Универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути конструкции Ведерниковой Российский патент 2017 года по МПК E01B9/30 E01B9/48 

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения рельсового пути, подверженного большим поперечным и вертикальным ударным нагрузкам, и может быть использовано в высокоскоростных железнодорожных магистралях, в подкрановых металло- и железобетонных конструкциях, в железнодорожных путях (в том числе на участках пути малого радиуса).

Уровень техники

На железных дорогах России широко распространено раздельное скрепление рельсового пути типа КБ (см. Информационно-правовая система «Гарант» версия 8.00.0.072, ВСН 94-77, Инструкция по устройству верхнего строения железнодорожного пути, распечатка прилагается). Скрепление состоит из клеммных прижимных болтов, клемм, изолирующих втулок, закладных болтов, анкерных шайб, прокладок, резиновой подкладки, подкладки металлической, плоских шайб и шайб пружинных двухвитковых. Раздельное скрепление обеспечивает возможность смены рельсов без снятия подкладок, и постоянство ширины колеи, но при этом имеет ряд недостатков:

- проворот клемм во время затяжки болта, что ведет к ослаблению крепления, а также сползание клемм с подошвы рельса в процессе эксплуатации, в результате чего приходится постоянно контролировать их прижатие к внутренней стороне реборды подкладки;

- срезание резиновых прокладок на кромках подкладок и выдавливание резиновых прокладок из узла крепления под воздействием циклических нагрузок, что ведет к снижению электроизоляции и снижению восприятия динамических нагрузок и, как следствие, к дополнительному ослаблению крепления, а также к преждевременному износу элементов конструкции, в связи с чем приходится их часто менять, чтобы предупредить скол бетона шпалы и излом подкладки.

Все перечисленные недостатки ведут к увеличению затрат на содержание пути.

Известно также нераздельное скрепление типа ЖБ (см. Информационно-правовая система «Гарант», версия 8.00.0.072, ВСН 94-77, Инструкция по устройству верхнего строения железнодорожного пути, распечатка прилагается). Эта конструкция имеет ряд недостатков:

- через непродолжительное время после затяжки и контроля динамометрическим ключом происходит падение уровня затяжки болтовых соединений с 18-20 кг⋅м до 13-15 кг⋅м;

- происходит излом пружинной клеммы (как правило, в месте ее изгиба) еще на стадии сборки, вследствие этого расход клемм при сборке достигает 6-ти штук на 1 звено;

- наиболее слабое место у скрепления ЖБР-65 - подрельсовая подкладка ЦП-204;

Общим недостатком описанных верхних строений рельсовых путей и рельсовых креплений является монтаж исключительно на шпалах с заранее подготовленным местом (ложементом), на которое устанавливается подкладка рельса. В случае монтажа рельсовых путей не на железобетонных шпалах (на практике часто имеются случаи монтажа рельсов на всевозможных железобетонных конструкциях и всевозможных металлоконструкциях и прочих конструкциях) не обеспечивается надежное расчетное крепление рельсов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению, принятому за прототип, является «Нераздельное рельсовое скрепление для пути на железобетонном основании конструкции Камышникова», патент РФ №2300598, опубликованный 10.06.2007 г.

Это скрепление содержит клиновидные клеммы, подрельсовую прокладку, двухребордную подкладку, амортизационную прокладку, крепежные болты, пружинные шайбы с уступом, бетонное основание шпалы.

Недостатком прототипа является то, что конструкция не может работать в режимах возмущенного установившегося движения при высоких циклических нагрузках, это вызвано тем, что:

- конструкция не обеспечивает самозаклинивание клеммы исключительно в расчетном положении (т.е. самозаклинивание может произойти в любой момент, когда клемма еще не коснулась рельса), а, следовательно, усилие затяжки болтового соединения не будет передаваться на подошву рельса;

- крайне сложная геометрическая форма двухребодной подкладки и клиновидной клеммы чрезвычайно затрудняет технологию изготовления деталей и последующий контроль готовых изделий, увеличивает трудоемкость при монтаже/демонтаже, и, как следствие, приводит к увеличению себестоимости конструкции.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение надежной работы рельсового скрепления при высоких циклических нагрузках. Для достижения указанной цели предложено Универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути конструкции Ведерниковой, содержащее клеммы, демпфирующую прокладку, подкладку, соединенные болтовым соединением, отличающееся тем, что оно снабжено опорной плитой, верхняя поверхность которой имеет вогнутую М-образную форму с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, подкладка имеет выпуклую нижнюю поверхность М-образной формы, повторяющую контур верхней поверхности плиты опорной, с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, выполненными зеркально относительно плиты опорной, а на краях верхней поверхности подкладки по всей ширине выполнены скосы под углом 45°, демпфирующая прокладка выполнена М-образной формы с суживающимися краями и расположена в М-образном зазоре между плитой опорной и подкладкой, клеммы выполнены с поверхностями, одна из которых выполнена в соответствии с контуром верхней части подошвы рельса, а другая под углом 45°, при этом на опорной плите расположены последовательно демпфирующая прокладка, подкладка, скрепленные попарно по обе стороны болтовыми соединениями, для чего в подкладке, в демпфирующей прокладке и плите опорной выполнены соосные сквозные цилиндрические отверстия под болтовые соединения, причем в нижней части опорной плиты под отверстиями выполнены овальные проточки, в которых устанавливают овальные прокладки под шляпки болтов, а в верхней части подкладки отверстия выполнены с цековкой, прижим клемм к подкладке осуществляется болтовыми соединениями через проставку, для чего в подкладке, проставке и клеммах выполнены соосные цилиндрические сквозные отверстия.

Технический результат заключается в следующем:

- исключается самозаклинивание;

- исключается сползание клеммы с подошвы рельса и проворот клеммы во время затяжки болтового соединения;

- полностью исключается выдавливание прокладки из рельсового скрепления в продольном и поперечном направлении и полностью исключается ее срезание.

Технический результат обеспечивается совокупностью всех признаков формулы изобретения.

Универсальность рельсового скрепления обеспечивается тем, что плита опорная может быть установлена и закреплена (болтовыми соединениями, электрозаклепками, сварными швами и т.д., и т.п.) как на железобетонных шпалах, так и без железобетонных шпал (т.е. на любых железобетонных, на любых металлоконструкциях и на любых других конструкциях).

При сборке радиусные продольные проточки в подкладке и ответные соосные в плите опорной заполняются радиусными валиками/шипами демпфирующей прокладки (см. фиг. А-А и фиг. Б-Б), и, тем самым, в процессе эксплуатации, полностью исключается выдавливание демпфирующей прокладки из рельсового скрепления в продольном направлении и ее срезание; выдавливание прокладки в поперечном направлении и ее срезание исключает М-образная форма зазора с резким уменьшением его под заплечиками между нижней частью подкладки и верхней частью плиты опорной.

Геометрическая форма клеммы и ее контактных поверхностей (радиусная - в контакте с верхней поверхностью подошвы рельса, плоская под углом 45° - в контакте с ответной поверхностью подкладки) исключает ее самозаклинивание, сползание клеммы с подошвы рельса и проворот ее во время затяжки болтового соединения.

Проставка и контакт клеммы с подкладкой по плоским поверхностям с углом 45° исключают проворот клеммы в процессе эксплуатации; проставка исключает ослабление затяжки болтового соединения в процессе длительной эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено предлагаемое универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути Ведерниковой:

на фиг. 1 показан вид спереди,

на фиг. 2 - вид сверху,

на фиг. 3 - сечение А-А,

на фиг. 4 - сечение Б-Б.

Универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути Ведерниковой содержит клеммы 1, подкладку 2, плиту опорную 3, болты 4, болты 5, гайки 6, гайки 7, шайбы пружинные 8, шайбы пружинные 9, прокладки овальные 10, проставки 11, демпфирующую прокладку 12.

Плита опорная 3 имеет вогнутую верхнюю поверхность М-образной формы с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, нижняя плоская поверхность имеет две овальные проточки под шляпки болтов 4 и устанавливаемую под них прокладку овальную 10. Подкладка 2 имеет выпуклую М-образную форму нижней поверхности, повторяющую контур верхней поверхности плиты опорной 3, с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, выполненными зеркально относительно плиты опорной 3, на краях верхней двухребордной поверхности подкладки по всей ширине выполнены скосы под углом 45°. Демпфирующая прокладка 12, выполнена М-образной формы с суживающимися краями, установлена в М-образном зазоре между подкладкой 2 и плитой опорной 3. Подкладка 2, плита опорная 3 и демпфирующая прокладка 12 имеют четыре соосных сквозных цилиндрических отверстия с цековкой, расположенные попарно по обе стороны подошвы рельса Р65 (КР100) под болтовое соединение (болт 4, гайка 6, шайба пружинная 8). Клемма 1, одна из поверхностей которой повторяет контур верхней части подошвы рельса, а другая под углом 45°, имеет соосные сквозные цилиндрические отверстия с проставками 11 и подкладкой 2 по обе стороны подошвы рельса Р65 (КР100) под болтовые соединения (болт 5, гайка 7, шайба пружинная 9), осуществляющие прижим подошвы рельса клеммой 1 к подкладке 2 через проставку 11.

Изобретение осуществляется следующим образом.

При сборке, между буртиками подкладки 2 укладывается прокладка подрельсовая (на чертежах показана заодно с контуром рельса), на которую устанавливается рельс Р65 (КР100), затем устанавливаются клеммы 1 по обе стороны рельса, при этом под каждую клемму 1 подкладывается проставка 11, устанавливаются болты 5, при этом шляпки болтов 5 располагаются в проточках подкладки 2, а сам болт 5 продевается через соосные сквозные цилиндрические отверстия подкладки 2, проставки 11 и клеммы 1, на болты 5 накручиваются гайки 7, под каждую гайку 7 устанавливаются пружинные шайбы 9, под нижнюю М-образную часть подкладки 2 устанавливается демпфирующая прокладка 12, а к демпфирующей прокладке 12 верхней М-образной частью пристыковывается плита опорная 3, устанавливаются болты 4, при этом шляпки болтов 4 располагаются в овальных проточках плиты опорной 3, болты 4 продеваются через соосные сквозные цилиндрические отверстия с цековкой плиты опорной 3, демпфирующей прокладки 12, подкладки 2, на болты 4 накручиваются гайки 6, под каждую гайку 6 устанавливаются пружинные шайбы 8, под шляпки болтов 4 в овальные пазы плиты опорной 3 устанавливаются прокладки овальные 10. Последовательность сборки верхнего строения может отличаться от указанной в авторском тексте.

Иные сведения, которые заявитель считает необходимым сообщить

Предложенное универсальное раздельное рельсовое скрепление обеспечивает возможность смены рельсов без снятия подкладки. Данная конструкция высокотехнологична (все детали имеют простую геометрическую форму), поперечные сечения деталей позволяют применить прокатную технологию изготовления, в результате понижается себестоимость.

Использование прокладки подрельсовой с повышенной жесткостью будет гасить все ударные нагрузки, что исключит проседание и вытекание прокладки, сохранится гарантированный прижим рельса с расчетным усилием.

Материал прокладок (поз. 10, 11, 12) может иметь свою форму, конструктив, рисунок протектора и различные материалы - комбинированные, резино-металлические, полимерные и пр.

В конструкции указаны шайбы пружинные (поз. 8, 9) - допускается применение других устройств от самораскручивания.

На плите опорной 3 конструктивные элементы (отверстия под болты или отверстия под электрозаклепки, или разделка кромок под сварку по периметру и т.п.), необходимые для ее крепления на металлоконструкциях, железобетонных конструкциях и прочих конструкциях, условно не показаны.

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения рельсового пути. Универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути содержит клеммы, демпфирующую прокладку, подкладку, соединенные болтовыми соединениями, снабжено опорной плитой. Верхняя поверхность опорной плиты имеет вогнутую М-образную форму с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками. Подкладка имеет выпуклую нижнюю поверхность М-образной формы, повторяющую контур верхней поверхности плиты опорной, с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, выполненными зеркально относительно плиты опорной. На краях верхней поверхности подкладки по всей ширине выполнены скосы под углом 45°. Демпфирующая прокладка выполнена М-образной формы с суживающимися краями и расположена в М-образном зазоре между плитой опорной и подкладкой. Клеммы выполнены с поверхностями, одна из которых выполнена в соответствии с контуром верхней части подошвы рельса, а другая под углом 45°. На опорной плите расположены последовательно демпфирующая прокладка, подкладка, скрепленные попарно по обе стороны болтовыми соединениями, для чего в подкладке, в демпфирующей прокладке и плите опорной выполнены соосные сквозные цилиндрические отверстия под болтовые соединения. В нижней части опорной плиты под отверстиями выполнены овальные проточки, в которых устанавливают овальные прокладки под шляпки болтов. В верхней части подкладки отверстия выполнены с цековкой. Прижим клемм к подкладке осуществляется болтовыми соединениями через проставку, для чего в подкладке, проставке и клеммах выполнены соосные цилиндрические сквозные отверстия. В результате обеспечивается надежная работа рельсового скрепления при высоких циклических нагрузках. 4 ил.

Универсальное раздельное рельсовое скрепление для прокладки пути, содержащее клеммы, демпфирующую прокладку, подкладку, соединенные болтовыми соединениями, отличающееся тем, что оно снабжено опорной плитой, верхняя поверхность которой имеет вогнутую М-образную форму с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, подкладка имеет выпуклую нижнюю поверхность М-образной формы, повторяющую контур верхней поверхности плиты опорной, с боковыми заплечиками и радиусными продольными проточками, выполненными зеркально относительно плиты опорной, а на краях верхней поверхности подкладки по всей ширине выполнены скосы под углом 45°, демпфирующая прокладка выполнена М-образной формы с суживающимися краями и расположена в М-образном зазоре между плитой опорной и подкладкой, клеммы выполнены с поверхностями, одна из которых выполнена в соответствии с контуром верхней части подошвы рельса, а другая под углом 45°, при этом на опорной плите расположены последовательно демпфирующая прокладка, подкладка, скрепленные попарно по обе стороны болтовыми соединениями, для чего в подкладке, в демпфирующей прокладке и плите опорной выполнены соосные сквозные цилиндрические отверстия под болтовые соединения, причем в нижней части опорной плиты под отверстиями выполнены овальные проточки, в которых устанавливают овальные прокладки под шляпки болтов, а в верхней части подкладки отверстия выполнены с цековкой, прижим клемм к подкладке осуществляется болтовыми соединениями через проставку, для чего в подкладке, проставке и клеммах выполнены соосные цилиндрические сквозные отверстия.