СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА К ОСНОВАНИЮ
METHOD TO FIX RAIL TO BASE

Изобретение относится к системе крепления рельса к основанию, которая при полностью смонтированной системе имеет закрепленный в основании анкер, снабженный резьбовым участком, который при закрепленном в основании анкере свободно выступает над верхней стороной основания.
Системы такого рода используются, например, для крепления рельса к основанию, образованному бетонными плитами или бетонными шпалами. Такие основания, состоящие из не податливых материалов, называются также «жестким полотном железной дороги».
Жесткие полотна нашли применение в области высокоскоростного пассажирского сообщения и тяжелых грузовых перевозок, так как они обеспечивают особенно точное и надежное крепление рельса. Одновременно нагрузка на рельсы может регулироваться сравнительно простым способом так, что достигается оптимальный срок службы. Так величина может точно регулироваться с помощью расположения упругих прокладок между рельсом и соответствующим основанием, чтобы рельс подавался при проезде его рельсовым транспортным средством. При этом перед применяемой системой крепления рельса с одной стороны стоит задача прижимания рельса с помощью надежно препятствующего отрыву усилия. С другой стороны с помощью крепления рельса оказывается противодействие поперечным силам, которые возникают при проезде по рельсу в соответствующей точке крепления.
По причине большого числа крепежных устройств, которые нужны для крепления рельса, крепежные устройства, о которых идет здесь речь, должны не только надежно выдерживать возникающие при эксплуатации нагрузки, но и изготавливаться экономичным образом и легко монтироваться.
Особенно простая система крепления рельса известна под названием "System RN". Она включает наподобие пластинчатой пружины сформированный цельным пружинный элемент с пружинным участком и опорным участком, согнутым вокруг оси, направленной поперек продольной оси пружинного элемента таким образом, что он прилегает к нижней стороне пружинного участка. При этом пружинный участок длиннее опорного участка, так что он с концевым участком свободно выступает над опорным участком.
В полностью смонтированном состоянии данный концевой участок лежит на основании подлежащего креплению, установленного через упругий слой на прочном основании рельса, и оказывает пружинящее упругое, направленное по отношению к прочному основанию пружинящее усилие. Необходимое для этого предварительное натяжение пружинного элемента достигается при этом с помощью того, что в прочное основание ввинчен анкер, пропущенный через сквозные отверстия, сформированные в пружинном участке и опорном участке, и на анкер навинчена гайка, которая через подкладную шайбу воздействует на верхнюю сторону пружинного элемента, обращенную от прочного основания. Одновременно пружинный элемент со своим изогнутым участком, в котором опорный участок отогнут от пружинного участка, находится в сформированной в прочном основании канавке, которая простирается параллельно подлежащему креплению рельсу. Таким образом, пружинный элемент должен быть защищен от непроизвольного изменения длины.
Преимущество представленной выше системы крепления заключается в том, что для нее нужно только очень небольшое количество очень просто формируемых конструктивных элементов для крепления рельса. Однако практический опыт показал, что эти конструктивные элементы больше не удовлетворяют нагрузкам, возникающим при современном высокоскоростном пассажирском сообщении или грузовых перевозках. Так, например, анкера подвержены высоким поперечным силам, которые вызывают быстро прогрессирующий износ в области сквозных отверстий пружинного элемента и которые могут привести к разрушению анкера. Также при этих нагрузках в области канавки, обеспечивающей продольную фиксацию, наблюдается повышенный абразивный износ, в результате которого уже после относительно короткого времени применения надлежащая препятствующая вращению посадка пружинного элемента не может больше обеспечиваться.
Другая система крепления рельса названного вида описана в опубликованной заявителем брошюре "Schiene-Befestigungs-Systeme fur Betonschwelle - System W-14" Также при этой системе подлежащий креплению рельс через упругую прокладку установлен непосредственно на прочном основании. По бокам рельс направляется при этом с помощью угловых направляющих пластин, которые соответственно попарно между собой образуют точно ориентированный канал, в котором располагается соответствующий рельс. Действующие на рельс силы через угловые направляющие пластины направляются непосредственно в основание, несущее рельсы. Для этого на соответствующем основании для каждой из угловых направляющих пластин образован выступ, на который опирается предназначенная угловая направляющая пластина.
При системе W14 на угловой направляющей пластине установлена имеющая форму W прижимная деталь, которая в полностью смонтированном состоянии свободными концевыми участками своих пружинных консолей давит на свободную верхнюю сторону основания подлежащего креплению рельса. На ее свободном концевом участке соответственно противоположном, изогнутом и опертом на угловую направляющую пластину опорном участке пружинные консоли прижимной детали переходят в центральную петлю, которая с помощью натяжного винта прикреплена с натяжением к прочному основанию. U-образная центральная петля прижимной детали охватывает натяжной винт. При этом ее плечи располагаются таким образом, что прижимная деталь при уже предварительно смонтированном, создающем уменьшенное прижимное усилие натяжном винте из положения предварительного монтажа, в котором свободные концевые участки пружинных консолей прижимной детали располагаются на канавке, простирающейся параллельно подлежащему монтажу рельсу, и ее опорные участки располагаются на поверхности, предназначенной для соответствующего выступа прочного основания, может смещаться в монтажном положении, при котором пружинные консоли воздействуют на основание рельса, и опорные участки прижимной детали располагаются в выемке, как правило, имеющей форму канавки, для этого сформированной в угловой направляющей пластине.
Преимущество замысла системы W14 крепления рельса, базирующегося на угловой направляющей пластине, и сравнимых систем заключается в том, что анкера, необходимые для натяжения прижимной детали, могут устанавливаться значительно свободными от поперечных сил, так что при незначительном износе и минимальной опасности разрыва обеспечивается длительное надежное опирание рельса. Правда, недостатком является то, что для используемой в известной системе прижимной детали требуется больше конструктивного пространства сравнимого с системой RN, а также нужны натяжные винты большой длины, чтобы при простом монтаже иметь возможность натяжения прижимной детали. Также для надлежащего функционирования системы W1 и имеющих подобную конструкцию систем необходимо, чтобы на прочном основании был образован соответственно опорный выступ, через который поперечные силы, воспринимаемые угловой направляющей пластиной, направлялись бы на прочное основание.
В связи с этим задача предлагаемого изобретения состоит в создании изготавливаемой без значительных затрат системы крепления рельса, которая может просто монтироваться и при минимизированной потребности в конструктивном пространстве продолжительно обеспечивает более значительные прижимные силы, чем это имеет место, например, в случае системы RN.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью разработанной согласно пункту 1 формулы изобретения системы для крепления рельса. Предпочтительные варианты исполнения этой системы приводятся в зависимых пунктах формулы изобретения, относящихся к пункту 1.
Предложенная согласно изобретению система для крепления рельса к основанию включает в соответствии с уровнем техники анкер, закрепленный при полностью смонтированной системе в основании. Этот анкер имеет резьбовой участок, который у закрепленного в основании анкера свободно выступает над верхней стороной основания.
Одновременно предложенная согласно изобретению система включает изготовленную цельной прижимную деталь, которая имеет центральную петлю и, по меньшей мере, одну примыкающую к центральной петле пружинную консоль, причем центральная петля имеет два проходящих параллельно на расстоянии друг к другу плеча, ограничивающих пространство, в котором при полностью смонтированной системе располагается резьбовой участок анкера. Эта пружинная консоль при полностью смонтированной системе со своим свободным концевым участком, предназначенным рельсу, оказывает пружинящее прижимное усилие на основание подлежащего креплению рельса.
Наконец, предложенная согласно изобретению система включает также гайку, навинчиваемую на резьбовой участок анкера, и при полностью смонтированной системе воздействующую на центральную петлю прижимной детали, прижимая с натяжением к основанию прижимную деталь.
Согласно изобретению теперь эта гайка на своей нижней стороне, предназначенной центральной петле прижимной детали, имеет удлинение. Это удлинение имеет форму идущего по окружности выступа, который при полностью смонтированной системе входит с зацеплением в пространство, ограниченное сбоку плечами центральной петли, и при этом с геометрическим замыканием прилегает к внутренним сторонам плечей центральной петли. Одновременно проходящий по окружности выступ имеет внутреннюю резьбу, которая соответствует резьбе резьбового участка анкера.
Благодаря наличию согласно изобретению удлинительного выступа на гайке, предусмотренной для натяжения прижимной детали, во-первых, длина, через которую при монтаже предложенной согласно изобретению системы создается соединение с силовым и геометрическим замыканием между гайкой и резьбовым участком анкера, увеличена на высоту выступа по сравнению с гайкой, которая соответственно обычно применяемым для натяжения прижимной детали гайкам, действует на центральную петлю прижимной детали только своей ровной торцевой поверхностью, при необходимости через подкладную шайбу.
Во-вторых, благодаря формообразованию удлинительного выступа предусмотренной согласно изобретению гайки, соответствующего форме плечей центральной петли прижимной детали обеспечено, что центральная петля также постоянно надежно находится под высокими нагрузками, возникающими в процессе эксплуатации.
Благодаря этой предложенной согласно изобретению конструкции гайки, имеющейся в предложенной согласно изобретению системе таким образом возможно крепить прижимную деталь, сформированную по образцу обычных захватов, на анкере, который теперь сравнительно коротким участком выступает над верхней стороной прочного основания, на котором должен быть закреплен рельс. Соответственно этому предложенная согласно изобретению система в полностью смонтированном состоянии требует меньших затрат на обслуживание.
Благодаря особенному качеству гайки, имеющейся в предложенной согласно изобретению системе крепления, обеспечивать также на коротком отрезке анкера надежное натяжение прижимной детали, можно использовать предложенную согласно изобретению систему, в частности, также при применении анкеров, которые берут свое начало от имеющихся прежде, например, подлежащих замене систем крепления, и должны оставаться в соответствующем основании.
Особенно надежный упор прижимной детали может достигаться в соответствующем положении крепления благодаря тому, что на выступе гайки сформирован желобок, форма поперечного сечения которого так подобрана к форме окружающей поверхности центральной петли прижимной детали, вступающей с ним контакт, что центральная петля в области контакта прилегает к выступу с геометрическим замыканием. Если, например, прижимная деталь согнута из проволочного материала, в основном, имеющем поперечное сечение в форме круга, то для этой цели форма поперечного сечения желобка, сформированного в выступе гайки, образована в форме дуги окружности.
Чтобы сделать возможным простой монтаж с помощью обычных, в частности, автоматически работающих монтажных устройств, гайка должна иметь головной участок, на котором образованы рабочие поверхности для монтажного инструмента.
Посредством того, что длина плечей центральной петли прижимной детали и длина, по меньшей мере, одной пружинной консоли прижимной детали подогнаны так, что, если смотреть сверху, центральная петля выступает за концевой участок пружинной консоли прижимной детали, обеспечено, что центральная петля прижимной детали в полностью смонтированном состоянии выступает над основанием рельса. Таким образом, центральная петля может служить в качестве предохранительного устройства против подъема основания рельса.
Надежная передача прижимной силы, действующей от пружинных консолей на основание рельса, может достигаться благодаря тому, что концевой участок пружинной консоли отгибается известным образом в направлении центральной петли прижимной детали.
Точно также обычным образом также при предложенной согласно изобретению системе пружинная консоль прижимной детали может в опорном участке переходить в центральную петлю прижимной детали. Посредством того, что опорный участок в виде дуги проходит в направлении от центральной петли прижимной детали и лежит в той же самой плоскости, что и плечи центральной петли прижимной детали, конструктивная высота системы в полностью смонтированном состоянии может еще больше уменьшаться.
Особенно предпочтительно предложенное согласно изобретению исполнение системы крепления может использоваться в том случае, если прижимная деталь имеет две пружинные консоли, одна из которых присоединена к одному плечу и другая присоединена к другому плечу центральной петли прижимной детали. В этом случае прижимная деталь образует W-образную форму, так что достигается равномерная нагрузка всех конструктивных элементов системы крепления.
Особенно предпочтительное и удовлетворяющее практике исполнение предложенной согласно изобретению системы крепления отличается тем, что она включает угловую направляющую пластину, которая предусмотрена для установки на основании и которая на своей свободной в монтажном положении верхней стороне имеет направляющие элементы для установки прижимной детали. Если в основании, на котором должен крепиться рельс, имеется соответствующее углубление, угловая направляющая пластина на своей предназначенной основанию нижней стороне может иметь выступ, чтобы входить в зацепление с этим углублением и таким образом с геометрическим замыканием осуществлять фиксацию положения угловой направляющей пластины в ее смонтированном положении. Электрическая изоляция системы крепления при этом может обеспечиваться благодаря тому, что угловая направляющая пластина состоит из изолирующего материала. Для той же цели предложенная согласно изобретению система крепления включает изолирующий элемент, изготовленный из электроизолирующего материала, который имеет приемное приспособление для концевого участка, по меньшей мере, одной пружинной консоли прижимной детали и который укладывается между данным концевым участком и подлежащим креплению рельсом.
Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью чертежа, представляющего пример осуществления, где соответственно схематически показывают:
фиг.1 - крепление рельса, вид сверху,
фиг.2 - разрез по креплению по линии Х-Х, показанной на фиг.1,
фиг.3 - гайка, предназначенная для системы крепления рельса, вид сбоку,
фиг.4 - гайка в продольном разрезе,
фиг.5 - гайка вид сверху,
фиг.6 - прижимная деталь, предназначенная для системы крепления рельса, вид сверху,
фиг.7 - прижимная деталь в разрезе по линии Y-Y на фиг.6.
Крепление В рельса S к прочному основанию U, выполненному из бетонных шпал, образовано двумя системами 1, 2.
Каждая из систем 1, 2 для крепления рельса S включает прижимную деталь 3, угловую направляющую пластину 4, крепежные анкера 5, изолирующее устройство 6 и навинченную на крепежный анкер 5 гайку 7.
Угловая направляющая пластина 4 изготовлена из не проводящего электрический ток синтетического материала и имеет соответственно сквозное отверстие для крепежного анкера 5. На своей нижней стороне, соединенной с прочным основанием U, угловая направляющая пластина 4 имеет выступ 8, который простирается параллельно опорной поверхности 10 угловой пластины 4, прилегающей к основанию 9 рельса и параллельно рельсу S. Форма выступа 8 соответствует форме канавки 11, которая сформирована в верхней стороне основания U, предназначенной для угловой направляющей пластины 4. Таким образом, выступ 8 угловой направляющей пластины 4 входит в зацепление с геометрическим замыканием с канавкой 11, так что она в своем монтажном положении предохранена от поворота вокруг оси вращения располагающейся на поверхности 12. Одновременно через выступ 8 в прочное основание направляются поперечные силы, которые при проезде по рельсу S воспринимаются угловой направляющей пластиной 4.
На верхней стороне угловой направляющей пластины 4 сформированы направляющие элементы 13, которые в полностью смонтированном положении обеспечивают положение прижимной детали 3.
W-образно изогнутая цельной из пружинящего проволочного материала прижимная деталь 3 имеет центральную петлю 15 с двумя параллельно простирающимися плечами 15, 16, которые между собой ограничивают пространство 17. Плечи 15, 16 на своем конце соединены друг с другом изогнутым на 180° основным участком 18 центральной петли 14. На своем другом конце плечи 15, 16 переходят соответственно в опорные участки 19, 20, простирающиеся в той же самой плоскости Е, что и плечи 15, 16.
К опорным участкам 19, 20 присоединяются соответственно пружинные консоли 21, 22, которые соответственно в участке 23, 24 дуги, простирающемся параллельно плечам 15, 16 центральной петли 14 переходят соответственно в концевой участок 23, 24, который отгибается от соответствующего участка 23, 24 дуги в направлении центральной петли 14. В полностью смонтированном положении концевые участки 25, 26 находятся соответственно в приемном приспособлении изготовленной в форме пластины из не проводящего электрический ток синтетического материала изолирующего устройства 6 и воздействуют через изолирующее устройство 6 на верхнюю сторону основания 9 рельса.
Измеренная при виде сверху длина L1 пружинных консолей 21, 22 при этом на небольшой отрезок меньше длины L2 центральной петли 14, так что центральный участок 14, если смотреть сверху или смотреть сбоку, на незначительную длину выступает за концевые участки 25, 26.
Гайка 7 имеет головной участок 28, снабженный традиционно сформированным наружным шестигранником 27, на нижней стороне которого сформировано удлинение в форме идущего по окружности выступа 29. Внутренняя резьба 30 гайки 7 при этом простирается по всей высоте головного участка 28 и выступа 29. На наружной стороне выступа 29 сформирован идущий по окружности желобок К. Форма поперечного сечения желобка описана дугой окружности, радиус Rk которой соответствует наружному радиусу Ra имеющих в поперечном сечении форму круга плечей 15, 16. Одновременно наименьший диаметр D выступа 29 соответствует наименьшему расстоянию между плечами, так что гайка 7 может устанавливаться на центральную петлю 14 и при этом с геометрическим замыканием контактировать с плечами 15, 16. При этом выступ 29 входит в зацепление с пространством 17, ограниченном сбоку плечами 15, 16.
В прочном основании U установлен дюбель 31 из синтетического материала, в который соответственно ввинчен анкер 5. Каждый анкер 5 имеет резьбовой участок 32, которым анкер 5 выступает над верхней стороной прочного основания U. Длина L3 резьбового участка 32 при этом определена с тем ограничением, что резьбовой участок 32 не выступает над соответствующей прижимной деталью 3. Наружная резьба резьбового участка 32 соответствует внутренней резьбе 30 гайки 7.
Для монтажа системы 1, 2 при уже установленных в прочном основании анкерах 5 первоначально на прочное основание укладывается соответствующая угловая направляющая пластина 4, так что ее выступ 8 входит в зацепление с предназначенной ему канавкой 11. Анкер 5 проходит при этом своими резьбовыми участками 32 через сформированное для них в угловой направляющей пластине 4 сквозное отверстие. Затем устанавливается соответствующая прижимная деталь 3 на предназначенную ей угловую направляющую пластину 4. При этом резьбовой участок 32 анкера 5 входит в пространство 17, ограниченное плечами 15, 16 центральной петли 14. При этом концевые участки 25, 26 соответствующей прижимной детали 3 опираются на соответствующее изолирующее устройство 6 и через него на соответствующую сторону основания 9 рельса. Затем соответственно гайка 7 навинчивается на предназначенный ей резьбовой участок 32. При этом сначала входит в зацепление расположенный в выступе 29 участок внутренней резьбы 30 гайки 7 с наружной резьбой резьбового участка 32 анкера 5. Благодаря дальнейшему затягиванию гайки 7 центральная петля 14 затем прижимается к угловой направляющей пластине 4 и с этим при продолжении затягивания к прочному основанию U. В полностью затянутом состоянии геометрическое замыкание между центральной петлей 14 и выступом 29 гайки предохраняет прижимную деталь 3 от бокового смещения. Одновременно внутренняя резьба 30 гайки 7 при достижении длины, достаточной для передачи усилия натяжения, входит в зацепление с наружной резьбой резьбового участка 32.
В случае необходимости также возможно производить предварительный монтаж систем 1, 2. Для этого прижимные детали 3 устанавливаются заранее в оттянутое по отношению к рельсу S положение и затем соответствующие гайки натягиваются так, что прижимные детали остаются в их заранее установленном положении. Затем рельсы устанавливаются в пространство, ограниченное сбоку угловыми направляющими пластинами 4. После этого прижимные детали 3 сдвигаются в направлении рельса S, пока не достигнут позиций, характерных для окончания монтажа и гайки могут затягиваться так сильно, что прижимные детали будут оказывать требуемое прижимное усилие на рельс S.
Перечень позиций
1, 2. Системы крепления рельса S
3. Прижимная деталь
4. Угловая направляющая пластина
5. Анкер
6. Изолирующее устройство
7. Гайка
8. Выступ
9. Основание рельса
10. Опорная поверхность
11. Канавка
12. Верхняя сторона
13. Направляющие элементы
14. Центральная петля
15. 16 Ножка центральной петли 14
17 Пространство, ограниченное сбоку ножками 15, 16
18 Основной участок центральной петли 14
19, 20 Опорный участок центральной петли 14
21, 22 Пружинные консоли центральной петли 14
23, 23 Участок дуги пружинных консолей 21, 22
25, 26 Концевые участки пружинных консолей 21, 22
27 Наружный шестигранник головного участка 28 гайки 7
28 Головной участок гайки 7
29 Выступ гайки 7
30 Внутренняя резьба гайки 7
31 Дюбель из синтетического материала
32 Резьбовой участок анкера 5
А Наименьшее расстояние между ножками 15, 16 центральной петли 14
В Крепление рельса S
D Наименьший диаметр выступа 29
К Желобок, сформированный на выступе 29
L1 Длина пружинящих консолей 21, 22
L2 Длина центрального участка 14
L3 Длина резьбового участка 32
Ra Наружный радиус ножки 15, 16
Rk Радиус желобка К
S Рельс
U Основание.