Узел рельсового скрепления

Полезная модель относится к устройствам для крепления железнодорожных рельсов к железобетонному основанию и предназначена для использования в путевом хозяйстве метрополитенов, магистрального и промышленного транспорта.
Известно анкерное рельсовое скрепление, содержащее прижимную клемму, опирающуюся на подошву рельса через промежуточный элемент и анкер, жестко закрепленный в подрельсовом основании и выполненный с пазами для закрепления концевых частей клеммы, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен клиновидной формы, на боковой поверхности которого выполнен желоб для опирания средней части клеммы (RU60085U1, опубликовано 10.01.2007).
Также известно анкерное рельсовое скрепление железнодорожного пути, содержащее анкер, нижняя часть которого забетонирована в подрельсовом основании, а верхняя часть имеет головки с двумя клеммными узлами, закрепляющими подошву рельса, установленного на амортизирующей прокладке в подрельсовой площадке основания, при этом средняя часть анкера жестко соединяет два клеммных узла двумя симметрично расположенными криволинейными участками, а границей бетонирования анкера является основание головок (патент RU2190720C2, опубликован 10.10.2002).
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является рельсовое скрепление, включающее анкер, подрельсовую прокладку, клемму пружинную с прижимным участком и изолятор, содержащий опорный участок, опирающийся на полку подошвы рельса, и боковой упор, одним торцом опирающийся на боковую поверхность подошвы рельса, а противоположным торцом опирающийся на головку анкера, при этом внутренняя сторона опорного участка изолятора выполнена под углом, на наружной стороне опорного участка выполнен паз с возможностью установки прижимного участка клеммы пружинной, а на торце бокового упора, опирающегося на головку анкера, расположен выступ с возможностью размещения его в пазу головки анкера (патент RU185122U1, опубликовано 22.11.2018).
Недостатки известных решений заключаются в  недостаточной для надежного прижима площади контакта анкера и рельса через изолятор, а точечные напряжения в материале изолятора со стороны свободных концов пружинной клеммы, при установке ее в рабочее положение, и со стороны прижимной части клеммы, повышают износ материала изолятора. Так как при указанных воздействиях площадь взаимодействия клеммы через изолятор уменьшается, то и не создается достаточного сопротивления сдвигу рельса при колебаниях, возникающих при движении по рельсам подвижного состава.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым устройством, заключается в повышении надежности крепления железнодорожного рельса к шпале и повышении  продольного сопротивления сдвигу при движении по нему подвижного состава.
Поставленная задача решается увеличением площади контактного взаимодействия элементов рельсового скрепления.
Техническим результатом патентуемой полезной модели является повышение прочностных характеристик взаимодействующих элементов узла рельсового скрепления, за счет снижения точечных кратковременных напряжений в критических участках взаимодействия клеммы, изолятора и анкера, и равномерного распределения нагрузок при эксплуатации, обеспечиваемого увеличением площади контактного взаимодействия изолятора с элементами узла рельсового скрепления и подошвы рельса.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции узла рельсового скрепления, включающего анкер с цельнолитыми головкой и вертикальным хвостовиком, подрельсовую прокладку, клемму пружинную с прижимным участком и изолятор, содержащий горизонтальный опорный участок, опирающийся на полку подошвы рельса, и опорную стенку, одним торцом опирающуюся на боковую поверхность подошвы рельса, а противоположным торцом опирающуюся на головку анкера, при этом внешняя сторона опорного участка изолятора включает боковые скосы и профильное углубление между ними вытянутой формы, в котором установлен плоский прижимной участок клеммы, опорная стенка изолятора на передней грани содержит выступ и установлена в головке анкера с фиксацией посредством соединения выступа с пазом, выполненным в анкере, головка анкера выполнена с двумя посадочными местами в виде сквозных пазов, в которых установлены свободные концы клеммы пружинной, при этом пазы выполнены открытыми по всей длине с плавным продолжением на нижнюю опорную часть головки.
В частном случае осуществления полезной модели вертикальный хвостовик анкера содержит две параллельные вертикальные стенки прямоугольного сечения, связанные поперечными ребрами, в промежутках между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна.
В частном случае осуществления полезной модели внутренняя сторона опорного участка изолятора выполнена под углом.
В частном случае осуществления полезной модели угол наклона внутренней стороны опорного участка изолятора соответствует углу наклона полки подошвы рельса.
В частном случае осуществления полезной модели изолятор выполнен цельнолитым из электроизолирующего материала.
2
Профильное углубление паза удлиненной формы позволяет установить в нем клемму с плоским прижимным участком, за счет чего увеличивается площадь контакта замкнутой части клеммы с полкой рельса через опорный участок изолятора, что в свою очередь повышает надежность удерживания клеммой рельса при его колебаниях при движении по нему состава. Продолжение пазов на опорную площадку нижней части головки анкера позволяет оставить необходимый технологический зазор с учетом колебаний концевых участков прижимного элемента при движении по рельсу подвижного состава. Кроме того, повышению прочностных характеристик способствует увеличение площади контакта изолятора с подошвой рельса (от 2800 до 3200 мм), что также повышает сопротивление продольному сдвигу рельса.
Далее полезная модель поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - вид рельсового скрепления сбоку.
Фиг. 2 - общий вид анкера рельсового скрепления.
Фиг. 3 - общий вид изолятора рельсового скрепления.
Фиг. 4 - общий вид клеммы рельсового скрепления.
Фиг. 5 - общий вид подрельсовой амортизирующей прокладки.
Рельсовое скрепление содержит анкер 1, подрельсовую прокладку 2, клемму пружинную 3 с прижимным плоским участком и изолятор 4, содержащий опорный участок 5, опирающийся на полку 6 подошвы рельса 7, и боковой упор 8, одним торцом 10 опирающийся на боковую поверхность подошвы рельса 7, а противоположным торцом 9 опирающийся на головку анкера 1.
Анкер 1 рельсового скрепления содержит головку и цельнолитой с ней вертикальный хвостовик 16, образованный двумя параллельными вертикальными стенками прямоугольного сечения, связанных поперечными ребрами, в промежутках между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна, головка выполнена с двумя посадочными местами 17 в виде сквозных пазов под свободные концы клеммы пружинной выполненных открытыми по всей длине с плавным продолжением на нижнюю опорную часть головки, и паз 15 под изолятор с одной стороны и верхнюю выемку с другой стороны, в нижней части головки анкера во фронтальной плоскости со стороны паза под изолятор выполнена первая выемка с первым радиусом кривизны, а в нижней части головки анкера во фронтальной плоскости со стороны верхней выемки выполнена вторая выемка со вторым радиусом кривизны.
2
Изолятор 4 содержит боковой упор 8, включающий передний торец 9, опирающийся на головку анкера и содержащий плоский выступ 14 с боковыми стенками, образующими усеченный конус, и боковые скосы, имеющие выемки, переходящие на торец 9 бокового упора 8, опорный горизонтальный участок 5, включающий наружную 12 с боковыми скосами и профильным углублением 13 между ними вытянутой формы, и внутреннюю сторону 11, выполненную скошенной и сопряженной с торцом 10 бокового упора 8, и представляющую собой опорную поверхность, взаимодействующую с полкой подошвы рельса, при этом площадь опорной поверхности составляет от 2800 до 3200 мм.Угол наклона внутренней стороны 11 опорного участка 5 изолятора 4 соответствует углу наклона полки 6 подошвы рельса 7. Изолятор 4 выполнен цельнолитым из электроизолирующего материала.
Пружинная клемма 3 выполнена из стального прутка и содержит внутреннюю, промежуточную и внешнюю ветви, при этом внешняя ветвь прямолинейна и образована на участке от свободных концов, размещаемых в посадочных местах 17 до первого сгиба, а на участке после первого сгиба образована промежуточная ветвь, имеющая форму дуги с первым радиусом кривизны, части прутка которой расширяются в направлении второго сгиба, после второго сгиба образована внутренняя ветвь имеющая форму дуги со вторым радиусом кривизны, участки прутка которой с одной стороны соединены между собой с образованием дугообразного участка, а с другой – выполнены параллельными, расстояние между ними равно расстоянию между прутков в области второго сгиба и превышает расстояние между свободными концами прутка внешней ветви, при этом прижимная поверхность 19 внутренней ветви клеммы выполнена плоской и размещается в углублении 13 изолятора.
Подрельсовая амортизирующая прокладка 2 выполнена из эластичного упругого материала и содержащей рифления в виде круглых выступов по краям подложки и прямоугольных выступов в центральной части подложки, расположенных под углом к оси прокладки в продольном направлении, и четыре выступающих ребра, расположенных по торцам прокладки заподлицо с верхней поверхностью, каждое из которых выполнено в виде прямоугольного треугольника со скошенным наружным углом.
Сборка заявляемого рельсового скрепления осуществляется следующим образом.
Анкеры 1 монолитно встраиваются в бетонную шпалу 18 попарно на каждую сторону шпалы. В промежуток между анкерами на шпале размещается подрельсовая прокладка 2, на которую устанавливается подошва рельса 7. В имеющийся на головке анкера 1 паз 15 вводится выступ 14, имеющийся на торце 9 бокового упора 8 изолятора 4 противоположном опорному участку 5, при этом внутренняя поверхность 11 опорного участка 5 изолятора 4 располагается на полке 6 подошвы рельса 7, а боковой упор 8 изолятора 4 своим торцом 9, противоположным торцу 10, имеющему выступ 14, контактирует с боковой поверхностью подошвы рельса 7. Затем ножки клеммы пружинной 3 вводятся в посадочные места 17, имеющиеся на головке анкера 1 и клемма пружинная 3 переводится в рабочее положение. При этом прижимной участок клеммы пружинной 3 вводится в паз 13, имеющийся на наружной поверхности 12 опорного участка 5 изолятора 4. За счет выполнения длины изолятора 4 равной длине нижней части головки анкера 1 во фронтальной плоскости сечения, увеличивается площадь контакта анкера и рельса, что значительно повышает надежность крепления железнодорожного рельса к шпале.
2
Предлагаемое рельсовое скрепление обладает высокой электрической изоляцией, так как анкер и клемма пружинная электрически изолированы от рельса изолятором. Рельсовое скрепление дает возможность повысить равномерность распределения вертикальных и горизонтальных нагрузок. Но самыми большими преимуществами заявляемого рельсового скрепления являются увеличенная площадь контакта изолятора и подошвы рельса за счет выполнения площади опорной поверхности изолятора от 2800 до 3200 мм, что значительно повышает продольное сопротивление сдвигу рельса в узле рельсового скрепления, а также, выполненный с определенной толщиной боковой упор, позволяющий обеспечить прямолинейность рельсовой нити и отсутствие длинноволновых отклонений на скоростных и высокоскоростных железнодорожных путях и кроме того надежность крепления железнодорожного рельса к шпале в криволинейных участках пути и участках с повышенной грузонапряженностью.
Перечисленные выше факторы является достоинствами и преимуществами предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.