АНКЕРНОЕ РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ С ИЗОЛИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ И НАРЕЛЬСОВАЯ ИЗОЛИРУЮЩАЯ ПРОКЛАДКА АНКЕРНОГО РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначена для прикрепления рельсов к железобетонным, полимербетонным или композитным подрельсовым основаниям, таким как шпалы, брусья, плиты, блоки, лежни и другие, и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах и на подъездных железнодорожных путях промышленных предприятий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому анкерному рельсовому скреплению является промежуточное рельсовое скрепление с изолирующим элементом (варианты), содержащее анкер с направленными вниз хвостовиками, жестко установленный в железобетонной шпале, каждая головка которого имеет два разнесенных вдоль рельса кронштейна, амортизирующую подрельсовую прокладку, расположенную между головками анкера на подрельсовой части шпалы, две пружинные клеммы, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия концевыми усами через регулятор напряжения клеммы с соответствующими кронштейнами головки анкера, скругленными частями - с возможностью опирания на подклеммную подкладку, расположенную на шпале, прямолинейной частью - с возможностью прижатия к рельсу через
нарельсовую изолирующую прокладку, каждая из которых выполнена в виде уголка, в средней части которого имеется выступ, размещенный между кронштейнами головки анкера, при этом каждая нарельсовая изолирующая прокладка, выполненная в виде уголка имеет полки шириной, выбранной в зависимости от толщины и жесткости материала амортизирующей прокладки, таким образом, что обеспечивается контакт торцевой части полки уголка со шпалой только в момент максимального сжатия под воздействием наибольших сил от подвижного состава, либо каждая нарельсовая изолирующая прокладка, выполненная в виде уголка имеет полки толщиной, меньшей расстояния между торцевой частью подошвы рельса и головкой анкера, причем торцевая часть каждой полки уголка выполнена под углом, обеспечивающим контакт одного из ее ребер со шпалой в разгруженном состоянии и поворот уголка при сжатии подрельсовой прокладки при нагрузке от подвижного состава. (RU 2244777, Е01В 9/30, 15,01.2004) /прототип/.
Наиболее близкой к заявляемой нарельсовой изолирующей прокладке является изолирующая прокладка рельсового скрепления, расположенная между подошвой рельса и анкером, выполненная в виде уголка, в которой полки выполнены равновеликими с возможностью поворота в случае износа вертикальной полки в горизонтальное положение. (RU 2190720 С2, 10.10.2002) /прототип/.
Недостатки приведенных аналогов данной конструкции рельсового скрепления и его элемента нарельсовой изолирующей прокладки состоят в том, что при боковых нагрузках в кривых участках пути малого радиуса, где действуют повышенные боковые нагрузки, происходит постепенное смятие вертикальной полки изолирующей прокладки и подошва рельса смещается к внешней головке анкера, в то время как около граней противоположной головки образуется зазор. Далее возможен при динамической нагрузке
случай перекоса и «провала» изолирующей прокладки в углубление в шпале, как правило с внутренней стороны колеи по внутреннему рельсу. При этом полностью прижатая к головке анкера клемма, уже давя больше на вертикальную полку и на выступ в средней части уголка, а не на нарельсовую полку, еще более разворачивает нарельсовую прокладку и «закусывает» ее нарельсовую полку между смещенной подошвой рельса. Если своевременно не устранить данную неисправность путем замены противоположной смятой нарельсовой прокладки, сдвижки рельса и установки нарельсовых прокладок в правильное положение, то возможен излом «закушенной» полки нарельсовой прокладки и высвобождение подошвы рельса из зацепления с клеммой.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно обеспечение надежного прижатия клеммой рельса через нарельсовую изолирующую прокладку при возможных износах и сдвигах нарельсовой изолирующей прокладки в процессе эксплуатации, особенно при действии повышенных боковых нагрузок в кривых участках пути.
Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что анкерное рельсовое скрепление с изолирующим элементом, содержит жестко установленный в подрельсовом основании анкер с направленными вниз хвостовиками и средней частью, объединяющей две выступающие над подрельсовым основанием головки анкера, каждая из которых имеет два разнесенных вдоль рельса кронштейна, амортизирующую подрельсовую прокладку, расположенную между головками анкера на подрельсовой части основания, две пружинные клеммы, надетые на головки анкера и выполненные с возможностью взаимодействия концевыми усами через регулятор напряжения с соответствующими кронштейнами головки анкера, с возможностью опирания нашпальными витками клемм на подклеммную
подкладку, и с возможностью прижатия рельса прямолинейной нарельсовой частью клемм к подрельсовому основанию через нарельсовую изолирующую прокладку, выполненную с облегающими подошву рельса полками, при этом каждая нарельсовая изолирующая прокладка имеет облегающие подошву рельса полки разной длины, и верхнюю вертикальную полку, препятствующую касанию прямолинейной нарельсовой части клеммы головки анкера, а на краю нарельсовой полки выполнено ребро, препятствующее смещению клеммы в сторону рельса, при этом сопряжение нарельсовой полки, как с верхней вертикальной полкой, так и с ребром выполнено по радиусу.
В анкерном рельсовом скреплении нарельсовые изолирующие прокладки имеют различную толщину нижней вертикальной полки, расположенной между боковой гранью подошвы рельса и головкой анкера, в зависимости от регулирования ширины рельсовой колеи.
Нарельсовая изолирующая прокладка анкерного рельсового скрепления содержит облегающие подошву рельса полки, при этом она выполнена в форме трехполочного элемента с облегающими подошву рельса полками - нарельсовой полкой и нижней вертикальной полкой, выполненными разной длины, и верхней вертикальной полкой, препятствующей касанию прямолинейной нарельсовой части клеммы головки анкера, а на краю нарельсовой полки предусмотрено ребро, препятствующее смещению клеммы в сторону рельса.
Для увеличения износостойкости и прочности нарельсовая изолирующая прокладка анкерного рельсового скрепления выполнена многослойной, состоящей из электроизолирующей основы и одной или более металлической обечайки, при обеспечении электроизоляции как между рельсом и анкером, так между рельсом и клеммой.
На верхней вертикальной полке нарельсовой изолирующей прокладки предусмотрен выступ, размещаемый между кронштейнами головки анкера, который препятствует смещению нарельсовой изолирующей прокладки вдоль рельса.
В нарельсовой изолирующей прокладке сопряжение нарельсовой полки, как с верхней вертикальной полкой, так и с ребром выполнено по радиусу, что снижает контактное давление от клеммы.
Для возможности небольшого поворота при нагружении скрепления нарельсовая изолирующая прокладка выполнена с наклонной торцевой частью нижней вертикальной полки.
Для уменьшения износа и облегчения поворота нарельсовая изолирующая прокладка имеет скругление торцевой части нижней вертикальной полки.
На фиг.1 представлено анкерное рельсовое скрепление, вид с торца рельса; на фиг.2 - то же вид с верху; на фиг.3 представлена нарельсовая изолирующая прокладка с дополнительной верхней вертикальной полкой; на фиг.4 и фиг.5 представлены варианты двухслойной нарельсовой изолирующей прокладки с металлической обечайкой и дополнительной верхней вертикальной полкой.
Промежуточное рельсовое скрепление содержит анкер 1 с направленными вниз двумя хвостовиками. Анкер 1 жестко установлен (забетонирован) в подрельсовом основании 2 (шпале). Каждая головка 3 анкера 1, выступающая над подрельсовым основанием 2 имеет два разнесенных вдоль рельса 4 кронштейна 5. Между головками 3 анкера 1 на подрельсовой части основания 2 расположена амортизирующая подрельсовая прокладка 6, на которой расположен рельс 4. Каждая прутковая пружинная клемма 7 располагается вокруг каждой головки 3 анкера 1. Регулятор напряжения 8, имеющий эксцентрично расположенную
ось передает необходимое усилие прижатия на усы пружинной клеммы 7 в зависимости от расстояния до соответствующей грани. Скругленные части клеммы 7 опираются на подклеммную подкладку 9, расположенную на подрельсовом основании 2 с внешних сторон скрепления. Прямолинейная нарельсовая часть клеммы 7 прижимает рельс 4 через нарельсовую изолирующую прокладку 10. Нарельсовая изолирующая прокладка 10 выполнена в форме трехполочного элемента, при этом облегающие подошву 11 рельса полки 12 и 13 выполнены разной длины, а верхняя вертикальная полка 14, препятствует касанию прямолинейной нарельсовой части клеммы 7 головки 3 анкера 1. Нарельсовая полка 12 имеет увеличенную длину, а на ее краю выполнено ребро 15, препятствующее смещению клеммы 7 в сторону рельса, и в случае смещения нарельсовой изолирующей прокладки 10 нарельсовая часть клеммы 7 не соскочит с нарельсовой полки 12. Нижняя вертикальная полка 13 расположена между боковой гранью подошвы 11 рельса 4 и головкой 3 анкера 1. Верхняя вертикальная полка 14 не позволит значительно сместиться нарельсовой изолирующей прокладке 10 вдоль рельса 4, поскольку она охватывается витками клеммы 7 (см. фиг.2). Для более устойчивой фиксации нарельсовой изолирующей прокладки 10 от продольного смещения, и ее однозначного положения при сборке конструкции рельсового скрепления, на верхней вертикальной полке 14 нарельсовой изолирующей прокладки 10 выполнен выступ 16, который размещается между кронштейнами 5 головки 3 анкера (см. фиг.4).
Для уменьшения износа нарельсовой изолирующей прокладки 10 и увеличения ее трещиностойкости, она выполняется многослойной, имеющей электроизолирующую основу 17 и одну или более металлические обечайки 18, выполненные так, чтобы обеспечивалась защита от замыкания
электрической цепи как между рельсом 4 и анкером 1, так рельсом 4 и клеммой 7.
Возможны различные варианты исполнения. Например, со стороны контакта с подошвой 11 рельса 4, нарельсовая изолирующая прокладка 10 имеет электроизолирующую основу 17 (полимерную или из резиновой смеси), а со стороны контакта с головкой 3 анкера 1 - металлическую обечайку 18. Соединение электроизолирующей основы 17 и металлической обечайки 18 осуществляется за счет отверстий 19 в металлической обечайке 18, которые заполняются электроизолирующей основой 17 в процессе изготовления. При хорошем сцеплении электроизолирующей основы 17 с металлической обечайкой 18, например при использовании резиновой смеси, отверстия 19 не выполняются. Конфигурация обечайки может быть различной, например как на фиг.5, где обечайка 18 выполнена плоской по вертикальным полкам 13 и 14 со стороны головки 3 анкера. На фиг.6 металлическая обечайка 18 выполнена с перегибом от нижней вертикальной полки 13 наверх нарельсовой полки 12, в последнем случае в месте перегиба делаются окна, а вертикальная и нарельсовые части металлической обечайки 18 соединены перемычками, проходящими через электроизолирующую основу 17. Возможно исполнение как на фиг 7, где используются две металлических обечайки 18, одна плоская, расположенная по вертикальным полкам 13 и 14 со стороны головки 3 анкера 1, а вторая изогнутая со стороны контакта с подошвой 11 рельса от нижней вертикальной полки 13 на нарельсовую полку 12 с нижней стороны. Также возможно исполнение как на фиг.8 с двумя изогнутыми металлическими обечайками 18, одна - со стороны контакта с подошвой 11 рельса, а другая - с перегибом от нижней вертикальной полки 13 наверх нарельсовой полки 12. В случае выполнения выступа 16 на нарельсовой изолирующей прокладке 10, в металлической обечайке 18, располагаемой со стороны
головки 3 анкера выполняют окна для свободного заполнения формы электроизолирующей основой при изготовлении (см. варианты исполнения на фиг.9-фиг.12).
Для регулирования ширины рельсовой колеи нарельсовые изолирующие прокладки выполнены с различной толщиной нижней вертикальной полки 13, которая позволяет производить смещение рельса в ту или иную сторону, располагаясь между боковой гранью подошвы 11 рельса 4 и кронштейнами 5 головки анкера.
Для снижения контактного давления от прямолинейной нарельсовой части клеммы 7, сопряжение нарельсовой полки 12 и верхней вертикальной полки 14 выполнено по радиусу R близкому к радиусу прутка клеммы 7 (см. фиг.3 и фиг.4). По той же причине сопряжение ребра 15 с нарельсовой полкой 12 целесообразно выполнять по радиусу R близкому к радиусу прутка клеммы 7.
Для возможности наклона нарельсовой прокладки 10 в сторону рельса 4, торцевая часть нижней вертикальной полки 13 может выполняться наклонной, а для меньшего износа и экономии материала имеет скругление r торцевых частей (см. фиг.5).
Сборка узла скрепления осуществляется следующим образом. На подрельсовую зону подрельсового основания 2 укладывают подрельсовую амортизирующую прокладку 6, далее располагают рельс 4, а между боковой гранью подошвы 11 рельса 4 и головкой 3 анкера 1 вставляют нарельсовые изолирующие прокладки 10, так чтобы выступ 15 располагался между кронштейнами 5 внутри головки 3 над ее основанием, нижняя вертикальная полка 13 - между боковой гранью подошвы 11 рельса 4 и головкой 3 анкера, а нарельсовая полка 12 - на подошве 11 рельса сверху. Вплотную к основанию каждой головки 3 анкера 1 на подрельсовое основание 2 укладывают подклеммные подкладки 9 (в случае их исполнения
без замоноличивания в подрельсовое основание 2). Каждую пружинную клемму 7 опускают на соответствующую головку 3 анкера 1 сверху, располагая концевые усы между кронштейнами 5, при этом нашпальные скругленные участки клеммы 7 располагаются на подклеммной подкладке 9, а прямолинейная нарельсовая часть клеммы 7 располагается на нарельсовой полке 12 изолирующей прокладки 10. Верхняя вертикальная полка 14 препятствует касанию прямолинейной нарельсовой части клеммы 7 головок 3 анкера 1, а ребро 15 ограничивает клемму 7 при ее смещении в сторону рельса 4, поэтому клемма 7 занимает более стабильное (проектное) положение в рельсовом скреплении, без возможных угловых поворотов в плане. Регулятор напряжения 8 размещают над усами клеммы 7 и заводят его ось в зацепление с кронштейнами 5, а затем путем поворота регулятора напряжения 7 на одну из граней регулируют натяжение клеммы 7.
В процессе работы рельсового скрепления, особенно в кривых участках пути малого радиуса, при постепенном смятии нижней вертикальной полки 13 изолирующей прокладки 10, подошва 11 рельса 4 смещается к внешней головке 3 анкера 1. Под действием динамических нагрузок и вибрации в образовавшийся зазор с противоположной части скрепления у противоположной головки 3 анкера возможно смещение внутренней по отношению к оси колеи нарельсовой изолирующей прокладки 10 (ее нижней вертикальной полки 13). Однако дополнительная верхняя вертикальная полка 14 не позволяет клемме 7 сместиться ближе к головке 3 анкера и, соответственно, сила прижатия, относительно точки опоры нижней вертикальной полки 13, остается со стороны рельса 4 и не разворачивает нарельсовую изолирующую прокладку 10, а поскольку суммарная высота вертикальных полок 13 и 14 увеличена, что так же препятствует повороту нарельсовой изолирующей прокладки 10, то в целом провал нижней вертикальной полки 13 затрудняется. При этом ребро 15
препятствует клемме 7 сместиться ближе к рельсу, поэтому с учетом увеличенной длины нарельсовой полки 12 сползания и выхода из зацепления нарельсового прямолинейного участка клеммы 7 от динамических нагрузок не происходит.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает более надежное прижатие клеммой рельса через нарельсовую изолирующую прокладку, а выполнение нарельсовой изолирующей прокладки двухслойной, обеспечивает меньшее смятие и износ полок при боковых нагрузках особенно в кривых участках пути.