НАШПАЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА ПРОМЕЖУТОЧНОГО РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к строительству железных дорог, а именно к конструкциям элементов верхнего строения пути.
Известна конструкция нашпальной прокладки промежуточного рельсового скрепления (RU №2391455, Е01В 9/68, 10.06.2010 г.), изготовленная в виде прямоугольной пластины, содержащая плоское основание, предназначенное для опирания на верхнюю постель деревянной шпалы, поверхность для крепления на ней рельсовой подкладки и отверстия под прикрепители, предназначенные для соединения со шпалой рельса, подкладки и самой прокладки общими костылями. Функциональное назначение прокладки заключается в снижении интенсивности износа древесины под прокладкой и продления срока службы шпалы. В данной конструкции это достигается за счет упругости полимерного материала, отделяющего подкладку от шпалы. В условиях нагрузок подвижного состава, обращающегося на дорогах общего пользования, полимерные прокладки обеспечивают существенный эффект в снижении уровня динамического взаимодействия между колесами поездов и подрельсовым основанием и поэтому находят широкое распространение на магистральном рельсовом транспорте. Но на заводских железных дорогах, в частности на путях движения технологического подвижного состава с осевыми нагрузками, в 2-2,5 раза превышающими нагрузки локомотивов и вагонов общей сети железных дорог, полимерные прокладки быстро изнашиваются, и шпала становится незащищенной от высоких поездных нагрузок.
Таким образом, к недостаткам конструкции, ограничивающим ее область применения, следует отнести сравнительно невысокие физико-механические характеристики прочности и износостойкости материала, из которого она выполнена.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция нашпальной прокладки промежуточного рельсового скрепления (RU 2340716, Е01В 3/02, 10.12.2008), изготовленная в виде прямоугольной металлической пластины, содержащая плоское основание, предназначенное для опирания на верхнюю постель деревянной шпалы, поверхность для крепления на ней двух рельсовых подкладок и отверстия под прикрепители, предназначенные для соединения со шпалой рельсов, подкладок и самой прокладки общими костылями. Металлическая прокладка обладает более высокой прочностью, износостойкостью и долговечностью. Ее длина распространяется почти на всю длину шпалы, прокладка воспринимает нагрузку от двух рельсов и распределяет ее на большую площадь опирания, поэтому напряжения, сжатия на поверхности шпалы минимальны. Это создает существенные предпосылки для снижения интенсивности износа древесины и увеличения продолжительности работы шпал в пути. Однако резервы повышения сроков службы деревянных шпал и в этой конструкции задействованы не полностью. В частности, в прокладке предусмотрено только 6 отверстий для костылей, каждый из которых должен крепить одновременно к шпале не только ее, но и подошву рельса вместе с подкладкой. Но известно, что в процессе эксплуатации пути происходит наддергивание костылей подошвой рельса, и при проходе колес по рельсу между прокладкой и постелью шпалы, то образуется, то исчезает зазор. Под действием вибраций рельса прокладка совершает не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения вдоль и поперек пути, стирая поверхность древесины и срезая ее годичные слои своими кромками. Это ускоряет износ шпалы.
Поскольку ширина прокладки, принятой за прототип, принимается равной ширине рельсовой подкладки, которая меньше ширины постели новой шпалы, износ поверхности шпалы происходит с образованием углубления в ее поверхности. После каждого дождя углубление заполняется водой, так как его стенки препятствуют ее оттоку. Вода постоянно впитывается в древесину, повышая ее влажность, что снижает прочность и износостойкость в зоне, которая подвергается износу.
Недостаток конструкции заключается в том, что, способствуя повышению влажности древесины в зоне взаимодействия прокладки с верхней постелью шпалы, она не обеспечивает необходимых условий для минимизации интенсивности износа древесины, то есть не полностью соответствует своему назначению.
При разработке полезной модели решалась задача создания нашпальной прокладки такой конструкции, которая снижала бы влияние негативных эксплуатационных и природных факторов на сроки службы деревянных шпал, работающих в условиях повышенных осевых нагрузок.
Технический результат достигается тем, что нашпальная прокладка промежуточного рельсового скрепления, изготовленная в виде прямоугольной металлической пластины, содержащая плоское основание, предназначенное для опирания на верхнюю постель деревянной шпалы, поверхность для крепления на ней двух рельсовых подкладок и отверстия под прикрепители, предназначенные для соединения со шпалой рельсов, подкладок и самой прокладки общими костылями, снабжена двумя дополнительными отверстиями, расположенными вблизи ее торцов и предназначенными для установки прикрепителей, взаимодействующих только с прокладкой, ширина которой выполнена не менее ширины верхней постели предельно изношенной шпалы.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется с помощью чертежей.
Фиг.1 Общий вид прокладки в плане
Фиг.2 Положение в поперечном сечении прокладки конструкции прототипа
Фиг.3 Положение в поперечном сечении прокладки предлагаемой конструкции
На плане прокладки 1 пунктиром показано положение под ней шпалы 2, а на ней подкладок 3 и рельсов 4.
п
н
и
Нашпальная прокладка 1 промежуточного рельсового скрепления изготовлена в виде прямоугольной металлической пластины размером в плане L×A и толщиной t. Ее плоское основание 5 предназначено для опирания прокладки на верхнюю постель 6 деревянной шпалы 2, а поверхность 7 - для крепления на ней двух рельсовых подкладок 3. В прокладке 1 выполнено 6 отверстий 8-13 под прикрепители, предназначенные для соединения со шпалой 2 рельсов 4, подкладок 3 и самой прокладки 1 общими костылями (на фиг. не показаны). Для того, чтобы предотвратить перемещения прокладки 1 относительно верхней постели 6, связанные с наддергиванием костылей, прокладка снабжена двумя дополнительными отверстиями 14, 15 для установки костылей, которые не подвергаются наддергиванию, так как не вступают в контакт ни с рельсом 4, ни с подкладкой 3, а взаимодействуют только с самой прокладкой 1, надежно прижимая ее к шпале 2 на протяжении всего периода эксплуатации. При отсутствии абразивного эффекта, который возникает только при условии взаимного перемещения трущихся поверхностей, интенсивность износа древесины снижается более чем вдове. Опыт эксплуатации связных полос и стяжек, выполненных из металлических пластин, опирающихся на поверхность шпалы 2, показал, что наиболее интенсивно резонируют с вибрацией подвижного состава концевые их участки, выходящие за пределы колеи. Поэтому дополнительные отверстия 14, 15 под прикрепители должны устраиваться вблизи торцов 16 прокладки 1. Конструкцией прототипа предусмотрена ширина пластины прокладки 1 не менее ширины подкладки 3. На фиг.2 показано, что в указанный диапазон возможных размеров входит ширина прокладки, которая больше ширины подкладки b, но меньше ширины b верхней постели 6 новой (неизношенной) шпалы 2. Под такой прокладкой 1 износ древесины будет идти с образованием углубления 17 прямоугольной формы, повторяющей форму самой прокладки 1, и ограниченной со всех сторон вертикальными стенками 18, которые будут удерживать воду атмосферных осадков. Частично вода будет испаряться, но основная ее часть будет впитываться в стенки 18 и дно 19 углубления 17, повышая влажность древесины и снижая ее сопротивляемость износу. Чтобы на всем протяжении работы шпалы 2 в пути на ее верхней постели 6 не образовывалось таких углублений 17, ширина А прокладки 1 должна быть не менее ширины b постели 19 предельно изношенной шпалы 2.
Устройство работает следующим образом.
и
В связи с отсутствием горизонтальных перемещений основания 5 прокладки 1 относительно верхней постели 6 шпалы 2 сводится к минимуму главный компонент износа древесины, заключающийся в истирании ее поверхности контакта и срезе годичных слоев кромками прокладки 1. А отсутствие стенок 18, удерживающих воду на верхней постели 19 шпалы 2 предотвратит процесс снижения прочности и износостойкости древесины из-за ее переувлажнения в зоне износа шпалы 2. Под действием циклических вертикальных нагрузок от колес, проходящих над сечением каждой шпалы 2, вода даже будет выдавливаться из годичных слоев древесины и беспрепятственно стекать по скосам 20 шпалы 2 в балластную призму. Чтобы этот процесс не прекращался вплоть до изъятия шпалы 2 из пути, необходимо, чтобы на протяжении всего срока работы шпалы 2 прокладки перекрывала собой всю ее ширину по верху. Ширину b верхней постели 6 предельно изношенной шпалы 2 определяется по формуле. По фиг.3:
и
н
b=b+2•Д•tgφ,
н
где b - ширина верхней постели 6 новой шпалы 2;
Д - допуск на износ древесины шпалы 2 под подкладкой;
φ - угол наклона к вертикали скоса 20.
Таким образом, возможность изготовления предлагаемой конструкции нашпальной прокладки, обеспечивающей увеличение срока службы деревянной шпалы, по меньшей мере в два раза, не может вызывать сомнений.