УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА, В КОТОРОМ РЕЛЬС ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ЗАКРЕПЛЕН НА ОСНОВАНИИ

Полезная модель относится к узлу крепления рельса, в котором рельс для рельсового транспортного средства удерживается на основании. При этом, как это принято у рельсов для рельсовых транспортных средств, рельс содержит подошву и проходит в продольном направлении, соответствующем продольной протяженности пути, к которому относится рельс.
Термины «продольное направление», «продольная протяженность» и «направление продольной протяженности» используются при описании полезной модели как синонимы и обозначают соответственно направление наибольшей протяженности рассматриваемой детали, в частности рельса, по ходу пути, к которому он относится.
«Узлом крепления рельса» на профессиональном языке называются закрепленные на соответствующем основании детали, в результате взаимодействия которых рельс удерживается на соответствующем основании. При этом относящиеся к узлу крепления рельса детали образуют соответственно «систему крепления рельса», которая предоставляется в распоряжение изготовителем или поставщиком относящихся к этой системе деталей и монтируется на стройплощадке в виде соответствующего узла крепления рельса.
В качестве основания, на котором рельс удерживается в образованном узле крепления рельса, служат обычно шпалы, изготовленные из дерева, бетона или пластика. Точно так же основание может быть выполнено в виде плиты, которая обычно изготовлена также из бетона или сопоставимо прочного материала.
Системы крепления рельса и образованные ими узлы крепления рельса рассматриваемого здесь рода включают в себя обычно первую направляющую пластину, которая направляет подошву рельса на одной ее продольной стороне, и вторую направляющую пластину, которая направляет подошву рельса на другой ее продольной стороне (см. https://www.vossloh.com/de/produkte-und-loesungen/produkte-im-ueberblick/schienenbefestigungsysteme/ - дата публикации 8 марта 2021 г.).
Дополнительно к боковому ведению рельса направляющие пластины при практическом применении отводят в основание также еще поперечные силы, которые при прохождении узла крепления рельса действуют на рельс. Для этого они обычно опираются соответственно на опорный заплечик, предусмотренный на основании. Особенно эффективно боковое опирание от поперечных сил и ведение в направлении продольной протяженности рельса удаются в случае так называемых «уголковых направляющих пластин», имеющих отогнутый от их нижней стороны участок, который сидит с геометрическим замыканием в соответствующей формы желобке основания.
Направляющие пластины, предусмотренные в узле крепления рельса рассматриваемого здесь рода, направляют и поддерживают не только соответствующий рельс на его продольных сторонах, но и служат также в качестве места посадки для соответствующего пружинящего элемента, который в качестве составной части соответствующей системы крепления рельса и образованного ею узла крепления рельса располагается на направляющей пластине и оказывает упругое прижимное усилие на подошву рельса. Чтобы обеспечить при этом определенную упругую податливость рельса в направлении силы тяжести, в узлах крепления рельса рассматриваемого здесь рода между подошвой рельса и основанием может быть расположена упругая прокладка.
Для натяжения соответствующего пружинящего элемента к основанию узла крепления рельса рассматриваемого здесь рода включают в себя натяжные элементы, у которых речь идет обычно о рельсовых шурупах или болтах, которые ввинчиваются в основание или фиксируются в нем иным образом.
Как правило, в узлах крепления рельса рассматриваемого здесь рода предусмотрены подкладные пластины, располагаемые между основанием и подошвой рельса. При этом подкладные пластины прилегают обычно непосредственно к основанию и проходят под прилегающим к ним другим деталям соответствующего узла крепления рельса. Они служат для регулирования положения рельса по высоте и для равномерного распределения по основанию возникающих при прохождении рельсовым транспортным средством через узел крепления рельса нагрузок. В то же время подкладная пластина должна иметь оптимально плоскую монтажную поверхность для прилегающих к ней деталей соответствующего узла крепления рельса и минимизировать их абразивный или вызванный метеорологическими условиями износ. Такой износ может возникать, в частности, в местностях, где господствуют резко меняющиеся климатические условия, например, вследствие колебаний температуры или большой запыленности. Точно так же сильному износу подвержены подкладные пластины, используемые в узлах крепления рельсов на участках путей, на которых с высокой частотой перевозятся тяжелые грузы. Чтобы обеспечить впоследствии также простую замену, подкладные пластины могут быть выполнены разделенными, чтобы их можно было впоследствии простым образом монтировать под рельсом (WO 2011/110456 A1, WO 2014/184059 A1, WO 2014/198585 A1).
В неопубликованной немецкой патентной заявке 102019130379.6 предложен узел крепления рельса, который при уменьшенном числе необходимых для крепления рельса деталей, с одной стороны, обеспечивает длительно надежное распределение по основанию возникающих при использовании нагрузок, а, с другой стороны, – оптимальное ведение рельса. Для этого узел крепления рельса включает в себя первую направляющую пластину, которая направляет подошву рельса на одной ее продольной стороне, и вторую направляющую пластину, которая направляет подошву рельса на другой ее продольной стороне. По меньшей мере, первая направляющая пластина имеет подкладной участок, который проходит под рельсом в направлении второй направляющей пластины, причем на второй направляющей пластине предусмотрен, по меньшей мере, один элемент конфигурации, который за счет геометрического замыкания с предусмотренным на подкладном участке элементом конфигурации образует стопор от смещения подкладного участка в продольном направлении рельса.
В частности, в зоне узких кривых пути оказалось, что также у узлов крепления рельсов описанного выше рода возникает повышенный абразивный износ проходящих под соответствующим рельсовым скреплением пластин или участков пластин. Это требует регулярной замены соответствующих деталей уже после сравнительно коротких сроков эксплуатации.
На фоне поясненного выше уровня техники задачей полезной модели является создание подходящего, в частности, для опирания и крепления рельсов, направляемых на узких кривых, узла крепления рельса, у которого абразивный износ уменьшен.
Эта задача решается посредством узла крепления рельса, охарактеризованного признаками п. 1 формулы.
Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы и поясняются ниже по отдельности, как и общая идея полезной модели.
В соответствии с поясненным выше уровнем техники предложенный узел крепления рельса, в котором рельс для рельсового транспортного средства, содержащий подошву и проходящий в продольном направлении, удерживается на основании, включает в себя направляющую пластину, которая направляет подошву рельса на одной ее продольной стороне, а своей обращенной от подошвы рельса стороне опирается на опорную поверхность опорного заплечика, выполненного на основании, и подкладную пластину, которая проходит под направляющей пластиной и подошвой рельса.
Подкладная пластина имеет опорный участок, которым она независимо от направляющей пластины также опирается на опорную поверхность опорного заплечика.
Следовательно, у предложенного узла крепления рельса не только соответствующая направляющая пластина, которая направляет сбоку рельс и воспринимает и отводит в основание поперечные силы, возникающие при прохождении соответствующего узла крепления рельса, но и подкладная пластина опирается на предусмотренный на основании заплечик, на который опирается также направляющая пластина. Таким образом, опорный заплечик основания образует не только упор для направляющей пластины, но и движения подкладной пластины. Вследствие этого возникающие поперек продольной протяженности рельса движения подкладной пластины уменьшены до минимума. В результате за счет минимизированных числа и величины движений, совершаемых подкладной пластиной при использовании относительно основания, минимизируется также абразивный износ. Это приводит к увеличению времени, в течение которого может использоваться подкладная пластина.
В то же время происходящее, согласно полезной модели, независимо от направляющей пластины опирание подкладной пластины способствует улучшению удержания рельса в его заданном положении. Так, в предложенном узле крепления рельса соответствующая направляющая пластина воспринимает, по существу, основную долю возникающих при прохождении узла крепления рельса поперечных сил. Однако в то же время также подкладная пластина, которая фиксирована поперек продольной протяженности рельса в своем положении относительно основания своим прилегающим к опорному заплечику основания опорным участком, участвует в отводе поперечных сил, возникающих при прохождении узла крепления рельса рельсовым транспортным средством. В результате достигается улучшенное опирание рельса, в частности на узких кривых, без необходимости для этого дополнительных или имеющих комплексную форму деталей.
То обстоятельство, что у предложенного узла крепления рельса подкладная пластина независимо от направляющей пластины опирается на соответственно предусмотренный на основании опорный заплечик, обеспечивает при этом минимизацию погрешностей допусков. Так, у предложенного узла крепления рельса опорная поверхность опорного заплечика основания образует базовую поверхность для позиционирования как направляющей пластины, так и подкладной пластины. Это позволяет избежать суммирования допусков, которые возникли бы, например, в случае опирания подкладной пластины на направляющую пластину.
Особенно практичным образом независимое от направляющей пластины опирание подкладной пластины на опорный заплечик основания реализуется тогда, когда опорный участок подкладной пластины выполнен по типу язычка, который отстоит вбок от подкладной пластины и прилегает к опорной поверхности опорного заплечика. Такой язычковидный опорный участок может направляться, например, сбоку мимо направляющей пластины и прилегать к опорной поверхности опорного заплечика основания. Позиционирование подкладной пластины в правильном положении осуществляется при возможности простого монтажа за счет того, что направляющая пластина имеет приданную опорной поверхности опорного заплечика поверхность прилегания, в которой выполнена выемка, в которой с возможностью свободного перемещения с люфтом проходит опорный участок подкладной пластины. При этом даже в сложных условиях, которые, как правило, имеют место при монтаже узла крепления рельсов, точная по положению ориентация подкладной пластины по отношению к направляющей пластине и опорному заплечику обеспечивается за счет того, что выемка поверхности прилегания ориентирована посередине по отношению к измеренной параллельно продольной протяженности рельса ширине поверхности прилегания и в соответствии с этим также опорный участок ориентирован посередине по отношению к ширине той стороны подкладной пластины, на которой он предусмотрен.
Предложенное развязывание опирания подкладной пластины от опирания направляющей пластины на опорный заплечик достигается простым образом за счет того, что глубина, высота и ширина выемки поверхности прилегания направляющей пластины больше толщины, высоты и ширины расположенного в ней опорного участка подкладной пластины.
В случае язычковидного выполнения опорного участка подкладной пластины оптимальное опирание последней, несмотря на ограниченную этим ширину опорного участка, достигается за счет того, что выемка поверхности прилегания проходит по всей высоте поверхности прилегания, так что опорный участок может опираться за пределы высоты направляющей пластины на опорную поверхность опорного заплечика основания. В соответствии с этим в одном особенно предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что свободный конец опорного участка подкладной пластины выдается за верхнюю сторону направляющей пластины.
Опиранию и ведению рельса в правильном положении в предложенном узле крепления рельса может далее способствовать то, что направляющая пластина известным образом выполнена в виде уголковой направляющей пластины, которая на своей приданной основанию стороне имеет проходящий параллельно подошве рельса уголковой участок, сидящий в соответствующей формы углублении в основании. Чтобы при этом, с одной стороны, обеспечить предложенное независимое опирание подкладной пластины на опорную поверхность, а, с другой стороны, минимизировать обусловленные конструкцией или монтажом допуски, в этом варианте узла крепления рельса предложено, что та сторона подкладной пластины, на которой предусмотрен опорный участок, расположена на обращенной от опорного заплечика стороне уголкового участка, и что на уголковом участке направляющей пластины с приданной основанию нижней стороны направляющей пластины выполнена выемка, которая заканчивается в выемке поверхности прилегания направляющей пластины и в которой с возможностью свободного перемещения с люфтом сидит опорный участок подкладной пластины.
Чтобы при этом можно было использовать выполненное в основании для уголкового участка уголковой направляющей пластины углубление для точной по положению ориентации подкладной пластины, опорный участок подкладной пластины может иметь в зоне, приданной выемке уголкового участка, уголковую зону, которая соответствует форме выполненного в основании углубления таким образом, что уголковая зона опорного участка сидит в углублении с возможностью свободного перемещения с люфтом в ориентированном поперек продольного направления рельса направлении.
В принципе, можно предварительно выполнить предложенный опорный участок в виде отдельной детали и подходящим образом соединить с расположенной под направляющей пластиной и подошвой рельса основной частью подкладной пластины. С технической точки зрения в отношении стабильности и с экономической точки зрения в отношении издержек производства, оказывается особенно предпочтительным, если подкладная пластина со своим опорным участком изготовлена за одно целое из пластика.
Если предложенный узел крепления рельса должен быть смонтирован в зоне крутой кривой пути, то оказывается особенно предпочтительным, если узел крепления рельса включает в себя две направляющие пластины, одна из которых придана одной продольной стороне, а другая – другой продольной стороне подошвы рельса, причем только на одной из приданных направляющим пластинам сторон подкладной пластины выполнен опорный участок, который, опирается на предусмотренный там опорный заплечик основания, тогда как приданная другой направляющей пластине сторона направляющей пластины расположена под этой направляющей пластиной. При этом опирание подкладной пластины через предусмотренный соответственно на ней опорный участок происходит преимущественно на внешний по отношению к кривой опорный заплечик, т.к. туда, к так называемой «полевой стороне», при прохождении рельсового транспортного средства направлены наибольшие поперечные силы.
Как это принято у традиционных узлов крепления рельсов, также у предложенного узла крепления рельса между его подошвой и подкладной пластиной могут быть расположены одна или более прокладок. При этом прокладка может быть выполнена в виде упругого слоя, чтобы придать узлу крепления рельса определенную податливость. В качестве альтернативы или в комбинации с этим могут быть предусмотрены также одна или несколько прокладок для регулирования определенного положения рельса по высоте.
Опорные заплечики могут быть закреплены на основании также в виде отдельно изготовленной предварительно детали. Особенно отвечает практическим требованиям, если основание изготовлено из литьевого материала, такого как бетон или пластик, а опорный заплечик выполнен за одно целое с соответствующей деталью.
Предпочтительным образом подкладная пластина выполнена так, что все другие детали предложенного узла крепления рельса опираются на основание через подкладную пластину. Она имеет тогда во всех зонах контактные поверхности выполненного в основании, ограниченного на своих с боков опорными заплечиками канала, в котором позиционирован соответствующий рельс.
Ниже полезная модель более подробно поясняется со ссылкой на изображающий пример ее осуществления чертежи, на которых схематично представлено следующее:
фиг. 1: узел крепления рельса на виде сверху;
фиг. 2: детали узла крепления рельса на виде снизу;
фиг. 3: детали узла крепления рельса на виде сбоку.
Узел 1 крепления рельса сооружен на основании 2, которое в данном примере образовано изготовленной традиционным образом из бетона шпалой. На верхней стороне основания 2 в нем выполнен рельсовый канал 3, который имеет плоскую опорную поверхность для деталей узла 1 крепления рельса и на полевой стороне FS опирается сбоку посредством опорного заплечика 4f с полевой стороны, а на внутренней стороне IS – посредством опорного заплечика 4i с внутренней стороны.
В рельсовом канале 3 позиционирован рельс S, который является, например, частью пути (не показан) для рельсового транспортного средства, проходящего по крутой кривой. Рельс S выполнен традиционным образом и имеет подошву F, опирающуюся на подошву F шейку Т и опирающуюся на шейку Т головку К.
«Полевой стороной FS» узла 1 крепления рельса здесь называется та сторона узла 1 крепления рельса, которая по отношению к центру кривизны кривой, на которой проходит рельс S, лежит в радиальном направлении R снаружи, а «внутренней стороной IS» – противоположная в радиальном направлении R полевой стороне FS сторона узла 1 крепления рельса.
Узел 1 крепления рельса образован направляющей пластиной 5f с полевой стороны, направляющей пластиной 5i с внутренней стороны, подкладной пластиной 6, прокладкой 7, двумя натяжными зажимами 8, 9 и двумя рельсовыми шурупами 10, 11.
Направляющие пластины 5f, 5i изготовлены в виде уголковых направляющих пластин традиционным образом из зарекомендовавшего себя для этого пластика. Они имеют соответственно направляющую поверхность, которыми они действуют на соответствующую продольную сторону подошвы F рельса. На своей противоположной направляющей поверхности стороне направляющие пластины 5f, 5i имеют соответственно поверхность 12 прилегания. Направляющая пластина 5f своей поверхностью 12 прилегания прилегает к опорной поверхности 13 опорного заплечика 4f с полевой стороны, а направляющая пластина 5i с внутренней стороны своей поверхностью прилегания – к соответствующей опорной поверхности опорного заплечика 4i с внутренней стороны.
Дополнительно направляющие пластины 5f, 5i имеют известным образом на своей нижней стороне выступающий уголковый участок 14, которым они также известным образом сидят в соответствующей формы углублениях 15, 16. Последние проходят по ширине основания 2 и выполнены в нем, гранича с соответствующим опорным заплечиком 4f, 4i. Уголковые участки 14 выполнены, гранича с поверхностями 12 прилегания направляющих пластин 5f, 5i.
В то время как направляющая пластина 5i с внутренней стороны не имеет никаких особенностей, а выполнена традиционным образом, в поверхности 12 прилегания направляющей пластины 5f с полевой стороны выполнена проходящая по всей высоте. На поверхности 12 прилегания выемка 17, которая ориентирована посередине по отношению к измеренной параллельно продольной протяженности L рельса S ширине BF направляющей пластины 5f. На своем нижнем конце выемка 17 переходит в выемку 18, которая выполнена в уголковом участке 14 направляющей пластины 5f. При этом выемка 18 при виде сверху на нижнюю сторону направляющей пластины 5f (фиг. 2) ориентирована под прямым углом к поверхности 12 прилегания, так что она делит уголковый участок 14 на две половины.
Ширина Ва и глубина Та выемок 17, 18 рассчитаны так, что направленный через выемку 18 уголкового участка 14 и входящий в выемку 17 поверхности 12 прилегания опорный участок 19 свободно подвижен в выемках 17, 18 без контакта с их ограничительными поверхностями.
Язычковидный опорный участок 19 является частью выполненной за одно целое из зарекомендовавшего себя для этого материала подкладной пластины 6 и имеет в области, в которой он направлен через выемку 18 уголкового участка 14, уголковую зону 20, которая в соответствии с формой уголкового участка 14 и соответствующего углубления 15 основания 2 выполнена так, что уголковая зона 20 следует форме углубления 15 с таким большим люфтом, что опорный участок 19 может беспрепятственно перемещаться также в области углубления 15. Примыкающий к уголковой зоне 20 свободный концевой участок 21 опорного участка 19 ориентирован одновременно параллельно опорной поверхности 13 соответствующего опорного заплечика 4f с полевой стороны и плотно прилегает к опорной поверхности 13. При этом длина концевого участка 21 опорного участка 19 рассчитана так, что опорный участок 19 своим свободным концом выдается за верхнюю сторону 22 направляющей пластины 5f с полевой стороны и достигается оптимально большая площадь контакта между опорной поверхностью 13 опорного заплечика 4f и опорным участком 19.
Язычковидный опорный участок 19 отформован на приданной направляющей пластине 5f узкой стороне 23 подкладной пластины 6 и при этом ориентирован посередине по отношению к ширине подкладной пластины. Узкая сторона 23 подкладной пластины 6 расположена на расстоянии от уголкового участка 14 на противоположной поверхности 12 прилегания направляющей пластины 5f стороне уголкового участка 14. Одновременно подкладная пластина 6 проходит под всей измеренной поперек продольной протяженности L рельса S ширине его подошвы F до уголкового участка направляющей пластины 5i с внутренней стороны.
В подкладной пластине 6 выполнены два сквозных отверстия, совпадающие со сквозными отверстиями направляющих пластин 5f, 5i. Через сквозные отверстия направляющих пластин 5f, 5i и подкладной пластины 6 традиционным образом направлены рельсовые шурупы 10, 11. Своим резьбовым участком рельсовые шурупы 10, 11 ввинчены в дюбели (не показаны), известным образом вставленные в основание 2.
Рельсовые шурупы 10, 11 известным образом натягивают расположенные на направляющих пластинах 5f, 5i натяжные зажимы 8, 9, которые также известным образом оказывают на подошву F рельса S требуемые для его упругого прижатия прижимные усилия.
Чтобы при этом обеспечить определенную упругую податливость рельса S в направлении SR силы тяжести, между подошвой F рельса и подкладной пластиной расположена изготовленная из зарекомендовавшего себя для этой цели упругого материала прокладка 7.
У окончательно смонтированного узла 1 крепления рельса подкладная пластина 6 опирается, тем самым, своим опорным участком 19 непосредственно на опорную поверхность 13 опорного заплечика 4f с полевой стороны. При этом опирание подкладной пластины 6 происходит независимо от направляющей пластины 5f с полевой стороны. Это обеспечивается за счет того, что опорный участок 19 свободно подвижен с достаточным люфтом в выемках 17, 18 направляющей пластины 5f. Вследствие этого подкладная пластина 6 при эксплуатации может отводить часть поперечных сил Q, возникающих при прохождении узла 1 крепления рельса, в опорный заплечик 4f с полевой стороны независимо от направляющей пластины 5f, способствуя в дополнение к направляющей пластине 5f с полевой стороны боковому опиранию и ведению рельса S.
В результате благодаря предложенному опиранию подкладной пластины 6 на опорный заплечик 4f с полевой стороны минимизируются движения, которые подкладная пластина 6 в противном случае совершала бы при эксплуатации относительно основания 2 и которые в уровне техники приводят к значительному абразивному износу.
В то же время благодаря предложенному развязыванию подкладной пластины 6 от направляющей пластины 5f предотвращаются неточности монтажа, которые могли бы возникнуть за счет суммирования допусков. Вместо этого опорная поверхность 13 опорного заплечика 4f с полевой стороны представляет собой однозначную базовую поверхность, благодаря которой простым образом обеспечивается расположение деталей узла 1 крепления рельса в точном положении.
Перечень ссылочных позиций
1 - узел крепления рельса
2 - основание (шпала из бетона)
3 - рельсовый канал
4f - опорный заплечик основания 2 с полевой стороны
4i - опорный заплечик основания 2 с внутренней стороны
5f - направляющая пластина с полевой стороны
5i - направляющая пластина с внутренней стороны
6 - подкладная пластина
7 - упругая прокладка
8, 9 - натяжные зажины
10, 11 - рельсовые шурупы
12 - поверхность прилегания направляющей пластины 5f, 5i
13 - опорная поверхность опорного заплечика 4f с полевой стороны
14 - уголковый участок
15, 16 - пазообразные углубления, выполненные в основании 2
17 - выполненная в поверхности 12 прилегания выемка
18 - выемка уголкового участка 14 направляющей пластины 5f
19 - язычковидный опорный участок подкладной пластины 6
20 - уголковая зона опорного участка 19
21 - концевой участок опорного участка 19
22 - верхняя сторона направляющей пластины 5f с полевой стороны
23 - узкая сторона подкладной пластины 6
Ва - ширина выемок 17, 18
BF - ширина направляющей пластины 5f
F - подошва рельса
FS - полевая сторона
Ha - высота поверхности 12 прилегания
IS - внутренняя сторона
K - головка рельса S
L - продольная протяженность рельса S
Q - поперечные силы
R - радиальное направление кривизны рельса S
S - рельс
SR - направление силы тяжести
T - шейка рельса S
Ta - глубина выемок 17, 18.