УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ РИГЕЛЯ ЖЕСТКОЙ ПОПЕРЕЧИНЫ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОПОРАХ
ASSEMBLY TO FIX CROSS PIECE CROSSBAR ON METAL SUPPORTS

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к области опорных конструкций контактной сети электрифицированных железных дорог, и может быть использовано для крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах, преимущественно на двухшвеллерных металлических опорах, как с расположением швеллеров под углом друг к другу (опора со “сбегом”), так и с параллельным расположением швеллеров (опоры без “сбега”).
Жесткие поперечины применяют в качестве поддерживающих конструкций при перекрытии нескольких путей и устанавливают на опоры высотой 10-12 м. Жесткая поперечина представляет собой пространственную металлическую ферму (ригель) с параллельными поясами и раскосой решеткой (см. Марков А.С. Контактные сети. - М.: 1991, с.55). К точности установки ригеля для скоростных подвесок предъявляются высокие требования, поэтому в процессе монтажа требуется осуществление плавной регулировки высоты установки ригеля. Такую регулировку нельзя обеспечить при предварительном сверлении отверстий в опоре до ее установки на фундамент.
Из проекта №0351.2 «Жесткие поперечины рамного типа с оттяжками из атмосферной стали», 2000 г., являющегося разработкой ОАО «ЦНИИС», известен опорный столик жесткой поперечины, включающий опорную раму из фасонного профиля, на которой закреплен ригель с помощью болтов-скоб, и подкосы, закрепленные на опоре жесткой поперечины. Ригель укладывают на опорный столик и стягивают болтами-скобами по нижнему его поясу.
Недостаток известного технического решения заключается в том, что опорный столик имеет большие габаритные размеры и не имеет ограничения повороту ригеля в горизонтальной плоскости, в результате чего возникает большой крутящий момент в стойке в режиме отрыва проводов. Это может привести к перемещению ригеля относительно столика, соскальзыванию ригеля при значительном его смещении вдоль оси и, как следствие, к его падению.
7
Известен узел соединения ригеля жесткой поперечины с сопрягаемыми конструкциями, описанный в патенте RU 32046, МПК В60М 1/00, 2003. Узел соединения включает ригель жесткой поперечины и сопрягаемые конструкции, уголки которых - нижних поясов ригеля при закреплении на опорном столике или специальных рамок при закреплении консольных (фиксаторных) стоек, устанавливаемых на ригеле, включают вырезы (“гребенку”), в которые устанавливают болты-скобы. Соединение опор с ригелем осуществляется при помощи болтов, пропущенных сквозь высверленные отверстия.
Указанное техническое решение лишено недостатков, присущих вышеизложенным аналогам, и обеспечивает неподвижное соединение ригеля и сопрягаемых конструкций, препятствующее его проскальзыванию. Однако конструкции с фиксацией опорных столиков на опоре при помощи болтов предусматривают сверления отверстий диаметром 24 мм под фиксирующие болты уже после регулировки высоты установки ригеля на опоре, что требует применения специального инструмента и больших затрат времени. Кроме того, стопорение столика при помощи болта исключает возможность плавной регулировки высоты установки ригеля.
7
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, т.е. прототипом, является опорный столик жесткой поперечины, описанный в патенте RU 30370, МПК Е04С 3/00, В60М 1/20, 2003. Известный опорный столик жесткой поперечины представляет собой сквозную конструкцию и содержит опорную раму для крепления ригеля болтами-скобами, выполненную из фасонного профиля, и подкосы, закрепляемые на стойке жесткой поперечины. Крепление опорного столика с опорой производят крепежными элементами, пропущенными через просверленные отверстия для предотвращения сползания ригеля относительно опорного столика, последний дополнительно снабжен ограничительными элементами, состоящими из вертикальных пластин, приваренных к опорной раме, и шпильки, соединяющие опорный столик с поперечным уголком ригеля. При монтаже жесткой поперечины ригель опускают на опорные столики, закрепленные на стойках жесткой поперечины, и стягивают его болтами-скобами. Ограничительные элементы - вертикальные пластины, приваренные к опорной раме столика, препятствуют смещению относительно него поперечного уголка, приваренного к нижнему поясу ригеля. Шпилька включается в работу при нагрузке ригеля и препятствует его продольному перемещению относительно опорного столика.
Недостатком известного опорного столика жесткой поперечины, принятого за прототип, является то, что, несмотря на надежное закрепление ригеля относительно опорного столика, последний недостаточно жестко зафиксирован по высоте относительно стойки жесткой поперечины, в результате чего под действием значительного веса ригеля со столиком возможно их сползание по вертикальной поверхности опоры, что усложняет его применения на опорах с наклонным расположением швеллеров (опорами со сбегом) и исключает возможность его применения на опорах с параллельными швеллерами (опоры без “сбега”). Кроме того, конструктивные особенности прототипа не позволяют производить плавную регулировку высоты установки ригеля.
Настоящее изобретение направлено на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на обеспечение надежного закрепления опорного столика с ригелем относительно металлических опор и возможности плавной регулировки высоты установки ригеля при одновременном расширении возможности и снижении трудоемкости монтажа.
Поставленная задача достигается тем, что узел крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах, выполненных в виде двух швеллеров, соединенных между собой поперечными планками, включающий опорный столик для размещения и закрепления на нем ригеля, выполненный в виде рамы с подкосами и закрепленный на опоре посредством крепежных уголков и шпилек, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит стопорный механизм для регулировки высоты установки столика и предотвращения его сползания под нагрузкой по опоре и снабжен упорами с отверстиями, жестко соединенными с рамой опорного столика.
Другим отличием заявляемого изобретения является то, что стопорный механизм выполнен в виде стопорной рамы, размещенной внутри металлических опор и опирающейся на поперечные планки, находящиеся на одном уровне выше опорного столика на расстоянии, обеспечивающем необходимую глубину регулировки высоты установки столика.
Еще одним отличием предлагаемого узла крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах является то, что стопорная рама стопорного механизма взаимодействует с упорами посредством двух стягивающих шпилек с гайками, которые выполнены полнорезьбовыми, и изготовлена из прокатного швеллера.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый узел соединения ригеля жесткой поперечины с ее металлическими стойками отличается наличием нового механизма, формой выполнения механизмов, входящих в заявляемую конструкцию, их взаимным расположением, связями и материалом, из которого они сделаны.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестен узел соединения ригеля жесткой поперечины с ее металлическими стойками, обладающий такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемый. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию изобретения "новизна".
При изучении уровня техники, известного в данной области, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию изобретения «изобретательский уровень».
Выполнение стопорного механизма для регулировки высоты установки столика и предотвращения его сползания под нагрузкой по опоре в виде стопорной рамы, размещенной внутри металлических опор и опирающейся на поперечные планки, находящиеся на одном уровне выше опорного столика на расстоянии, обеспечивающем необходимую глубину регулировки высоты установки столика, обеспечение взаимодействия стопорной рамы с упорами посредством двух стягивающих шпилек с гайками, выполненных полнорезьбовыми, позволят надежно закрепить опорный столик с размещенным на нем ригелем жесткой поперечины на ее опоре. Наличие полнорезьбовых стягивающих шпилек (снабженных резьбой по всей их длине) позволит плавно регулировать положение столика относительно опор, настраивая его на требуемую высоту опоры. При этом отличительные признаки настоящего изобретения позволят использовать в качестве стоек жестких поперечин металлические опоры, являющиеся наиболее экономичным заменителем бетонных. На опорах со “сбегом” при обжатии шпилек, на столике и уголке, кроме сил трения возникает сила реакции опоры, направленная перпендикулярно поверхности швеллера и имеющая вертикальную составляющую, направленную вверх и препятствующую совместно с силами трения сползанию столика. Величина силы реакции пропорциональна нагрузке на ригель. На опорах без “сбега” реакция опоры не имеет вертикальной составляющей и сползанию столика противодействуют только силы трения, которых недостаточно для его предотвращения. Стопорный механизм для опоры со “сбегом” увеличивает надежность узла крепления и снижает нагрузку на швеллер опоры от силы реакции. На опоре без “сбега” для предотвращения сползания столика сил трения недостаточно и поэтому необходимо применение специальных стопоров - в аналоге такими стопорами являются стопорные болты, а для предлагаемого устройства - стопорный механизм. Крепление опорного столика со стопорным механизмом на металлической опоре в обхват хомутами и стягивание концов последних посредством шпилек позволят сократить время монтажа и повысить его точность. Кроме того, за счет упрощения процесса регулировки снижаются трудозатраты на монтаж. Все это расширяет технологические возможности заявляемого узла крепления.
Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает возможность использования заявляемого технического решения для крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах как с расположением швеллеров под углом друг к другу (опора со “сбегом”), так и с параллельным расположением швеллеров (опоры без “сбега”), т.е. заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения “промышленная применимость”.
Предлагаемое изобретение схематически поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 изображен общий вид узла крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах;
- фиг.2 - тоже, вид сверху.
Предлагаемый узел крепления ригеля 1 жесткой поперечины на металлических опорах 2, выполненных в виде двух швеллеров 3, соединенных между собой поперечными планками 4, содержит опорный столик 5. Опорный столик 5 предназначен для размещения и закрепления на нем ригеля 1 болтами-скобами 6, выполнен в виде рамы 7 с подкосами 8 и закреплен на металлической опоре 2 в обхват посредством шпилек 9. С рамой 7 опорного столика 5 жестко соединены упоры 10 с отверстиями 11. Для регулировки высоты установки столика 5 и предотвращения его сползания под нагрузкой по опоре 2 заявляемый узел снабжен стопорным механизмом, который выполнен в виде стопорной рамы 12, размещенной внутри металлических опор 2 и опирающейся на поперечные планки 4, находящиеся на одном уровне выше опорного столика 5 на расстоянии, обеспечивающем требуемую глубину регулировки высоты установки столика 5. Стопорная рама 12 стопорного механизма соединена с упорами 10, жестко связанными с рамой 7 опорного стола 5, посредством двух стягивающих шпилек 13 с гайками 14. Шпильки 13 выполнены полнорезьбовыми. Стопорная рама 12 выполнена из прокатного швеллера.
Предлагаемый узел крепления ригеля жесткой поперечины монтируется на металлических опорах следующим образом.
Сначала устанавливают фундамент с анкерными болтами. Фундамент устанавливают в грунт методом вибропогружения при помощи специального оборудования. На анкерные болты устанавливают опору и закрепляют ее при помощи гаек.
Перед установкой опор 2 на фундамент на них закрепляют опорные столики 5 «в обхват» шпильками 9. Стопорную раму 12 размещают внутри металлических опор 2, при этом она опирается на поперечные планки 4, находящиеся на одном уровне выше опорного столика 5 на расстоянии, обеспечивающем необходимую глубину регулировки высоты установки столика. Ригель 1 устанавливают на опорные столики 5 и закрепляют его на них, стягивая четырьмя болтами-скобами 6. После размещения и закрепления ригеля 1 на опорном столе 5 монтажники ослабляют затяжку гаек на шпильках 9 и осуществляют плавную регулировку высоты установки столика на требуемую высоту, измеряемую от уровня головки рельса (УГР), посредством полнорезьбовых стягивающих шпилек 13 с гайками 14. Шпильки включаются в работу при нагрузке ригеля и препятствует его продольному перемещению относительно опор 2. После окончания регулировки высоты установки ригеля гайки шпилек 9 затягиваются нормативным моментом. Таким образом, обеспечивается прочное закрепление ригеля жесткой поперечины на металлических опорах.
Заявляемая конструкция узла крепления ригеля жесткой поперечины на металлических опорах позволит осуществлять плавную регулировку высоты установки ригеля, обеспечить надежное закрепление опорного столика с ригелем относительно металлических опор при одновременном расширении возможности и снижении трудоемкости, стоимости и времени монтажа. Предлагаемый узел крепления ригеля жесткой поперечины может быть с успехом использован при монтаже ригеля на сдвоенных опорах, а также на двухшвеллерных металлических опорах как с расположением швеллеров под углом друг к другу (опора со “сбегом”), так и с параллельным расположением швеллеров (опоры без “сбега”).