РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, преимущественно для районов со слабыми грунтами, в том числе вечной мерзлоты, где происходит пучение промерзающего балластного слоя и грунтов земляного полотна.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известно рельсовое скрепление для слабых грунтов (аналог - RU 2016947, МПК E01B 2/00, публ. 30.07.1994), содержащее закрепленные на торцах вертикально установленных шпал рельсы. Между подошвой рельса и торцом шпалы расположена прокладка. Подошва рельса, прокладка и свободный концевой участок шпалы охвачены скобами, стянутыми крепежными элементами, в частности болтами.
Недостатком вышеописанной конструкции является сложность установки шпал и ненадежное крепление к ним рельсов.
В районах вечной мерзлоты под рельсовыми путями появляются пучинные горбы, изменяющие продольный профиль рельсовых путей. Для выравнивания рельсовых путей используют пучинные подкладки. В зависимости от высоты подъема рельсовых нитей применяют пучинные подкладки разных толщин, которые укладывают между шпалой и подошвой рельса (аналог - Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного транспорта, Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. М.: УМК МПС России, 2001, стр. 174-179, авторы З.Л. Крейнис, Н.П. Коршикова). Пучинные подкладки могут быть изготовлены из листовой стали, древесины или полимерных материалов. Пучинные подкладки прикрепляют к шпалам посредством костылей или шурупов.
Из сети интернет http://scbist.com/wiki/8738-ispravlenie-puti-na-puchinah.html известно рельсовое скрепление, в котором под подрельсовую подкладку установлена, по меньшей мере, одна пучинная подкладка. Подрельсовая и пучинная подкладки содержат сквозные отверстия, через которые упомянутые подкладки соединяются со шпалой костыльным скреплением или шурупами.
Недостатком вышеописанной конструкций является сложность обслуживания верхнего строения железнодорожного пути, вызванная необходимостью полного демонтажа рельсового скрепления при уменьшении или увеличении количества пучинных подкладок.
Из уровня техники известно рельсовое скрепление (ближайший аналог - RU 117448, МПК E01B 9/00, E01B 9/38, публ. 27.06.2012), содержащее подкладку подрельсовую, выполненную цельной деталью с подрельсовым участком, на котором установлен рельс, и двумя подклеммными участками с установленными пружинными клеммами, каждая из которых выполнена в плане В-образной формы. Подрельсовая подкладка соединена со шпалой посредством крепежных элементов, прижимающих пружинные клеммы к основанию упомянутой подкладки подрельсовой и подошве рельса. Упомянутые крепежные элементы ввернуты в дюбеля, установленные в теле шпалы, при этом расширенные головки упомянутых дюбелей расположены в нижней части шпалы. Вышеописанное рельсовое скрепление отличается простой конструкцией, технологичной при изготовлении и сборке, и обеспечивающей проектно заданное позиционирование пружинных клемм и крепежных элементов. Однако, в районах вечной мерзлоты, где требуется периодически выравнивать рельсовые пути в продольном профиле посредством, например, пучинных подкладок, вышеописанное рельсовое скрепление является недостаточно надежным.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели направлена на создание надежного рельсового скрепления, позволяющего выравнивать в продольном профиле рельсовые пути, преимущественно в районах со слабыми грунтами и пучинами.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности рельсового скрепления в районах со слабыми грунтами и пучинами, где существует проблема выравнивания рельсовых путей в продольном профиле.
Указанный технический результат достигается в рельсовом скреплении, содержащем подрельсовую подкладку, выполненную из композитного материала цельной деталью с подрельсовым участком, на котором установлен рельс, и двумя подклеммными участками с установленными пружинными клеммами, прижатыми к основанию подрельсовой подкладки и подошве рельса посредством крепежных элементов, соединяющих подрельсовую подкладку со шпалой, согласно полезной модели, подрельсовая подкладка расположена на основании нашпального блока, размещенного на шпале, при этом нашпальный блок выполнен из композитного материала и снабжен поперечными выступами, расположенными напротив торцевых участков подрельсовой подкладки для ограничения ее смещения, при этом с боковых сторон нашпального блока расположены элементы жесткости, соединяющие упомянутые поперечные выступы с основанием нашпального блока.
Крепежные элементы проходят через отверстия нашпального блока и соединены с анкерами, установленными в теле шпалы, при этом анкеры выполнены из композитного материала и содержат разнонаправленные наружную и внутреннюю резьбы.
Подкладка подрельсовая может быть выполнена из полиамида со стеклонаполнением.
Элементы жесткости нашпального блока представляют собой ребра треугольного профиля.
Подрельсовый участок подрельсовой подкладки ограничен двумя центральными поперечными выступами, препятствующими боковым перемещениям рельса, а каждый подклеммный участок снабжен двумя продольными выступами с загнутыми в противоположные стороны концевыми участками, между упомянутыми продольными выступами расположены отверстие с крепежным элементом и, по меньшей мере, один ограничительный выступ с образованием свободных зон, в которых размещены концевые участки ветвей пружинной клеммы.
Пружинные клеммы могут быть смещены в противоположные стороны относительно продольной оси подрельсовой подкладки к удлиненным краевым участкам ее основания.
Ограничительный выступ может быть выполнен с клинообразными боковыми участками, приближенными к ограничительному бортику, расположенному вдоль торцевого участка основания подрельсовой подкладки.
Указанный технический результат достигается в рельсовом скреплении, содержащем подрельсовую подкладку, выполненную из композитного материала цельной деталью с подрельсовым участком, на котором установлен рельс, и двумя подклеммными участками с установленными пружинными клеммами, прижатыми к основанию подрельсовой подкладки и подошве рельса посредством крепежных элементов, соединяющих подрельсовую подкладку со шпалой, согласно полезной модели, под основанием подрельсовой подкладки расположена, по меньшей мере, одна пучинная подкладка, установленная на основании нашпального блока, размещенного на шпале, при этом нашпальный блок выполнен из композитного материала и снабжен поперечными выступами, расположенными напротив торцевых участков пучинной и подрельсовой подкладок для ограничения их смещения, а с боковых сторон нашпального блока расположены элементы жесткости, соединяющие упомянутые поперечные выступы с основанием нашпального блока.
Крепежные элементы проходят через отверстия нашпального блока и соединены с анкерами, установленными в теле шпалы, при этом анкеры выполнены из композитного материала и содержат разнонаправленные наружную и внутреннюю резьбы.
Подкладка подрельсовая может быть выполнена из полиамида со стеклонаполнением.
Элементы жесткости нашпального блока представляют собой ребра треугольного профиля.
Подрельсовый участок подрельсовой подкладки ограничен двумя центральными поперечными выступами, препятствующими боковым перемещениям рельса, а каждый подклеммный участок снабжен двумя продольными выступами с загнутыми в противоположные стороны концевыми участками, между упомянутыми продольными выступами расположены отверстие с крепежным элементом и, по меньшей мере, один ограничительный выступ с образованием свободных зон, в которых размещены концевые участки ветвей пружинной клеммы.
Пружинные клеммы могут быть смещены в противоположные стороны относительно продольной оси подрельсовой подкладки к удлиненным краевым участкам ее основания.
Пучинная подкладка может быть выполнена из полиэтилена низкого давления.
Пучинная подкладка может быть снабжена пазами с открытыми зонами, расположенными с одной стороны пучинной подкладки.
Ограничительный выступ может быть выполнен с клинообразными боковыми участками, приближенными к ограничительному бортику, расположенному вдоль торцевого участка основания подрельсовой подкладки.
Совокупность признаков заявляемой полезной модели находится в причинно-следственной взаимосвязи с достигаемым техническим результатом и представлена в независимых пунктах формулы полезной модели.
Краткое описание поясняющих фигур
Фиг. 1 - изображено рельсовое скрепление, согласно первому варианту (общий вид);
фиг. 2 - изображено рельсовое скрепление общее для всех вариантов (вид сверху);
фиг. 3 - изображено сечение A-A фигуры 2, согласно первому варианту;
фиг. 4 - изображена подрельсовая подкладка (общий вид);
фиг. 5 - изображен вид B на фигуру 4 (вид сверху);
фиг. 6 - изображен нашпальный блок (общий вид);
фиг. 7 - изображен вид C на фигуру 6;
фиг. 8 - изображен вид D на фигуру 7 (вид сверху);
фиг. 9 - изображено сечение A-A фигуры 2 с установленными пучинными подкладками, согласно второму варианту;
фиг. 10 - изображена пучинная подкладка.
На вышеуказанных фигурах представлены:
1 - шпала;
2 - нашпальный блок;
3 - подрельсовая подкладка;
4 - рельс;
4a - подошва рельса;
5 - пружинная клемма;
5a - концевой участок ветви пружинной клеммы;
5b - нарельсовый участок пружинной клеммы;
6 - основание подрельсовой подкладки;
6a - первый удлиненный краевой участок основания;
6b - второй удлиненный краевой участок основания;
6c - первый торцевой участок основания;
6d - второй торцевой участок основания;
7 - подрельсовый участок;
8 - подклеммный участок;
9 - центральный поперечный выступ;
9a - боковой вырез;
10 - подрельсовая прокладка;
11 - продольный выступ;
11a - концевой участок продольного выступа;
12 - ограничительный бортик;
13 - ограничительный выступ;
14 - ограничительный выступ;
15 - отверстие;
16 - основание нашпального блока;
17 - поперечный выступ;
18 - отверстие;
19 - элемент жесткости;
20 - торцевой участок основания нашпального блока;
21 - наклонный участок постели шпалы;
22 - крепежный элемент;
22a - головка крепежного элемента;
23 - шайба;
24 - анкер;
25 - пучинная подкладка;
25a - торцевой участок пучинной подкладки;
25b - тупиковый участок;
26 - паз;
27 - открытая зона паза;
L - продольная ось подрельсовой подкладки;
N - продольная ось нашпального блока;
W - свободная зона.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели, соответственно, фигуры и подробное описание рельсового скрепления носит иллюстративный, но не ограничительный характер.
Рельсовое скрепление (см. фиг. 1-3) содержит установленный на шпале 1 нашпальный блок 2, на котором размещена подкладка подрельсовая 3 с рельсом 4 и двумя пружинными клеммами 5.
В конкретном примере исполнения каждая пружинная клемма 5 выполнена в плане В-образной формы и содержат концевые участки 5a двух ветвей и нарельсовый участок 5b прямолинейной формы.
Подрельсовая подкладка 3 (см. фиг. 4, 5) выполнена цельной монолитной деталью и содержит основание 6, на котором сформированы подрельсовый 7 и два подклеммных 8 участка. Основание 6 ограничено двумя противоположными удлиненными краевыми участками 6a, 6b и двумя противоположными торцевыми участками 6c, 6d. На основании 6 расположены два центральных поперечных выступа 9, ограничивающих подрельсовый участок 7, с противоположных сторон которого расположены вышеупомянутые подклеммные участки 8. В рельсовом скреплении центральные поперечные выступы 9 ограничивают боковые перемещения рельса 4 и подрельсовой прокладки 10, которая обычно устанавливается под подошву 4а рельса 4. Подрельсовая прокладка 10 выполнена из упругого материала и выполняет функцию амортизатора, гасящего вибрации. Центральные поперечные выступы 9 выполнены с боковыми вырезами 9а, через которые проходят ветви пружинных клемм 5.
Каждый подклеммный участок 8 снабжен: двумя продольными выступами 11 с загнутыми в противоположные стороны концевыми участками 11a; ограничительным бортиком 12, расположенным вдоль торцевого участка 6c, 6d основания 6 для ограничения смещения пружинной клеммы 5; двумя ограничительными выступами 13, 14, расположенными рядом с отверстием 15, выполненным в основании 6, и предназначенными для ограничения усилия прижатия пружинной клеммы 5 к подошве 4a рельса 4.
В каждом подклеммном участке 8 ограничительные выступы 13, 14 и отверстие 15 расположены между продольными выступами 11 с образованием свободных зон W, в которых размещены концевые участки 5 а ветвей пружинной клеммы 5. При этом продольные выступы 11, отверстие 15 и ограничительные выступы 13, 14 одного подклеммного участка 5 смещены относительно продольной оси L подкладки подрельсовой 3 к первому удлиненному краевому участку 6a основания 6, а продольные выступы 11, отверстие 15 и ограничительные выступы 13, 14 второго подклеммного участка 5 смещены относительно продольной оси L ко второму удлиненному краевому участку 6b основания 6 (см. фиг. 5). Такая конструкция позволяет установить две пружинные клеммы 5 смещенными в противоположные стороны относительно продольной оси L (см. фиг. 2), что снижает возможность образования в теле шпалы 1 продольных трещин, поскольку два отверстия 15 с установленными крепежными элементами 22 не пересекают одни и те же волокна древесины, что в целом повышает эксплуатационную надежность рельсового скрепления.
Подрельсовая подкладка 3 может быть выполнена с подуклоном, например 1:20, как изображено на фигурах 1, 3, 4, 9. Также не исключается выполнение подрельсовой подкладки 3 постоянной высоты (на фигурах не изображено).
Для снижения массы подрельсовой подкладки 3 с нижней стороны основания 6 могут быть выполнены выемки.
Вышеописанная подрельсовая подкладка 3 может быть выполнена по существующей отработанной технологии методом литья под давлением из композитного материала, в частности полиамида со стеклонаполнением, например, марки PA6-GF35, или из другого высокопрочного композитного материала.
Нашпальный блок 2 (см. фиг. 6, 7) выполнен цельной монолитной деталью и содержит основание 16, на котором расположены два поперечных выступа 17 и элементы жесткости 19. В упомянутом основании 16 между поперечными выступами 17 выполнены два отверстия 18, смещенные в противоположные стороны относительно продольной оси N нашпального блока 2. Элементы жесткости 19 расположены с боковых сторон нашпального блока 2 и соединяют его поперечные выступы 17 с основанием 16, что препятствует образованию трещин в упомянутых поперечных выступах 17, тем самым повышает надежность нашпального блока 2 и рельсового скрепления в целом. В конкретном примере исполнения элементы жесткости 19 представляют собой ребра треугольного профиля, расположенные вдоль продольной оси N нашпального блока 2.
Противоположные торцевые участки 20 основания 16 нашпального блока 2 могут быть выполнены со скосом, что уменьшает механический износ шпалы 1.
Для снижения массы нашпального блока 2 с нижней стороны его основания 16 могут быть выполнены выемки.
Вышеописанный нашпальный блок 2 может быть выполнен по существующей отработанной технологии методом литья под давлением из композитного материала, например полиамида со стеклонаполнением, или из другого высокопрочного материала.
В конструкции верхнего строения железнодорожного пути вышеописанный нашпальный блок 2 установлен на шпале 1, в частности, в углубленной постели, при этом противоположные торцевые участки 16a основания 16 нашпального блока 2 сопряжены с наклонными участками 21 постели шпалы 1. Подрельсовая подкладка 3 размещена на упомянутом основании 16 между поперечными выступами 17 нашпального элемента 2, при этом упомянутые поперечные выступы 17 расположены напротив торцевых участков 6c, 6d подрельсовой подкладки 3, ограничивая ее смещение вдоль шпалы 1. Пружинные клеммы 5, установленные на подрельсовых участках 8, плотно прижаты натяжением крепежных элементов 22 к основанию 6 подрельсовой подкладки 3 и к подошве 4a рельса 4. В частности, прямолинейные нарельсовые участки 5b пружинных клемм 5 прижимают с двух сторон упомянутую подошву 4a к подрельсовой подкладке 10 и, соответственно, к основанию 6.
Упомянутые крепежные элементы 22 могут представлять собой болты или винты, в частности путевые, или другие аналогичные устройства, выполняющие аналогичную функцию с аналогичным результатом. В каждом подклеммном участке 8 под головкой 22а крепежного элемента 22 установлена шайба 23, опирающаяся на ограничительные выступы 13, 14. Шайба 23 может быть выполнена в виде металлической пластины или представлять собой электроизоляционное устройство.
Подрельсовая подкладка 3 и нашпальный блок 2 соединены со шпалой 1 вышеописанными крепежными элементами 22, расположенными в совмещенных отверстиях 15 и 18 и ввернутыми в анкеры 24, установленные в теле шпалы 1, при этом расширенные головки анкеров 24 расположены в нижней части шпалы 1, а головки 22a крепежных элементов 22 расположены в верхней части скрепления. Анкеры 24 могут быть выполнены из композитного материала, в частности из полиамида со стеклонаполнением, и снабжены разнонаправленными наружной и внутренней резьбами. Такая конструкция повышает надежность рельсового скрепления, поскольку в процессе завинчивания крепежных элементов 22 в анкеры 24, последние подтягиваются вверх.
В связи с тем, что вышеописанный блок 1 разработан, преимущественно для районов вечной мерзлоты, где происходит пучение промерзающего балластного слоя и грунтов земляного полотна и существует проблема выравнивания рельсовых путей в продольном профиле, то в зависимости от высоты подъема рельсового пути между основаниями 16 и 6 соответственно нашпального блока 2 и подрельсовой подкладки 3 может быть установлена, по меньшей мере, одна пучинная подкладка 25 (см. фиг. 9, 10). Конструкция нашпального блока 2 позволяет устанавливать несколько пучинных подкладок 25, которые могут быть выполнены разной толщины. В предлагаемом рельсовом скреплении можно устанавливать несколько пучинных подкладок 25, при этом общая высота пучинных подкладок 25 не должна превышать 100 мм. Подрельсовая подкладка 3, пучинные подкладки 25 и нашпальный блок 2 соединены со шпалой 1 ранее упомянутыми крепежными элементами 22, при этом основание 6 плотно прижато к пучинным подкладкам 25, которые плотно прижаты друг к другу (если пучинных подкладок 25 две и более) и к основанию 16, плотно прижатого, в свою очередь, к шпале 1.
В предлагаемом рельсовом скреплении поперечные выступы 17 нашпального блока 2 должны быть всегда расположены напротив торцевых участков 6c, 6d подкладки подрельсовой 3 и торцевых участков 25a пучинных подкладок 25, что ограничивает перемещения подрельсовой подкладки 3 и пучинных подкладок 25 вдоль шпалы 1 и позволяет сохранить весь узел промежуточного рельсового скрепления в проектно заданном положении.
Пучинная подкладка 25 содержит, по меньшей мере, два паза 26, открытые зоны 27 которых расположены с одной стороны пучинной подкладки 25 (см. фигуру 10).
Пучинная подкладка 25 выполнена из листового полиэтилена низкого давления. Не исключается возможность выполнения пучинной подкладки из другого упругого материала.
Вышеописанная конструкция нашпального блока 2 и пучинной подкладки 25 позволяет выравнивать в продольном профиле рельсовые пути без полного демонтажа рельсового скрепления, т.к. для установки или демонтажа пучинной подкладки 25 необходимо ослабить крепежные элементы 22, приподнять подрельсовую подкладку 3 и установить или изъять одну или несколько пучинных подкладок 25 между основаниями 6 и 16. В процессе установки пучинная подкладка 25 располагается открытыми зонами 27 напротив ранее установленных крепежных элементов 22 и продвигается вперед, при этом упомянутые крепежные элементы 22 заходят в пазы 26 до упора в тупиковый участок 25b, ограничивающий паз 26.
Вышеописанная конструкция обеспечивает плотное прижатие подошвы 4a рельса 4 к подрельсовой подкладке 3, значительно упрощает и ускоряет техническое обслуживание рельсовых путей, при этом минимизируются ошибки технического персонала, обслуживающего вышеописанное рельсовое скрепление, что повышает эксплуатационную надежность рельсового скрепления.
Вышеописанное рельсовое скрепление является актуальным в районах со слабыми грунтами и пучинами, например в районах вечной мерзлоты, где существует проблема выравнивания рельсовых путей в продольном профиле.