ПОДКЛАДКА РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Техническое решение относится к устройствам для закрепления рельсов, в том числе и железнодорожных, на жестком основании.
Известна подкладка рельсового скрепления КБ, содержащая поперечные реборды, ограничивающие поперечное перемещение рельса, и выполненная из металла («Железнодорожные путь» под редакцией Т.Г.Яковлевой, М., Транспорт, 2001, стр.33, 34, рис.1.22., 1.23.).
К достоинствам рассматриваемой подкладки следует отнести способность к восприятию больших статических и динамических нагрузок без разрушения: при эксплуатации подкладка рельсового скрепления КБ без разрушения воспринимает большие горизонтальные и вертикальные усилия со стороны подошвы рельса, а реборды подкладки воспринимают горизонтальные усилия со стороны подошвы рельса и вертикальные усилия со стороны клеммного болта. Однако так как данная металлическая подкладка является материалоемким элементом рельсового скрепления, то и стоимость ее достаточно велика. Стоимость подкладки увеличивается также за счет трудоемкости изготовления методом фрезерования пазов под клеммные болты в ребордах.
Известна подкладка рельсового скрепления, содержащая поперечные реборды, выполненная из полимерного материала и выбранная в качестве прототипа (патент РФ №34173 «Рельсовое скрепление», E 01 B 9/30, опубликованный 2003.11.27).
Полимерный материал, используемый для монолитной подкладки, должен удовлетворять необходимым для надежной эксплуатации рельсового скрепления требованиям - быть твердым и, одновременно, упругим. Такие свойства имеют специальные полимерные материалы, стоимость которых
велика. Неправильно выбранный материал приводит к растрескиванию или смятию подкладок.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является разработка дешевой, надежно работающей в условиях высоких статических и динамических нагрузок, подкладки рельсового скрепления.
Поставленная задача решается тем, что в подкладке для рельсового скрепления, содержащей поперечные реборды и выполненной из полимерного материала, новым является то, что подкладка состоит из каркаса, выполненного из твердого полимерного материала и представляющего собой набор вертикальных, в том числе и взаимно перпендикулярных, или вертикальных и, по крайней мере, одной горизонтальной пластин, а реборды подкладки состоят из каркаса в виде набора вертикальных пластин или в виде набора вертикальных взаимно перпендикулярных пластин, выполненных из твердого полимерного материала.
Промежутки между пластинами каркасов могут быть заполнены упругим полимерным материалом.
По крайней мере, одна из рабочих поверхностей подкладки может быть выполнена из упругого полимерного материала.
В каждой из реборд подкладки может быть выполнен сквозной или глухой со стороны рельса паз под клеммный болт. Поверхность паза может быть облицована металлом.
В горизонтальной пластине каркаса подкладки могут быть выполнены сквозные установочные прорези под клеммные болты.
Каркасы подкладки и реборд служат для восприятия основных нагрузок, действующих на них. Вертикально расположенные пластины каркасов, в том числе и взаимно перпендикулярные, выполненные из твердого полимерного материала и играющие роль ребер жесткости, обеспечивают прочность и устойчивость конструкции, что позволяет воспринимать без разрушения
большие нагрузки со стороны подошвы рельса и клеммного болта. Выполнение каркаса подкладки в виде набора вертикальных и, по крайней мере, одной горизонтальной пластины позволяет еще больше увеличить жесткость каркаса подкладки за счет связки элементов каркаса между собой. Количество и толщина пластин каркасов выбираются из условий эксплуатации рельсового скрепления и усилия затяжки клеммного болта.
Использование упругого полимерного материала для заполнения промежутков между пластинами каркасов позволяет гасить высокочастотные вибрации, возникающие при прохождении по рельсам подвижного состава, и тем самым повысить надежность всех элементов верхнего строения пути. Для выполнения предлагаемой подкладки применяются обычные, широко используемые в промышленности и достаточно дешевые пластмассы, расход которых для выполнения предлагаемой подкладки невелик.
Под рабочими поверхностями подкладки понимают внешнюю поверхность, в состоянии окончательного монтажа контактирующую с подошвой рельса, и опорную поверхность, в состоянии окончательного монтажа контактирующую с подрельсовой опорой. Форма рабочей опорной поверхности подкладки обусловлена конструктивными особенностями подрельсовой опоры.
Подкладка, у которой только одна из рабочих поверхностей, преимущественно опорная, выполнена из упругого полимерного материала, может использоваться на участках пути с малой грузонапряженностью. Такая подкладка уменьшает жесткость пути и позволяет более эффективно гасить высокочастотные вибрации, что предохраняет подрельсовую опору от преждевременного разрушения и обеспечивает надежную работу рельсового скрепления в целом. На участках пути с большой и средней грузонапряженностью используют подкладку, у которой обе рабочих поверхности выполнены из упругого полимерного материала, что еще более повышает упругие свойства подкладки и позволяет смягчать
ударно-циклические нагрузки, гасить вибрации и предохранять подрельсовую опору и рельсовое скрепление в целом от преждевременного разрушения.
Подкладка может использоваться:
- только в виде каркаса - в этом случае на внешнюю рабочую поверхность устанавливают упругую съемную подрельсовую прокладку, а под опорную поверхность подкладки устанавливают упругую съемную прокладку под подкладку;
- в виде каркаса с применением упругой пластмассы - в этом случае дополнительные упругие прокладки не применяются.
Для использования предлагаемой подкладки в рельсовых скреплениях, в которых клемма крепится к реборде подкладки, в каждой из реборд выполнен паз, форма которого адаптирована к форме той части клеммного болта, которая расположена в пазе: головка или стержень болта. Исходя из этого, паз может иметь, например, фигурную форму в виде «ласточкина хвоста» или прямоугольную форму. Выполнение паза глухим со стороны рельса, делает конструкцию реборды более жесткой и надежной. Облицовка металлом внутренней поверхности паза, особенно паза, в котором установлена головка клеммного болта, предохраняет реборду от разрушения в области паза при затянутом болте.
Выполнение в горизонтальной пластине каркаса подкладки сквозных прорезей позволяет установить головку клеммного болта в области реборды под горизонтальной пластиной каркаса подкладки, что обеспечивает надежную фиксацию клеммного болта без разрушения реборды в области паза.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где схематично изображено: на фиг.1 - подкладка, вид снизу; на фиг.2, 3, 4, 5 - варианты выполнения подкладки, вид сверху.
Подкладка состоит из каркаса, представляющего собой набор, например, из семи вертикально расположенных пластин 1, которые выполнены из твердого термопластичного эластомерного материала, например, из стеклонаполненного полиамида ПА-6, имеющего твердость по Шору «А» до 100 ед. Толщина каждой из пластин 1 равна 1,5-2 мм. В состоянии окончательного монтажа пластины 1 ориентированы вдоль подрельсовой опоры (на чертеже не показано). Пластины 1 соединены между собой с помощью, например, одной горизонтальной пластины 2 или/или восьми вертикальных пластин 3, выполненных толщиной 1,5-2 мм из полиамида ПА-6. Промежутки 4 между пластинами 1 каркаса подкладки могут быть заполнены упругой пластмассой, например, полиэтиленом или полипропиленом (группа полиолефинов). По крайне мере, одна из рабочих поверхностей подкладки - внешняя рабочая поверхности 5 подкладки и/или ее опорная рабочая поверхность 6 - сформированы из упругой пластмассы толщиной 7-10 мм. Каркас каждой из реборд представляет собой набор из вертикальных пластин 7, ориентированных вдоль реборды и выполненных из твердого термопластичного эластомерного материала, например, из стеклонаполненного полиамида ПА-6. Пластины 7 могут быть соединены между собой с помощью вертикальных пластин 8, расположенных перпендикулярно пластинам 7. Промежутки 9 между пластинами 7 и между пластинами 7 и 8 каркаса реборды могут быть заполнены упругой пластмассой, например, полиэтиленом или полипропиленом.
В каждой из реборд подкладки выполнен сквозной или глухой со стороны рельса паз 10 (заглушка 11 в виде продольной пластины каркаса реборды) под клеммный болт (на чертеже не показан). Поверхность 12 паза 10 может быть облицована металлом толщиной 0,5 мм.
В горизонтальной пластине 2 каркаса подкладки могут быть выполнены сквозные установочные прорези для клеммных болтов:
- продольная прорезь 13, которая может быть соединена с отверстием 14 под закладной болт (на чертеже не показан). Ширина прорези 13 соизмерима с диаметром стержня клеммного болта;
- прямоугольная прорезь 15, расположенная в области паза 10. Длина прорези 15 соизмерима с длиной (диаметром) головки клеммного болта, а ширина прорези 15 соизмерима с толщиной (диаметром) головки клеммного болта.
Монтаж рельсового скрепления КБ производится на месте сборки рельсошпальной решетки в следующей последовательности:
- на подрельсовую опору устанавливают подкладку, рабочие поверхности 5 и 6 которой покрыты упругой пластмассой. При использовании подкладки, у которой рабочие поверхности не покрыты упругой пластмассой, на подрельсовую опору укладывают упругую (резиновую) прокладку под подкладку, затем укладывают подкладку, а на нее - упругую (резиновую) подрельсовую прокладку;
- подкладку закрепляют на подрельсовой опоре с помощью закладных болтов. При использовании подкладки с продольной прорезью 13, перед закреплением подкладки производят установку клеммного болта, для чего головку болта вводят в отверстие 14 и продвигают его вдоль прорези 13 до паза 10 в реборде, после чего болт при необходимости (в случае фигурной головки) поворачивают, ориентируя большую сторону головки болта вдоль реборды;
- укладывают рельс (на чертеже не показан) между ребордами;
- головку клеммного болта устанавливают непосредственно в паз 10 или под горизонтальной пластиной 2 под реборду, для чего головку болта вставляют в прорезь 15 и заводят головку болта под реборду;
- на реборду устанавливают клемму (на чертеже не показана) и фиксируют с помощью клеммного болта.
После этого рельсовое скрепление считается готовым к работе.
При прохождении подвижного состава в верхнем строении пути возникают ударно-циклические нагрузки, высокочастотные вибрации, сжимающие и сдвиговые усилия. Вертикальные пластины 1 и 3 каркаса, работающие как ребра жесткости, воспринимают усилия со стороны подошвы рельса и равномерно распределяют их по подрельсовой опоре, предохраняя ее от разрушения. Упругая пластмасса, которой заполнены промежутки 4 каркаса и/или из которой сформированы, по крайней мере, одна из рабочих поверхностей 5 и/или 6 подкладки, гасит возникающие высокочастотные вибрации, и тем самым предотвращает преждевременное разрушение элементов верхнего строения пути. Реборда подкладки, в которой промежутки между пластинами 7 и 8 заполнены упругой пластмассой, также гасит возникающие вибрации, что уменьшает вероятность ослабления болтового соединения и позволяет клеммному болту надежно с заранее заданным усилием фиксировать с помощью клеммы рельс в заданном положении. Пластины 7 и 8 каркаса реборды, работающие как ребра жесткости, без разрушения и смятия воспринимают нагрузки со стороны подошвы рельса и клеммного болта, что увеличивает срок службы надежной работы рельсового скрепления.
Использование в рельсовом скреплении предлагаемой подкладки позволяет упростить текущее содержание и ремонт пути (подтяжка клеммных болтов, замена прокладок) и сделать его более дешевым.