КРЕСТОВИНА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Полезная модель относится к рельсовому транспорту, в частности к конструкциям стрелочных переводов и их основных узлов. Известна крестовина, содержащая сердечник, поверхность которого имеет подъем от математического центра крестовины в сторону заднего вылета крестовины в зоне наиболее изнашиваемой части, два рельсовых усовика, выполненных с подъемами и спусками и расположенных симметрично относительно оси крестовины, горло и желобы, поверхность хвостовика расположена на одном уровне с головкой прилегающих рельсов. М.И.Титаренко, Б.Э.Глюзберг. Срок службы стрелочных переводов. « Путь и путевое хозяйство» 2003, №5, с.11-13.
Эта крестовина предназначена для работы под нагрузкой различного подвижного состава при подрельсовом основании в виде деревянных стрелочных брусьев.
В настоящее время укладка переводов производится более 50% на железобетонные брусья. На главных путях 30% стрелочных переводов имеют железобетонное основание. Вследствие этого в зоне крестовины вертикальная жесткость пути и масса, участвующая во взаимодействии колеса и рельса, возросла в значительной степени, срок службы крестовин снизился в 1,3-1,6 раза.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является крестовина стрелочного перевода, содержащая два рельсовых усовика, симметрично расположенных относительно оси крестовины и выполненных с уклонами, горловину, желобы и сердечник, поверхность катания которого в сечении, удаленном от математического центра крестовины в сторону ее заднего вылета, где ширина сердечника составляет ¼ ширины желоба крестовины, расположена на одном уровне с поверхностью катания примыкающих к крестовине рельсов, а угол подъема кромки от математического центра крестовины до этого сечения выполнен в пределах 16°51'-18°03', далее поверхность катания
сердечника на участке до сечения, где ширина сердечника относится как 44/100 к ширине желоба крестовины, выполнена с подъемом, а на участке до сечения, где ширина сердечника относится как 13/10 к ширине желоба, имеет спуск, далее поверхность катания усовика выполнена с подъемом на участке между сечением, удаленным от горловины в сторону переднего вылета крестовины на величину, относящуюся как 4/10 к расстоянию между горловиной крестовины и математическим центром крестовины и сечением, которое удалено от математического центра в сторону заднего вылета крестовины и соответствует ширине сердечника, равной 44/100 ширины желоба крестовины, причем поверхность катания усовиков на участке до сечения крестовины, соответствующего ширине сердечника, относящейся как 77/100 к ширине желоба крестовины, имеет спуск от 1°51'-2°14'. (SU, №578390, Е01В 7/10, бюлл., №40, 1977).
Недостатком этой конструкции является то, что она имеет малый срок службы, так как в процессе эксплуатации возрастают уклоны между сечениями крестовины, в результате этого появляются дефекты на поверхности усовиков и сердечника. По этой причине сначала ограничивают скорость движения пассажирских и грузовых поездов по стрелочному переводу, а затем требуется укладывать новую крестовину.
Задачей полезной модели является увеличение срока службы крестовины при обеспечении конструктивной скорости движения поездов за счет уменьшения уклонов поверхности катания сердечника и усовиков крестовины.
Технический результат достигается тем, что в крестовине стрелочного перевода, включающей в себя два рельсовых усовика, симметрично расположенных относительно оси крестовины и выполненных с уклонами, горловину, желобы и сердечник, поверхность катания которого в сечении, удаленном от математического центра крестовины в сторону хвостового вылета, где ширина сердечника составляет 1/4 ширины желоба крестовины, расположена на одном уровне с поверхностью катания примыкающих к
крестовине рельсов, угол подъема кромки от математического центра крестовины до этого сечения выполнен в пределах от 16°51'-18°03', далее поверхность катания сердечника на участке до сечения, где ширина сердечника относится как 44/100 к ширине желоба крестовины, выполнена с подъемом, а на участке до сечения, где ширина сердечника относится как 13/10 ширине желоба имеет спуск, далее поверхность катания усовиков выполнена с подъемом на участке между сечением, удаленным от горловины в сторону переднего вылета крестовины на величину, относящуюся как 4/10 к расстоянию между горловиной крестовины и математическим центром крестовины и сечением, которое удалено от математического центра в сторону заднего вылета крестовины и соответствует ширине сердечника, равной 44/100 ширины желоба крестовины, при этом поверхность катания усовиков на участке до сечения крестовины, соответствующего ширине сердечника, относящейся как 77/100 к ширине желоба крестовины, имеет спуск, а угол подъема поверхности катания сердечника на участке до сечения выполнен в пределах 0°20'-1°38', угол спуска поверхности катания сердечника на участке до сечения выполнен в пределах 0°08'-0°20', кроме того угол подъема поверхности катания усовиков на участке до сечения крестовины, соответствующего ширине сердечника, относящейся как 44/100 к ширине желоба крестовины, выполнен в пределах 0°17'-0°23', а угол спуска поверхности катания усовиков на участке до сечения крестовины выполнен в пределах 1°37'-2°08'.
Реализуемые скорости движения поездов назначают с учетом величин уклонов неровностей поверхностей катания наиболее изнашиваемой части сердечников и усовиков, чем больше уклон неровности, тем меньше назначается скорость движения поездов по крестовине при условии обеспечения безопасности движения поездов по станциям.
Устройство крестовины перевода поясняется с помощью трех фигур:
фиг.1 - схема крестовины и прилегающих рельсов в плане;
фиг 2 - профиль крестовины с указанием характерных сечений;
фиг.3 - график зависимости скорости движения поездов от величин
углов подъемов и спусков поверхности катания сердечника и усовиков крестовины.
На фиг.1-3 позициями обозначено:
1, 2 - усовики крестовины с наиболее изнашиваемой частью;
3 - ось крестовины;
4 - горловина крестовины;
5 - желоба между усовиками и сердечником;
6 - сердечник;
7 - сечение крестовины, где ширина сердечника составляет ¼ ширины желоба;
8 - математический центр крестовины;
9 - задний вылет крестовины;
10 - ширина сердечника в сечении, в котором поверхность катания находится на одном уровне с примыкающими рельсами;
11 - ширина желоба крестовины в сечении 7;
12, 13 - примыкающие к крестовине рельсы;
14 - подъем кромки сердечника до сечения 7;
15 - участок крестовины до сечения 16;
16 - сечение, где ширина сердечника равна 44/100 ширины желоба, 5;
17 - подъем поверхности сердечника до сечения 16;
18 - участок сердечника до сечения крестовины 19;
19 - сечение сердечника, где ширина его равна 13/10 ширины желоба;
20 - спуск сердечника до сечения 19;
21 - подъем поверхности усовикадо сечения 16;
22 - участок усовика до сечения 16;
23 - сечение крестовины, удаленное от математического центра крестовины в сторону переднего вылета;
24 -передний вылет крестовины;
25 - расстояние между математическим центром крестовины и горловиной;
26 - участок усовика до сечения 27;
27 - сечение крестовины, где начало опирания колеса на усовик;
28 - спуск поверхности усовика до сечения 27;
29 - предел величины уклонов для предлагаемой крестовины при противошерстном движении по стрелочному переводу;
30 - предел величины уклонов для крестовины - прототипа при противошерстном движении поезда по стрелочному переводу.
31 - предел величины уклонов для предлагаемой крестовины при пошерстном движении по стрелочному переводу;
32 - предел величины уклонов для крестовины - прототипа при пошерстном движении поездов по стрелочному переводу;
33 - кривая зависимости допускаемой скорости движения поезда от изменения уклона поверхности на предлагаемой крестовине;
34 - кривая зависимости допускаемой скорости движения поезда от изменения уклона поверхности на крестовине-прототипе.
Крестовина стрелочного перевода содержит два рельсовых усовика 1, 2, симметрично расположенных относительно оси крестовины 3, и выполненных с уклонами, горловину 4, желобы 5 и сердечник 6, поверхность катания которого в сечении 7, удаленном от математического центра 8 крестовины в сторону хвостового вылета 9, где ширина 10 сердечника 6 составляет 1/4 ширины 11 желоба 5 крестовины, расположена на одном уровне с поверхностью катания примыкающих к крестовине рельсов 12, 13, а угол подъема 14 кромки от математического центра 8 крестовины до этого сечения 7 выполнен в пределах 16°51'-18°03', далее поверхность катания сердечника 6 на участке 15 до сечения 16, где ширина сердечника 6 относится как 44/100 к ширине желоба 5 крестовины, выполнена с подъемом 17, а на участке 18 до сечения 19, где ширина сердечника 6 относится как 13/10 к ширине 11 желоба 5, имеет спуск 20. Далее поверхности катания усовиков 1, 2 выполнены с подъемом 21 на участке 22 между сечением 23, удаленным от горловины 4 в сторону переднего вылета 24 крестовины на величину, относящуюся как 4/10 к расстоянию 25 между горловиной 4 крестовины и математическим
центром 8 крестовины и сечением 16, которое удалено от математического центра 8 в сторону заднего вылета 9 крестовины и соответствует ширине сердечника 6, равной 44/100 ширины желоба 5 крестовины, далее поверхности катания усовиков 1,2 на участке 26 до сечения 27 крестовины, соответствующего ширине сердечника 6, относящейся как 77/100 к ширине желоба 5 крестовины, имеет спуск 28. Крестовина стрелочного перевода отличается тем, что угол подъема 17 поверхности катания сердечника 6 на участке 15 до сечения 16 выполнен в пределах 0°20'-1°38', угол спуска 20 поверхности катания сердечника 6 на участке 18 до сечения 19 выполнен в пределах 0°08'-0°20', кроме того угол подъема 21 поверхности катания усовиков 1 и 2 на участке 22 до сечения 16 крестовины, соответствующего ширине сердечника 6, относящейся как 77/100 к ширине желоба 5 крестовины, выполнен в пределах 0°17'-0°23', причем угол спуска 28 поверхности катания усовиков 1 и 2 на участке 26 до сечения 27 крестовины выполнен в пределах 1°35'-2°08'.
Крестовина стрелочного перевода работает следующим образом. Сначала ее укладывают на переводные брусья, железобетонные или деревянные, в стрелочный перевод главного или приемно-отправочного пути станции. После закрепления крестовины на подрельсовом основании и проверки состояния ширины колеи начинается движение поездов по стрелочному переводу.
Движение колес осуществляется в пошерстном (с сердечника 6 на усовик 1 или 2) или противошерстном (от горловины 4 к математическому центру 8 крестовины и к заднему стыку крестовины) направлениях.
Особенность воздействия колес поезда состоит в том, что бандаж, колесной пары опирается сначала на один рельсовый элемент, затем плавно переходит одновременно на два элемента (усовик 1 или 2 и сердечник 6) и заканчивает движение по крестовине опять по одному
элементу.
В связи с таким характером взаимодействия колеса и поверхности катания в зоне перекатывания уклоны неровности рабочей поверхности сердечника 6 и усовиков 1,2 оказывают существенное влияние на уровень динамического взаимодействия в крестовине. На фиг.3 проиллюстрирована зависимость этого изменения скорости движения поездов от величины уклонов поверхности катания в зоне крестовины. На графике (фиг.3) видно, что уклон поверхности катания сердечника 6 предложенной крестовины при противошерстном движении (поз.29 и 30), составляет в два раза меньше, чем на крестовине-аналоге; при пошерстном движении - в 1,7 раза меньше по сравнению с уклоном на крестовине-прототипе (поз.31 и 32). При величине допускаемой силы взаимодействия между колесом и рельсом на жесткой крестовине 30 тс, скорости движения поездов заявляемой крестовины могут быть установлены при противошерстном движении поездов в 1.4 раза выше (кривая 33), а при пошерстном движении в 1,2 раза больше, чем на крестовине-прототипе (кривая 34).
Технический результат состоит в том, что срок службы полезной модели, выраженный в Мт пропущенного груза, будет больше для всего интервала величин уклонов (подъемов и спусков) поверхностей сердечника и усовиков, указанных в формуле полезной модели в отличительной ее части (см. таблицу).
Согласно действующего нормативного документа (Приказ МПС № С-1241 У от 19.12.2002 г. «О нормативных сроках службы стрелок и крестовин») срок службы стрелочных переводов, в том числе крестовин, исчисляется в млн тонн (Мт) пропущенного груза брутто.
Кроме того, эффект эксплуатации крестовины с предложенными величинами уклонов (спусков и подъемов), сердечника и усовиков в интервале средних величин достигается за счет реализации более высоких скоростей движения поездов по стрелочным переводам кривая (33) фиг.3. описания.
Таблица
Результаты испытаний
Уклоны поверхности катания элементов крестовины
Пропущенный тоннаж, Мт брутто
Полезная модель
1
Сердечника, подъем -0° 21'
90,0
-«-, спуск -0° 08'
Усовика, подъем -0° 17'
-«-, спуск -1° 37'
2
Сердечника, подъем -0° 59'
97,0
-«-, спуск -0° 14'
Усовика, подъем -0° 20'
-«-, спуск -1° 52'
3
Сердечника, подъем -1° 38'
102,0
-«-, спуск -0° 20'
Усовика, подъем -0° 23'
-«-, спуск -2° 08'
Крестовина-прототип
Уклоны поверхности катания сердечника и усовиков в соответствии с чертежами, описание
65,0