугона смещению рельса под воздействием тяговых усилий со стороны колес локомотива (фиг.4). Кроме того, за счет контакта меньшей стороны трапеции в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге с подошвой рельса и наличие скругленных углов в трапеции, плечо h₂ приложения силы Р меньше, чем плечо h₁ приложения силы Р в железнодорожном противоугоне известной конструкции по патенту RU № 2032784 (фиг.3, прототип). Соответственно возникающий в поперечном сечении крутящий момент М_кр в предлагаемой конструкции рельсового противоугона меньше, чем М_кр в известной конструкции. Снижение величины крутящего момента в свою очередь повышает прочность противоугона.

Для оценки работоспособности предлагаемой конструкции рельсового противоугона проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились на испытательной машине WPM-30 в условиях центральной заводской лаборатории ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод». При проведении испытаний кусок рельса с насаженным на него противоугоном укреплялся вертикально на столе испытательной машины, от штока которой к противоугону прикладывалась нагрузка. Нагружение велось до момента начала перемещения противоугона по подошве рельса.

В процессе опытных испытаний проверялось изменение усилия сдвига при пятикратной установке противоугонов на рельс.

Испытаниям подвергались противоугоны по патенту RU № 2032784 и противоугон предлагаемой конструкции. У железнодорожного противоугона по патенту RU № 2032784, взятому за прототип, поперечное сечение всех его элементов было выполнено в виде четырехугольника трапецеидальной формы, с высотой трапеции 22,0 мм, меньшим основанием 15,0 мм и большим основанием 25,0 мм. У рельсового противоугона предлагаемой конструкции было выполнено поперечное сечение трапецеидальной формы в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге со скругленными углами трапеции, а остальные элементы противоугона были выполнены с поперечным сечением в виде квадрата. Причем меньшая сторона трапеции, направленная к подошве рельса, составляла 19,0 мм, а высота 20,0 мм. Глубина впадины 4 варьировалась и принималась в пределах значений 0,8 мм; 1,0 мм; 1,4 мм; 1,8 мм.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Усилия сдвига противоугона по подошве рельса в зависимости от количества установок

Таблица Усилие сдвига, кНКоличество установок12345Противоугон по патенту RU №203278414,814,414,013,713,4Противоугон предлагаемой конструкции16,115,915,615,415,1

На основании проведенных испытаний установлено, что при глубине впадины 0,8 мм (менее 0,05 Н) снижается усилие сдвига противоугона по подошве рельса. Глубину впадины более 0,07 Н трудно обеспечить в процессе гибки и требуется изменять профиль сечения исходной заготовки. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что рельсовые противоугоны предлагаемой конструкции обладают повышенной удерживающей способностью.

Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а именно к устройствам, предотвращающим перемещение рельсов от действия тяговых усилий со стороны приводных колес локомотива. Рельсовый противоугон представляет собой изогнутый стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде четырехугольника, имеет упругую скобу, упругую дугу и упор. В месте перехода от упругой скобы к упругой дуге поперечное сечение стержня выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами трапеции. Причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину глубиной 0,05-0,07 высоты трапеции. Техническим результатом изобретения является повышение удерживающей способности рельсового противоугона смещению рельса, а также повышение его прочности за счет локального приложения нагрузки по малой площади. 4 ил., 1 табл.

Рельсовый противоугон, представляющий собой изогнутый стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде четырехугольника, имеющий упругую скобу, упругую дугу и упор, отличающийся тем, что в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге поперечное сечение стержня выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами трапеции, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину глубиной 0,05-0,07 высоты трапеции.