УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА ДЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
DEVICE FOR FIXING RAILS FOR RAIL VEHICLES

Изобретение касается устройства для крепления рельса для рельсовых транспортных средств.
Из CH 654362 A5 известна система для крепления рельса на полой шпале из металла, у которой болт с крючком, при промежуточном использовании пружинного кольца, создающего силу натяжения, пронизывает продолговатый проем в полой шпале и посредством геометрического замыкания притягивается к полой шпале снизу. При такой системе возникающие при движении поперечные силы вводятся в полую шпалу преимущественно через прилегающий в проеме болт с крючком, поддерживаемые направляющей пластиной рельса, передающей силы поперечного смещения на шпалу.
DE 44 06 105 A1 описывает крепление рельса к двум стальным балкам, у которого первая пара болтов посредством натяжных зажимов прижимает рельс к ребристой пластине, причем эта ребристая пластина зафиксирована на стальных балках посредством второй пары болтов без натяжных зажимов.
При других известных решениях применения стальных шпал рельсы монтируются не непосредственно на шпале, а на изготавливаемых трудоемким образом рельсовых подкладках, которые, со своей стороны, свариваются со шпалой.
Задачей изобретения является предложить устройство для крепления рельса для рельсовых транспортных средств, которое обеспечит возможность простой и долговечной установки рельса на металлической шпале при недопущении ненужного воздействия сил на металлическую шпалу.
Эта задача решается для вышеназванного устройства в соответствии с изобретением с помощью отличительных признаков п.1 формулы изобретения. При опирании удерживающего звена на поперечную опору с зазором для анкерного звена может предотвращаться передача обусловленных эксплуатацией поперечных сил, вызванных непосредственным прилеганием анкерного звена к стенке проема.
Предлагаемая изобретением концепция крепления рельса позволяет анкерному звену по существу иметь задачу фиксации рельса перпендикулярно металлической шпале, в то время как возникающие при эксплуатации поперечные силы рельса вводятся в металлическую шпалу главным образом через удерживающее звено и поперечную опору. Благодаря этому, с одной стороны, достигается распределение действующих сил, которое в целом допускает большие эксплуатационные силы при высоком сроке службы и предупреждает износ металлических шпал. С другой стороны, благодаря тому, что анкерное звено в поперечном направлении в условиях эксплуатации имеет свободный зазор в проеме, не допускается опирание поперечных сил на край проема. Это снижает опасность образования трещин на металлической шпале.
Под металлической шпалой понимаются предпочтительно шпалы из стали. Форма металлической шпалы, помимо признаков в соответствии с изобретением, может получаться традиционным образом, например, в виде открытой или закрытой корытообразной шпалы, в виде двутавровой шпалы, тавровой шпалы или тому подобного. В общем смысле изобретения под металлической шпалой понимается любая металлическая подкладка, то есть, например, также металлические пластины, которые в направлении движения имеют несколько предлагаемых изобретением креплений рельса друг за другом, но не состоящие из нескольких элементов, известные Y-образные стальные шпалы, у которых два изогнутых стальных профиля сварены, соответственно, соединены друг с другом ригелем на верхней и нижней стороне.
В зависимости от требований, между рельсом и металлической шпалой могут быть применены различные промежуточные пластины из амортизирующего материала, такого как, например, полимерный материал.
Натяжной зажим в смысле изобретения представляет собой любое упруго пружинящее средство, которое может нагружаться заданным предварительным натягом с некоторым ходом натяга и давит на рельс вниз в направлении металлической шпалы посредством предварительного натяга. Обычные натяжные зажимы часто предварительно изогнуты из соответственно упруго пружинящего прутка (материала круглого сечения).
Под анкерным звеном в смысле изобретения понимается вообще каждое нагружаемое на растяжение крепежное средство, которое одной стороной удерживается на металлической шпале и удерживает рельс книзу к металлической шпале. Примерами предпочтительных анкерных звеньев в смысле изобретения являются удерживаемые с геометрическим замыканием в металлической шпале болты, имеющие резьбу на верхнем конце. Болт может, например, вставляться запирающей головкой на нижнем конце через продолговатое отверстие в металлической шпале и затем вращаться для создания геометрического замыкания.
Поперечное направление в смысле изобретения проходит горизонтально и поперек направления распространения рельса.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что рельс изолирован от металлической шпалы посредством электроизолирующих конструктивных элементов. Электрическая изоляция может осуществляться с разными целями, например, как защитный механизм или для целей сигнализационной техники. Изолирующие конструктивные элементы могут, в частности, состоять из полимерного материала. Например, вокруг анкерного звена может быть расположена изолирующая втулка.
Вообще предпочтительно предусмотрено, что удерживающее звено включает в себя уголковую направляющую пластину для натяжного зажима. Такая уголковая направляющая пластина подпирает натяжной зажим и направляет его в ходе натяжения при монтаже рельса. Уголковая направляющая пластина может также иметь упор, напр., для винтовой гайки, так что задается точный предварительный натяг натяжного зажима.
В одном из предпочтительных усовершенствований уголковая направляющая пластина может быть по меньшей мере частично выполнена из электроизолирующего материала. Это позволяет особенно простым образом получить электрическую изоляцию рельса относительно металлической шпалы.
Вообще предпочтительно предусмотрено, что позиционирование рельса относительно металлической шпалы в поперечном направлении может выбираться посредством удерживающего звена. Для этого могут быть, например, подобраны удерживающие звенья разной ширины. Альтернативно или дополнительно удерживающие звенья могут включать в себя вставляемые, действующие в боковом направлении проставки, которые имеются различной ширины и выбираются, в зависимости от требований.
Для снижения пиков сил и общего уменьшения износа может быть предусмотрено, чтобы удерживающее звено было выполнено с возможностью упругой деформации в поперечном направлении. Это может осуществляться с помощью специально предусмотренных гофров, выемок в материале или тому подобного. С помощью таких мер коэффициент жесткости упругого удерживающего звена в поперечном направлении может оптимизироваться, соответственно, адаптироваться к ожидаемым при эксплуатации поперечным силам.
В одном из предпочтительных в общем вариантов осуществления металлическая шпала может выполнена в форме корытообразной шпалы. Корытообразные шпалы особенно пригодны для передачи высоких поперечных сил в щебеночное основание и могут идеально комбинироваться с предлагаемым изобретением креплением рельса.
При этом для лучшего распределении сил поперечная опора может включать в себя распространяющееся в продольном направлении рельса продолговатый элемент и разъемно - с целью подбора с адаптацией к разным ширинам колеи - или неразъемно, напр., путем приваривания, быть соединена с металлической шпалой. При этом предпочтительно этот продолговатый элемент распространяется по существу по длине опорной поверхности рельса на металлической шпале, так что осуществляется оптимальное распределение ввода сил по ширине шпалы.
В принципе, поперечная опора может также включать в себя углубления или проемы в металлической шпале, в которые с геометрическим и/или с фрикционным замыканием вставляется соответствующая ответная часть удерживающего звена. Такие системы также позволяют получить распределенный по большой ширине ввод поперечных сил в металлическую шпалу, который отделен от вертикально действующей удерживающей силы анкерного звена.
Другие преимущества и признаки вытекают из пунктов формулы изобретения и последующего описания одного из предпочтительных примеров осуществления изобретения, изображенного на чертежах. Показано:
фиг.1: пространственный общий вид предлагаемого изобретением устройства;
фиг.2: покомпонентный пространственный вид устройства с фиг.1;
фиг.3: пространственный местный вид устройства с фиг.1 снизу;
фиг.4: пространственный вид уголковой направляющей пластины устройства с фиг.1; и
фиг.5: уголковая направляющая пластина с фиг.4 снизу.
Крепежное устройство включает в себя распространяющуюся в поперечном направлении металлическую шпалу 1, на которой размещены два параллельных рельса 2, распространяющиеся перпендикулярно поперечному направлению в продольном направлении рельсов, для направления рельсового транспортного средства.
Металлическая шпала 1 в данном случае выполнена в виде корытообразной шпалы из соответственно деформированного стального листа. Установка двух рельсов 2 осуществляется конструктивно одинаково, так что ниже ссылаемся только на установку одного из рельсов.
Для установки рельса 2 на металлической шпале 1 в стальную шпалу введены два проема 3, которые выполнены в виде проходящих в поперечном направлении, т.е. также ортогонально рельсу, продолговатых отверстий. На верхней стороне металлической шпалы установлены две поперечные опоры 4. Эти поперечные опоры 4 выполнены в форме простых планок, которые распространяются в продольном направлении рельса. При этом поперечные опоры 4 проходят по меньшей мере приблизительно по длине, которая соответствует поверхности опоры рельса 2 на металлическую шпалу 1.
Проемы 3 расположены внутри области между поперечными опорами 4. Рельс 2 опирается на металлическую шпалу 1. Для лучшей амортизации между рельсом 2 и металлической шпалой 1 вложена промежуточная пластина 5 из упругого материала, в данном случае полимерного материала. При этом промежуточная пластина 5 не выполняет функций усиления металлической шпалы, так что в отношении опирающих сил рельс 2 опирается непосредственно на металлическую шпалу 1.
На каждой стороне рельса 1 между соответствующей поперечной опорой 4 и подошвой 2a рельса 2 расположено удерживающее звено 6. Удерживающие звенья 6 выполнены на каждой стороне конструктивно одинаково. Каждое из двух удерживающих звеньев 6 включает в себя уголковую направляющую пластину 7, натяжной зажим 8 и анкерное звено 9. При этом уголковая направляющая пластина 7 опирается на металлическую шпалу 1 и подпирает, соответственно, направляет упруго пружинящий натяжной зажим 8. Натяжной зажим 8 одной стороной установлен в выемках 7a уголковой направляющей пластины 7, а другой стороной захватывает сверху подошву 2a рельса.
Анкерное звено 9 выполнено в виде болтовой анкерной стяжки, которая на нижнем конце имеет продолговатую запирающую головку 9a, а на верхнем конце - наружную резьбу 9b. Анкерное звено вставляется запирающей головкой 9a через соответствующий проем 3 металлической шпалы 1 и вращается для создания геометрического замыкания. После этого на анкерное звено сажаются уголковая направляющая пластина 7 и натяжной зажим 8, и натяжной зажим затягивается посредством соответствующей наружной резьбе 9b гайки 10 и подкладных шайб 11.
При этом натяжной зажим давит на подошву 2a рельса по существу вертикально вниз к металлической шпале 1. Анкерное звено имеет в продолговатом отверстии достаточный в поперечном направлении зазор, так что в металлическую шпалу 1 не вводятся поперечные силы, вызванные прилеганием анкерного звена в проеме 3.
Удерживающее звено 6, соответственно, уголковая направляющая пластина 7 без зазора заполняет область между подошвой 2a рельса и поперечной опорой 4, так что возникающие при эксплуатации поперечные силы вводятся в поперечные опоры через удерживающие звенья.
При этом уголковая направляющая пластина 7 прилегает прилегающей кромкой 7b к поперечной опоре 4, так что сила распределяется по длине поперечной опоры. Кроме того, продолжение уголковой направляющей пластины захватывает поперечные опоры 4 в области прилегающей кромки 7b.
Для уменьшения возникающих пиков сил уголковая направляющая пластина выполнена упругой в поперечном направлении, при этом коэффициент жесткости в этом направлении выбран соответственно ожидаемым пикам силы. Для этого в уголковой направляющей пластине специально сформированы ослабления 7c, которые допускают упругую деформацию на соответствующий определенный ход.
При необходимости устройство позволяет также получить электрическую изоляцию рельса 2 от металлической шпалы 1, например, для сооружения общепринятых схем для обеспечения безопасности в области постов централизации или тому подобного.
Для этого некоторые конструктивные элементы, такие как, например, промежуточная пластина 5, выполнены из изолирующего материала, такого как, например, полимерный материал. Кроме того, анкерное звено изолировано от натяжного зажима 8, например, посредством охватывающей анкерное звено 9 втулки 12 из полимерного материала. В таком случае также давящие на натяжной зажим подкладные шайбы должны были бы по меньшей мере частично выбираться из изолирующего материала.
Далее, уголковая направляющая пластина 7 с целью изоляции может быть выполнена из полимерного материала. Но в других вариантах осуществления изолированного рельса уголковая направляющая пластина может также состоять из металла, и для этого между подошвой 2a рельса и уголковой направляющей пластиной может быть предусмотрена соответствующая изолирующая пластина.
Чтобы обеспечить возможность достаточно точного позиционирования рельса 2 на металлической шпале в поперечном направлении, могут быть предусмотрены уголковые направляющие пластины разной ширины. При этом выбираются и комбинируются соответственно пары уголковых пластин, которые в целом гарантируют опирание без зазора между поперечными опорами 4. Положение рельса 2 относительно проемов 3 может изменяться в определенных рамках. Альтернативно этому можно также обеспечить позиционирование рельса в поперечном направлении с помощью соответственно подобранных дополнительных проставок.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Металлическая шпала
2 Рельс
2a Подошва рельса
3 Проем, продолговатое отверстие
4 Поперечная опора
5 Промежуточная пластина
6 Удерживающее звено
7 Уголковая направляющая пластина
7a Выемки в уголковой направляющей пластине
7b Прилегающая кромка уголковой направляющей пластины
7c Ослабления в уголковой направляющей пластине
8 Натяжной зажим
9 Анкерное звено
9a Запирающая головка анкерного звена
9b Наружная резьба анкерного звена
10 Гайка
11 Подкладные шайбы
12 Втулка.