Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления

Область применения
Полезная модель относится к железнодорожному и промышленному рельсовому транспорту, в частности к конструкциям верхнего строения рельсового пути, и предназначена для применения в промежуточном скреплении рельсов со шпалами с помощью упругих клемм и закладных анкеров в условиях прямолинейных и криволинейных участков рельсового пути.
Уровень техники
Вкладыш опорный изолирующий является неотъемлемой частью узла промежуточного рельсового скрепления рельса со шпалой. Вкладыш в рельсовом скреплении размещен между головкой анкера и подошвой рельса и выполняет функции изоляции рельса от головки анкера, ограничения бокового перемещения рельса, передачи усилия упругой клеммы на подошву рельса для ее прижатия к шпале и передачи боковой нагрузки от торцевого края подошвы рельса до головки анкера.
Как правило, известные опорные изолирующие вкладыши промежуточных рельсовых скреплений выполнены в виде призматического тела с двумя опорными поверхностями - внешней, выполненной с возможностью контакта с головкой анкера, и внутренней, выполненной с возможностью контакта с торцевым краем подошвы рельса рельсового пути. На внутренней опорной поверхности, как правило, выполнена полка (выступ), нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контакта с верхней поверхностью подошвы рельса, а верхняя поверхность с возможностью контакта с прижимной петлей упругой клеммы в ее рабочем положении.
В собранном состоянии рельсового скрепления призматическое тело вкладыша расположено между головкой анкера и подошвой рельса рельсового пути (торцевым краем подошвы рельса), полка (выступ) вкладыша расположена между верхней поверхностью подошвы рельса и носиком прижимной петли упругой клеммы. В таком положении обеспечивается изоляция рельса от головки анкера, ограничение бокового перемещения рельса, передача упругого усилия упругой клеммы на подошву рельса для ее прижатия к шпале.
Примером (аналогом) таких опорных изолирующих вкладышей является вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления типа КПП-1 (http://mehanika.com.ua/ru/p/Railways%20binding.html).
Вкладыш включает призматическое тело с внешней и с внутренней опорными поверхностями. Внешняя опорная поверхность выполнена с возможностью контактирования с головкой анкера, а внутренняя - с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса. На внешней опорной поверхности выполнен выступ с возможностью его размещения в соответствующем пазу головки анкера. На внутренней опорной поверхности выполнена полка, нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса, а верхняя - с возможностью контактирования с прижимной петлей упругой клеммы в ее рабочем и промежуточных технологических положениях в процессе монтажа/демонтажа упругой клеммы в рельсовом скреплении.
В рабочем положении вкладыш внешней стороной призматического тела контактирует с головкой анкера, при этом вертикальный выступ, расположенный на внешней стороне призматического тела, входит в соответствующий паз головки анкера и фиксирует положение вкладыша относительно головки анкера. Внутренняя сторона призматического тела вкладыша контактирует с торцевым краем подошвы рельса. Нижняя поверхность полки контактирует с верхней поверхностью подошвы рельса, а верхняя поверхность полки контактирует с прижимной петлей упругой клеммы в ее рабочем и промежуточных технологических положениях.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, включающий призматическое тело с внешней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с головкой анкера, и с внутренней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса, полку, выполненную на внутренней опорной поверхности призматического тела, нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса, а верхняя поверхность - с возможностью контактирования с прижимной петлей упругой клеммы в ее рабочем и промежуточных технологических положениях.
При монтаже упругой клеммы путем ее проворачивания вокруг оси одного из прямолинейных концевых участков клеммы второй (свободный) прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит по поверхности головки анкера, а носик прижимной петли упругой клеммы скользит по верхней поверхности полки вкладыша. При этом упругая клемма деформируется, в элементах упругой клеммы могут возникать повышенные напряжения, приводящие к появлению остаточных деформаций и ухудшению упругодеформированных свойств клеммы. Специальные меры для уменьшения степени деформирования упругой клеммы в процессе ее монтажа конструкцией вкладыша не предусмотрены. Ухудшение упруго-деформационных свойств клеммы уменьшает надежность скрепления рельса со шпалой.
В качестве прототипа выбран вкладыш изолирующий типа ВИП-65 для промежуточного рельсового скрепления КПП-5, изготавливаемый ООО НПП «Путевые ремонтные технологии», Украина, согласно ТУ У 35.2-30268559-049:2007 (http://krt.lviv.ua/products/kpp5). Вкладыш защищен патентом Украины на промышленный образец №7172, дата подачи заявки 27.12.2002 г.
Вкладыш изготовлен сплошным из термопластичного материала в виде призматического тела, боковые и нижняя грани которого выполнены прямолинейными, а верхняя грань имеет форму полукруга.
На внутренней стороне призматического тела (со стороны рельса рельсового пути) выполнена полка, асимметричная относительно вертикальной оси симметрии призматического тела.
Образующая верхней поверхности полки имеет эллиптическую форму. Нижняя поверхность полки прямолинейная, параллельная нижней грани призматического тела и выполнена с наклоном к внутренней стороне призматического тела с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса рельсового пути. На верхней эллиптической поверхности полки выполнено углубление для размещения носика упругой клеммы в ее рабочем положении. Продольная ось углубление параллельна внутренней поверхности призматического тела. Донышко углубление имеет эллиптическую форму в вертикальном продольном сечении углубления.
На внешней стороне призматического тела выполнен вертикальный выступ, верхняя кромка которого совпадает с образующей верхней поверхности полки, который выполнен с возможностью его установки в соответствующем пазу головки анкера.
В рабочем положении вкладыш внешней стороной призматического тела контактирует с головкой анкера, при этом вертикальный выступ, выполненный на внешний стороне призматического тела, входит в соответствующий паз головки анкера и фиксирует положение вкладыша относительно анкера. Внутренняя сторона призматического тела вкладыша контактирует с торцевым краем подошвы рельса. Нижняя поверхность полки контактирует с верхней поверхностью подошвы рельса, а в углублении, которое выполнено на верхней поверхности полки, расположенный носик прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении.
В таком положении вкладыш изолирует рейку от анкера, ограничивает боковое перемещение рельса и прижимает рейку к шпале упругим усилием прижимной петли упругой клеммы.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, включающий призматическое тело с внешней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с головкой анкера, и с внутренней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса, выступ, выполненный на внешней опорной поверхности призматического тела с возможностью его размещения в соответствующем пазу головки анкера, полку, выполненную на внутренней опорной поверхности призматического тела, нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса, а на верхней поверхности полки выполнено углубление с профильным донышком, продольная ось которого параллельна внутренней поверхности призматического тела с возможностью ввода и размещения в указанном углублении носика прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении.
Указанный вкладыш используется в промежуточных упругих рельсовых скреплениях, в которых монтаж упругой клеммы (перевод с исходного положения в рабочее положение) выполняют путем проворачивания упругой клеммы вокруг оси одного из прямолинейных концевых участков упругой клеммы, который в исходном положении вставлен в одно из направляющих отверстий головки анкера. В процессе проворачивания упругой клеммы второй (свободный) прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит по поверхности головки анкера, а носик прижимной петли упругой клеммы скользит по верхней поверхности полки вкладыша. Проворачивание упругой клеммы выполняют до попадания второго (свободного) прямолинейного концевого участка упругой клеммы во второе направляющее отверстие головки анкера, которое выполнено открытым с боковой стороны головки, а носика прижимной петли упругой клеммы - в углубление на верхней поверхности полки вкладыша. Такое положение является рабочим положением упругой клеммы.
Процесс монтажа упругой клеммы в промежуточном рельсовом скреплении указанного типа схематично показан на фиг. 1а-1е.
В исходном положении упругой клеммы (фиг. 1а) один из прямолинейных концевых участков упругой клеммы вставлен в одно из направляющих отверстий (закрытое отверстие) головки анкера. Второй (свободный) прямолинейный концевой участок упругой клеммы контактирует с поверхностью L головки анкера в точке А, носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б не контактирует с поверхностью N полки вкладыша в точке В.
В промежуточном положении упругой клеммы (фиг. 1б) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит и копирует поверхность L головки анкера в точке А, а носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б первично касается поверхности N полки вкладыша в точке В. Точки Б и В совпадают.
В следующих промежуточных положениях упругой клеммы (фиг. 1в-1д) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит и копирует рабочую поверхность L головки анкера в точке А, а носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б скользит по верхней поверхности N полки вкладыша в точке В. Точки Б и В совпадают.
В рабочем положении упругой клеммы (фиг. 1е) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы расположен в открытом направляющем отверстии головки анкера, а носик прижимной петли упругой клеммы размещен в углублении, которое выполнено на верхней поверхности N полки вкладыша.
2
1
3
2
4
3
5
4
6
2
1
3
2
4
3
5
4
6
1
2
1
3
2
4
3
5
4
6
5
В процессе указанного проворачивания упругой клеммы угол наклона а, который образован между линией, проходящей через центры прямолинейных концевых участков упругой клеммы, и линией, проходящей через центры направляющих отверстий в головке анкера, уменьшается, то есть α<α, α<α, α<α, α<α, α=0. Расстояние между прямолинейными концевыми участками упругой клеммы при этом неизбежно увеличивается, а именно a>a; a>a; a>a; a>a; a=a. Одновременно также увеличивается расстояние между прижимной петлей и прямолинейными концевыми участками упругой клеммы, то есть b=b; b>b; b>b; b>b; b>b.
Указанные особенности деформирования упругой клеммы в процессе ее монтажа показаны на фиг. 1а-1е.
В результате совместных деформаций упругой клеммы во взаимно перпендикулярных направлениях в элементах упругой клеммы возникают повышенные напряжения, приводящие к появлению остаточных деформаций и ухудшению упруго-деформационных свойств клеммы, что уменьшает усилие прижатия подошвы рельса к шпале и, как следствие, уменьшает надежность скрепления рельса со шпалой.
Сущность полезной модели
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования вкладыша опорного изолирующего промежуточного упругого рельсового скрепления, особенности конструкции которого обеспечивают уменьшение степени деформирования упругой клеммы в процессе ее монтажа в рельсовом скреплении, что уменьшает вероятность возникновения остаточных деформаций и ухудшения упруго-деформационных свойств упругой клеммы.
Поставленная задача решается тем, что во вкладыше опорном изолирующем промежуточного упругого рельсового скрепления, включающем призматическое тело с внешней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с головкой анкера, и с внутренней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса, выступ, выполненный на внешний опорной поверхности призматического тела с возможностью его размещения в соответствующем пазу головки анкера, полку, выполненную на внутренней опорной поверхности призматического тела, нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса, а на верхней поверхности полки выполнено углубление с профильным донышком, продольная ось которого параллельна внутренней поверхности призматического тела с возможностью ввода и размещения в указанном углублении носика прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении, согласно полезной модели, углубление выполнено в виде желоба, открытого со стороны ввода в желоб носика прижимной петли упругой клеммы, а профильное донышко углубление выполнено с прямолинейной участком вдоль продольной оси углубления.
Указанные признаки являются существенными признаками полезной модели, так как в своей совокупности обеспечивают достижение технического результата -уменьшение степени деформирования упругой клеммы в процессе ее монтажа в рельсовом скреплении.
Взаимосвязь существенных признаков полезной модели с достигаемым результатом подробно объяснена в разделе "Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели" со ссылками на фиг. 9а-9е чертежей.
Прямолинейный участок профильного донышка углубления может быть выполнен по всей длине желоба без выступов, перекрывающих желоб.
На прямолинейном участке профильного донышка углубления со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб, может быть выполнен выступ, который полностью перекрывает желоб.
На прямолинейном участке профильного донышка углубления со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб, может быть выполнен выступ, который полностью перекрывает желоб, а со стороны ввода носика прижимной петли упругой клеммы в желоб - выступ, частично перекрывающий желоб
На противоположных концах прямолинейного участка профильного донышка углубления могут быть выполнены выступы, каждый из которых частично перекрывает желоб.
Выполнение указанных выступов на профильном донышке углубления повышает надежность фиксации носика прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении.
Призматическое тело вкладыша в нижней части может быть выполнено с расширенным прямолинейным участком для увеличения площади контактирования вкладыша с торцевым краем подошвы рельса.
Ниже приводится описание вкладыша опорного изолирующего промежуточного упругого рельсового скрепления заявляемого со ссылкой на чертежи, на которых показано:
Перечень фигур
Фиг. 1а - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, решение по прототипу, исходное положение упругой клеммы.
Фиг. 1б-1д - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, решение по прототипу, промежуточные положения упругой клеммы в процессе ее монтажа.
Фиг. 1е - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, решение по прототипу, рабочее положение упругой клеммы.
Фиг. 2 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, вид сбоку.
Фиг. 3 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, вид сверху.
Фиг. 4 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, вид с внутренней стороны.
Фиг. 5 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, пример выполнения прямолинейного участка донышка по всей длине желоба.
Фиг. 6 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, пример выполнения донышка с выступом, полностью перекрывающим желоб со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб.
Фиг. 7 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, пример выполнения донышка с выступом, полностью перекрывающим желоб со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб, и с выступом на противоположной стороне прямолинейного участка, который частично перекрывает желоб.
Фиг. 8 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, пример выполнения донышка с выступами на противоположных концах прямолинейного участка, каждый из которых частично перекрывает желоб.
Фиг. 9а - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, заявляемое решение, исходное положение упругой клеммы.
Фиг. 9б-9д - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, заявляемое решение, промежуточные положения упругой клеммы в процессе ее монтажа.
Фиг. 9е - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, заявляемое решение, рабочее положение упругой клеммы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления включает:
- призматическое тело 1 с внешней опорной поверхностью 2, выполненной с возможностью контактирования с головкой анкера (не показана), и с внутренней опорной поверхностью 3, выполненной с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса (не показана);
- выступ 4, который выполнен на внешний опорной поверхности 2 призматического тела 1 с возможностью его размещения в соответствующем пазу головки анкера (не показана);
- полку 5, выполненную на внутренней опорной поверхности 3 призматического тела 1, нижняя поверхность 6 которой выполнена плоской и наклонной с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса (не показана), а на верхней поверхности 7 полки 5 выполнено углубления 8 с профильным донышком 9, продольная ось 10 которого параллельна внутренней поверхности 3 призматического тела 1 с возможностью ввода и размещения в указанном углублении 8 носика прижимной петли упругой клеммы (не показана) в ее рабочем положении.
Призматическое тело 1 вкладыша в нижней части выполнено с расширенным участком 11 для увеличения площади контактирования внутренней опорной поверхности 3 вкладыша с торцевым краем подошвы рельса (рис. 2-4).
Углубление 8 выполнено в виде желоба 12, открытого со стороны ввода в желоб 12 носика прижимной петли упругой клеммы, а профильное донышко 9 углубления 8 выполнено с прямолинейным участком 13 вдоль продольной оси 10 углубления 8.
Профильное донышко 9 углубления 8 может иметь различное исполнение.
Так, прямолинейный участок 13 профильного донышка 9 может быть выполнен по всей длине желоба 12 (фиг. 5).
На прямолинейном участке 13 профильного донышка 9 со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб 12 может быть выполнен выступ 14, полностью перекрывающий желоб 12 (фиг. 6).
На прямолинейном участке 13 профильного донышка 9 со стороны, противоположной вводу носика прижимной петли упругой клеммы в желоб 12 может быть выполнен выступ 14, полностью перекрывающий желоб 12, а также выступ 15 со стороны ввода носика прижимной петли упругой клеммы в желоб 12, частично перекрывающий желоб 12 (фиг. 7).
На противоположных концах прямолинейного участка 13 профильного донышка 9 могут быть выполнены выступы 16, 17, каждый из которых частично перекрывает желоб 12 (фиг. 8).
Процесс монтажа упругой клеммы в промежуточном рельсовом скреплении с использованием заявляемого вкладыша схематично показан на фиг. 9а-9е.
Призматическое тело 1 вкладыша размещают между головкой анкера и подошвой рельса (не показаны). Внешняя опорная поверхность 2 призматического тела 1 контактирует с соответствующей поверхностью головки анкера. Внутренняя опорная поверхность 3 призматического тела 1 расширенным участком 11 контактирует с торцевым краем подошвы рельса. Выступ 4 на внешней опорной поверхности 2 призматического тела 1 расположен в соответствующем пазу головки анкера. Нижняя поверхность 6 полки 5 контактирует с верхней поверхностью подошвы рельса.
В исходном положении упругой клеммы (фиг. 9а) один из прямолинейных концевых участков упругой клеммы вставлен в одно из направляющих отверстий (закрытое отверстие) головки анкера. Второй (свободный) прямолинейная концевой участок упругой клеммы контактирует с поверхностью L головки анкера в точке А, носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б не контактирует с поверхностью N полки вкладыша в точке В.
В промежуточном положении упругой клеммы (фиг. 9б) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит и копирует поверхность L головки анкера в точке А, а носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б первоначально касается поверхности N полки вкладыша в точке В. Точки Б и В совпадают.
В следующих промежуточных положениях упругой клеммы (фиг. 9в-9д) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы скользит по поверхности L головки анкера в точке А, а носик прижимной петли упругой клеммы в точке Б скользит по поверхности N профильного донышка углубления в точке В. Точки Б и В совпадают.
В рабочем положении упругой клеммы (фиг. 9е) свободный прямолинейный концевой участок упругой клеммы расположен в открытом направляющем отверстии головки анкера, а носик прижимной петли упругой клеммы размещен в углублении на верхней поверхности полки вкладыша.
8
7
9
8
10
9
11
10
8
7
9
8
10
9
11
10
12
7
8
7
9
8
10
9
11
10
12
11
В процессе указанного проворачивания упругой клеммы угол наклона а, который образован между линией, проходящей через центры прямолинейных концевых участков упругой клеммы, и линией, проходящей через центры направляющих отверстий в головке анкера, уменьшается, то есть α<α, α<α; α<α, α<α, α12=0. Расстояние между прямолинейными концевыми участками упругой клеммы при этом увеличивается, а именно a>a; a>a; a>a; a>a; a=a. Одновременно также увеличивается расстояние между прижимной петлей и прямолинейными концевыми участками упругой клеммы, то есть b=b; b>b; b>b; b>b; b>b. Указанные особенности деформирования упругой клеммы в процессе ее монтажа показаны на фиг. 9а-9е.
1
7
2
8
3
9
4
10
5
11
6
12
9
3
10
4
11
5
12
6
Величины деформаций упругой клеммы в результате увеличения расстояния между двумя прямолинейными концевыми участками упругой клеммы в процессе ее монтажа в решении по прототипу и в заявляемом решении одинаковы (a=a; a=a; a=a; a=a; a=a; a=a). Сравнение величин деформаций упругой клеммы в результате увеличении расстояния между носиком прижимной петли и плоскостью, образованной двумя прямолинейными концевыми участками упругой клеммы, в решении по прототипу и в заявляемом решении показывает, что указанные деформации в заявляемом решении значительно меньше по сравнению с аналогичными деформациями в решении по прототипу, так как: b<b; b<b; b<b; b<b.
То есть, выполнение вкладыша с признаками заявляемого решения, обеспечивает уменьшение степени деформации упругой клеммы в процессе ее монтажа по сравнению с прототипом. При этом уменьшаются напряжения в критических местах клеммы, что уменьшает вероятность возникновения остаточных деформаций и ухудшения упруго-деформационных свойств клеммы и, как следствие, повышает надежность скрепления рельса со шпалой.