РЕЛЬСОВОЕ СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Предполагаемая полезная модель относится к области строительства железных дорог, а именно к устройствам рельсовых стыковых соединений и может быть использована в стыковых соединениях рельсов железнодорожного пути для строения бесшумной железной дороги.
Известно рельсовое стыковое соединение, описанное в патенте СССР №1753952, «Рельсовое стыковое соединение», МПК Е01В 11/24, опубликованном 07.08.1992 г. Известное рельсовое стыковое соединение содержит два соосно установленных на шпалах стыкуемых рельса и стыковые накладки, расположенные по обе стороны от рельсов и связанные с ними крепежными элементами. Головки и шейки рельсов на концах срезаны в плане косо под углом к продольной оси рельсов, а подошвы в краевой зоне под прямым углом к указанной оси. Срезы подошв рельсов выполнены до зон пересечения с плоскостями проекций головок на подошвы, разнесены в продольной горизонтальной плоскости и сопряжены с плоскостями среза головок и шеек. Указанные плоскости среза головок с шейками и подошв сопряжены по радиусным кривым.
Недостатками известного рельсового стыкового соединения являются технологическая сложность изготовления срезов сопряженных по радиусным кривым, а также и то, что косые срезы, выполненные под углом 40-45 градусов, не устраняют в должной мере ударов колес на стыке, что приводит к износу верхнего строения пути и подвижного состава, снижая надежность соединения.
Наиболее близким по технической сущности и выбранным за прототип является рельсовое стыковое соединение, описанное в патенте на полезную модель №36111, «Рельсовое стыковое соединение», МПК 7 Е01В 11/24, опубликованное 27.02.2004 г. Известное рельсовое стыковое соединение содержит два соосно установленных на шпалах стыкуемых рельса и стыковые накладки, расположенные по обе стороны от рельсов и связанные с ними крепежными элементами. Головки и шейки рельсов на концах срезаны в плане косо под углом к продольной оси рельсов, а подошвы рельсов - под прямым углом к продольной оси рельсов. Косые срезы головки и верхней части шейки рельса до середины его высоты и срезы под прямым углом подошвы и нижней части шейки рельса до середины его высоты выполнены вертикальными плоскостями, проходящими через одну общую вертикальную ось симметрии рельса. Угол косого среза головки рельса относительно его продольной оси равен, например, 25-30 градусов. Одни концы косых срезов головки рельса срезаны вертикальными плоскостями и сопряжены по радиусным кривым, а другие концы имеют параллельные и равные по длине этим срезам выступы.
Недостатками известного технического решения являются технологическая сложность изготовления рельсового стыкового соединения путем фрезерования профиля с сопряжением срезов в вертикальной плоскости по радиусным кривым, а также ненадежность рельсового стыкового соединения, так как из-за температурных расширений рельсов и выборе теплового зазора в стыке прилегание поверхностей головок рельса, срезанных вертикальными плоскостями под углом, отличным от прямого, приводит к появлению боковой составляющей силы сжатия, что вызывает образование боковых ступенек в стыке головок рельса, и создает угрозу безопасности движения подвижного состава.
Целью предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления рельсового стыкового соединения, а также повышение его надежности.
Поставленная задача решается тем, что в рельсовом стыковом соединении, содержащем два соосно установленных на шпалах стыкуемых рельса и связанные со стыкуемыми рельсами с помощью крепежных элементов и расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов стыковые накладки, при этом торцы стыкуемых рельсов срезаны в вертикальной плоскости так, что головка на конце каждого из стыкуемых рельсов выполнена со срезом под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, а подошва на конце каждого стыкуемого рельса срезана под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, согласно полезной модели, головка на конце каждого из стыкуемых рельсов срезана под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов на ширину поверхности катания головки рельса, а боковые поверхности головки рельса в обе стороны от концов среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, и до краев подошвы рельса срезаны под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, при этом плоскости среза стыкуемых рельсов параллельны друг другу.
Острый угол срезов стыкуемых рельсов составляет 25…60 градусов.
Ширина среза под острым углом торцев стыкуемых рельсов составляет 20…50 мм. Срез, выполненный под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, несимметричен относительно оси симметрии стыкуемых рельсов.
Длина среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, от наружного конца среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, до края подошвы рельса на 1…2 мм меньше длины среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, от внутреннего конца среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, до края подошвы рельса.
При нулевом зазоре в стыке стыкуемыми рельсами образован зазор между плоскостями срезов, выполненных под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов.
Выполнение рельсового стыкового соединения с торцами стыкуемых рельсов срезанными в вертикальной плоскости так, что головка на конце каждого из стыкуемых рельсов срезана под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов на ширину поверхности катания головки рельса, а боковые поверхности головки рельса в обе стороны от концов среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, и до краев подошвы рельса срезаны под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, при этом плоскости среза стыкуемых рельсов параллельны друг другу, позволяет упростить конструкцию и уменьшить технологическую сложность изготовления рельсового стыкового соединения, то есть повысить технологичность конструкции. Использование рельсового стыкового соединения описанной конструкции позволяет повысить надежность конструкции, так как при температурном расширении рельсов и выборе теплового зазора в стыке не происходит появления боковой составляющей силы сжатия и образования боковых ступенек в стыке головок рельса. При движении колеса по рельсовому стыковому соединению полностью исключен отрыв поверхности катания колеса от опорной поверхности стыкуемых рельсов. Смена опорных поверхностей двух стыкуемых рельсов при перекатывании колеса по зоне стыкового зазора происходит постепенно, не рывком. Сохраняется траектория качения колеса, благодаря постоянному наличию опорной поверхности рельса непосредственно под площадкой контакта на поверхности катания колеса. Уменьшено влияние, которое оказывает изменение температуры рельсовой нити на величину теплового зазора на поверхности катания в стыке рельсов.
Выполнение срезов стыкуемых рельсов под острым углом 25…60 градусов позволяет обеспечить более бесшумную и надежную работу стыка.
Выполнение ширины среза под острым углом торцев стыкуемых рельсов 20…50 мм также увеличивает надежность и бесшумность работы стыка.
Выполнение среза под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов несимметричным относительно оси симметрии стыкуемых рельсов позволяет уменьшить возможность появления боковой составляющей силы сжатия и удары колес о кромку рельсов. При этом, если длина среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, от наружного конца среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, до края подошвы рельса на 1…2 мм меньше длины среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, от внутреннего конца среза, выполненного под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, до края подошвы рельса, то уменьшение возможности появления боковой составляющей силы сжатия и ударов колес о кромку рельсов максимально. Наличие зазора между плоскостями срезов, выполненных под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов, при нулевом зазоре в стыке позволяет увеличить надежность работы рельсового стыкового соединения.
Для пояснения сущности предлагаемого технического решения приведены чертежи, где на фиг.1 изображен общий вид рельсового стыкового соединения в сборе, на фиг.2 - вид прямо и вид сверху на один из стыкуемых рельсов, на фиг.3 - вид прямо и вид сверху площадки контакта на поверхности катания колеса и рельса в зоне стыка на прямом участке пути.
Рельсовое стыковое соединение содержит два соосно установленных на шпалах (не показаны) стыкуемых рельса 1 и 2, а также связанные со стыкуемыми рельсами 1 и 2 с помощью крепежных элементов 3 и расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов стыковые накладки 4 и 5. Головки на концах стыкуемых рельсов 1 и 2 выполнены со срезом 6 под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов 1 и 2. Боковые поверхности 7 и 8 головки стыкуемого рельса в обе стороны от концов среза 6 и до краев подошвы 9 и 10 срезаны под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов 1 и 2. Острый угол срезов 6 стыкуемых рельсов 1 и 2 составляет 40 градусов, а ширина среза 6 составляет 25 мм. Срез 6, выполненный под острым углом к продольной оси стыкуемых рельсов 1 и 2, несимметричен относительно оси симметрии стыкуемых рельсов 1 и 2. Длина среза 11, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов 1 и 2, от наружного конца 13 среза 6 до края подошвы 9 рельса на 2 мм меньше длины среза 12, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов 1 и 2, от внутреннего конца 14 среза 6 до края подошвы рельса. Если угол среза 6 меньше 25 градусов, то удлиняется зона стыка с ослаблением прочности заостренных концов среза 6, а если больше 60 градусов, то длина косого среза 6 не устраняет в должной мере ударов колес на стыке. Если ширина среза 6 меньше 20 мм, то не устраняются в должной мере удары колес на стыке. А если ширина среза 6 больше 50 мм, то ширина срезов боковых поверхностей 7 и 8 недостаточна из-за износа боковых поверхностей головки рельса, и может привести к выходу среза 6 непосредственно на боковую поверхность, что нежелательно. Если длина среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов от наружного конца среза 6 до края подошвы рельса меньше длины среза, выполненного под прямым углом к продольной оси стыкуемых рельсов от внутреннего конца среза 6 до края подошвы рельса менее, чем на 1 мм, то не будет обеспечено отсутствие контакта и возможно появление боковой составляющей силы сжатия, а если более, чем на 2 мм, то будет неоправданно увеличен зазор в стыке срезов 6, что не устранит в должной мере ударов колес о кромку рельсов.
Предложенное рельсовое стыковое соединение просто и технологично в изготовлении и надежно в эксплуатации.