ПРОКЛАДКА СТЫКОВАЯ КОМПОЗИЦИОННАЯ Российский патент 2011 года по МПК E01B11/54 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам рельсовых стыков.

Известны технические решения прокладок стыковых, направленных на предотвращение скапливания электропроводящих частиц на торцевой поверхности головки рельсов (патенты RU №44681, №2207421).

Предлагаемое устройство решает задачу уменьшения напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля прокладками, изготовленными из материалов, содержащих ферромагнитные частицы.

Недостатком известных решений является низкая прочность материала прокладок, что приводит к быстрому разрушению, в результате чего происходит электрическое замыкание рельсовой цепи.

Известна междурельсовая прокладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения (патент RU 2295602), состоящая из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхности, выполнена из электроизоляционного материала, на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки и подошвы стыкуемых рельсов, а шейка междурельсовой прокладки выполнена с формой торцевых поверхностей, повторяющей форму обращенных к ним поверхностей стыковых накладок, и с поперечными размерами, обеспечивающими контакт ее торцевых поверхностей по всей их длине с соответствующими стыковыми накладками и упругую деформацию слоя из эластичного материала при стягивании стыковых накладок между собой.

Основной недостаток этого решения заключается в низкой надежности работы рельсового изолирующего стыка, обусловленной отсутствием шунтирования магнитного поля в рельсовом изолирующем стыке, что приводит к существенному росту магнитного поля в зазоре между торцами рельсов. За счет магнитного поля торцы рельсов притягивают металлические частицы, их количество может достичь такой величины, что будет происходить образование металлических «мостиков» между стыкуемыми рельсами. И, как следствие, это приводит к короткому замыканию изолирующего стыка.

Другой недостаток - материал - твердый пластик предопределяет высокую жесткость материала, недостаточную упругость и устойчивость при воздействии динамических нагрузок в процессе эксплуатации. Под воздействием сжимающих усилий, возникающих при «сгонке» рельсов вследствие повышения температур (например, летом), происходит деформация с последующим разрушением торцевой изоляции (разрушение может быть в виде отрыва головной части, разрушение головной части по контуру и т.д.), образование сквозных трещин, которые также могут забиваться металлическими частицами, что приводит к короткому замыканию.

Наиболее близким техническим решением является прокладка стыковая композиционная, состоящая из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхности, выполненной из электроизоляционного материала, а на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, достигается за счет того, что слой эластичного материала торцевой поверхности прокладки выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, а в качестве электроизоляционного материала прокладки принят слоистый стеклопластик с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом торцовая поверхность контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса выполнена наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса (патент RU 2383680).

Недостатками данного технического решения являются нетехнологичность изготовления прокладки и высокий процент отходов при изготовлении вставки, недостаточный шунтирующий эффект в области подошвы рельса.

Задача заявляемого изобретения заключается в снижении производственных затрат на изготовление прокладки стыковой, повышение эффективности работы изоляционного стыка.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в снижении отходов при изготовлении прокладки, в повышении шунтирования магнитного поля в области подошвы рельса.

Указанный технический результат достигается прокладкой стыковой композиционной, состоящей из головки, шейки и подошвы, торцовая поверхность контура головки прокладки частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, выполнена из магнитодиэлектрического эластомера и электроизоляционного стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом, стеклопластик закреплен в магнитодиэлектрическом эластомере в виде отдельных вставок в области головки и шейки, ширина вставки в шейке имеет размер, равный толщине шейки рельса.

Кроме этого вставки имеют прямоугольную форму, а по торцу вставки выполнен шип.

Проведенные исследования механизмов разрушения стыковых прокладок показали, что не все участки прокладки, в равной мере, испытывают сжатие при «сгоне» рельсов. Наибольшие усилия воздействуют на головку рельса и верхнюю часть шейки рельса. Подошва рельса может даже не подвергаться сжатию. Такое воздействие на прокладку обусловлено прогибом конца рельса при прохождении по стыку колеса. Установлено также, что для шунтирования магнитного поля рельсового стыка, шунтирование необходимо проводить по всему контуру рельса. Таким образом, при сохранении свойств шунтирования, можно уменьшить площадь внутренней вставки, которая не подвергается сжатию. В случае если вставка повторяет контур рельса, она становится не технологичной в изготовлении. При изготовлении вставки из стеклопластика до 60% от заготовки дорогостоящего материала идет в отходы.

Выявленный эффект позволил изготавливать прокладку в которой вставка в виде отдельных частей прямоугольной формы закреплена в магнитодиэлектрическом эластомере. При этом, высокопрочный пластик из области подошвы вставки исключен, что, с одной стороны, позволило снизить затраты на изготовление прокладки, а с другой, повысить шунтирующий эффект в области подошвы рельса, где больше всего собирается металлических частиц.

На чертеже изображена прокладка стыковая композиционная.

Прокладка включает головку 1, шейку 2, подошву 3. Головка 1, шейка 2 и подошва 3 междурельсовой прокладки выполнены в форме, повторяющей форму поперечного сечения соответственно головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов. Прокладка выполнена из магнитодиэлектрического эластомера, таким образом, частично выступает за контур поперечного сечения стыкуемых рельсов. Вставка в виде отдельных частей 4 и 5 прямоугольной формы закреплена в магнитодиэлектрическом эластомере.

Изготавливается прокладка раздельно, а затем происходит соединение частей 4 и 5 из стеклопластика в магнитодиэлектрический эластомер.

При установке прокладки встык, слой эластичного магнитодиэлектрического материала будет шунтировать магнитное поле стыка, уменьшая его напряженность, при прохождении составов, при «сгоне»рельсов и их прогибе вставки из стеклопластика будут препятствовать соприкосновению рельсов друг с другом. Вследствие увеличения упругой составляющей подошвы прокладки, в процессе деформации будет происходить большее заполнение зазора стыка между торцами рельсов эластомером. В результате этого повышается эффект шунтирования, снижается вероятность металлизации торцевой поверхности рельсового стыка в области подошвы. Кроме этого, она продолжает работать как шунтирующая прокладка, выполненная из магнитодиэлектрического материала.

Изобретение может быть реализовано с использованием известного из уровня техники технологического оборудования и материалов.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам рельсовых стыков. Прокладка стыковая композиционная состоит из головки, шейки и подошвы. Торцовая поверхность контура головки прокладки частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов. Прокладка выполнена из магнитодиэлектрического эластомера и электроизоляционного стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа. Стеклопластик закреплен в магнитодиэлектрическом эластомере в виде отдельных вставок. Вставки закреплены в головке и шейке прокладки и имеют прямоугольную форму. Ширина вставки в шейке прокладки имеет размер, равный толщине шейки рельса. По торцу вставки выполнен шип. Технический результат заключается в снижении производственных затрат на изготовление прокладки стыковой, в повышении эффективности работы изоляционного стыка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Прокладка стыковая композиционная, состоящая из головки, шейки и подошвы, торцевая поверхность контура головки прокладки частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, выполнена из магнитодиэлектрического эластомера и электроизоляционного стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, отличающаяся тем, что стеклопластик закреплен в магнитодиэлектрическом эластомере в виде отдельных вставок в головке и шейке прокладки, а ширина вставки в шейке прокладки имеет размер равный толщине шейки рельса.

2. Прокладка стыковая композиционная по п.1, отличающаяся тем, что вставки имеют прямоугольную форму, по торцу вставки выполнен шип.