АНКЕР РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к строительству и эксплуатации железных дорог, в частности к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям приспособлений для крепления рельсов железнодорожных путей к железобетонным, полимеробетонным или композитным подрельсовым основаниям, таким как шпалы, брусья, плиты, блоки, лежни и другие. Анкер является важным элементом рельсового скрепления, в общем случае содержащего анкер, замоноличенный в подрельсовой области подрельсового основания, подрельсовую прокладку, уложенную под подошвой рельса, пружинную клемму, вставленную в верхнюю часть анкера и прижимающую рельс к прокладке и подрельсовому основанию.
Из уровня техники известны следующие решения.
Известен анкер для рельсового крепления, содержащий предназначенную для установки пружинной клеммы головку и хвостовик, выполненный из вертикальных стенок, соединенных отдельными поперечными ребрами, образующими поперечные борта, между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна разной высоты - меньшей в верхней части и большей на периферии хвостовика, а в нижней части головки выполнена опорная площадка, направленная суженной частью вниз, при этом вертикальные стенки хвостовика выполнены вогнутыми в середину (патент Евразии №006085, дата публикации: 25.08.2005).
Также известен анкер упругого рельсового скрепления, содержащий головку, опорную площадку и хвостовик. Головка имеет форму полукруга определенной толщины и помещена на опорную площадку, с обеих сторон от вертикальной оси головки выполнены посадочные места для установки и фиксации упругой клеммы - отверстие и паз, а в нижней части выполнена опорная площадка, которая сужена книзу и переходит в хвостовик, выполненный из двух параллельно расположенных вертикальных стенок, связанных раздельными прямоугольными ребрами, образующими поперечные борта, в промежутках между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна разной высоты - меньшей в верхней части и большей на периферии хвостовика, согласно изобретению, верхняя часть головки несколько смещена вперед в направлении подрельсового площадки шпалы, спереди и сзади посередине головка содержит прямоугольные пазы для установки регулировочной втулки, а спереди, со стороны подрельсового площадки шпалы, над опорной площадкой выполнена прямоугольная выемка для фиксации регулировочной втулки, причем расстояние от посадочных мест для установки упругой клеммы до опорной площадки головки является тождественной толщине регулировочной втулки (публикация заявки на патент Европы №3444401, дата публикации: 20.02.2019.
Общим недостатком известных конструкций анкера является то, что они не обеспечивают равномерной нагрузки на анкер, передающейся от клеммы, прижимающей рельс, при различных видах колебания рельса, возникающего во время движения по нему транспорта.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является анкер рельсового скрепления, содержащий головку для пружинной клеммы и хвостовик, выполненный из двух параллельно расположенных вертикальных стенок прямоугольного сечения, связанных двумя ребрами, образующими поперечные борта, в промежутках между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна разной высоты - меньшей в верхней части и большей на периферии хвостовика, а в нижней части головки анкера выполнена опорная площадка, обращенный суженной частью вниз, при этом стенки окон в поперечном сечении имеют выпуклую форму (Патент Украины №39043, дата публикации: 26.01.2009).
Недостатки известного анкера заключаются в отсутствии решения для фиксации концевых участков прижимного элемента в соответствующих пазах с учетом возможных деформаций прижимного элемента во время движения.
Техническая проблема состоит не только в поиске решений для учета деформации элементов рельсового скрепления при колебаниях рельса, но и в обеспечении четкой посадки анкера при замоноличивании его в подрельсовое основание без перекосов.
Технический результат патентуемого решения заключается в обеспечении фиксации свободных участков прижимного элемента (клеммы пружинной) в пазах головки анкера с учетом деформаций указанного элемента  при эксплуатации без влияния на посадку анкера при монтаже его в шпалу за счет доработки формы анкера, выравнивающей центр тяжести изделия.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции анкера рельсового скрепления, содержащем головку и цельнолитой с ней вертикальный хвостовик, образованный двумя параллельными вертикальными стенками прямоугольного сечения, связанными поперечными ребрами, в промежутках между которыми в плоскости продольного сечения хвостовика выполнены сквозные окна, головка выполнена с двумя посадочными местами в виде сквозных пазов под свободные концы клеммы пружинной выполненных открытыми по всей длине с плавным продолжением на нижнюю опорную часть головки, и паз под изолятор с одной стороны и верхнюю выемку с другой стороны, в нижней части головки анкера во фронтальной плоскости со стороны паза под изолятор выполнена первая выемка с первым радиусом кривизны, а  в нижней части головки анкера во фронтальной плоскости со стороны верхней выемки выполнена вторая выемка со вторым радиусом кривизны.
Продолжение пазов на опорную площадку нижней части головки анкера позволяет оставить необходимый технологический зазор с учетом колебаний концевых участков прижимного элемента при движении по рельсу подвижного состава, прямоугольная конфигурация хвостовика анкера в свою очередь обеспечивает четкую посадку анкера при замоноличивании его в подрельсовое основание. Выемки в верхней части головки и в области перехода головки в хвостовик компенсируют расширение посадочных пазов и выравнивают центр тяжести анкера, позволяя избежать перекосов при посадке, а также в совокупности со сквозными окнами между поперечными ребрами обеспечивает максимальную площадь соприкосновения хвостовика анкера с железобетонной массой, при замоноличивании анкера в подрельсовое основание. Кроме того, поперечные ребра обеспечивают более надежную посадку и препятствуют вырыванию анкера.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - вид анкера рельсового скрепления спереди (со стороны паза для изолятора).
Фиг. 2 - вид анкера рельсового скрепления сбоку.
Фиг. 3 - вид анкера рельсового скрепления сзади (со стороны верхней выемки).
Фиг. 4 - вид анкера рельсового скрепления сверху.
Фиг. 5 - вид анкера рельсового скрепления в разрезе А-А с фиг. 1.
Анкер рельсового скрепления содержит головку 1 и цельнолитой с ней вертикальный хвостовик 2 с основанием 5.
Хвостовик 2 образован двумя параллельными вертикальными стенками 3 прямоугольного сечения, связанными поперечными ребрами 4. В промежутках между ребрами 4 в плоскости продольного сечения хвостовика 2 выполнены сквозные окна 6.
Головка 1 выполнена с двумя посадочными местами в виде сквозных пазов 7 и 8 под ножки клеммы пружинной, выполненных открытыми по всей длине, а также паз 9 под изолятор с одной стороны и верхнюю выемку 10 с другой стороны.
В нижней части головки 1 анкера во фронтальной плоскости со стороны паза 9 под изолятор выполнена первая выемка 11 с первым радиусом кривизны, а  в нижней части головки анкера во фронтальной плоскости со стороны верхней выемки 10 выполнена вторая выемка 12 со вторым радиусом кривизны. При этом второй радиус кривизны больше первого радиуса.
Установка анкера рельсового скрепления осуществляется следующим образом. Вертикальный стояк  анкера монолитно встраивают в подрельсовое основание при ее изготовлении, что в дальнейшем обеспечивает надежную опору рельсовому скреплению, при этом цельнолитая головка 1 анкера остается на поверхности. Анкеры  устанавливают попарно таким образом, чтобы фронтальная плоскость цельнолитой головки анкера была перпендикулярна продольной оси симметрии подрельсового основания.
Изготовление нижней части  цельнолитой головки 1 анкера  во фронтальной плоскости шириной аналогичной ширине изолятора позволяет значительно увеличить площадь контакта рельса и рельсового скрепления, что значительно повышает надежность крепления железнодорожного рельса. Анкер не деформируется под нагрузкой, вследствие чего ширина колеи остается стабильной. Указанные результаты подтверждены проведенными испытаниями.
Из конструктивного описания известного анкера и анкера предлагаемого следует, что они являются абсолютно разными и не могут быть взаимозаменяемыми. Плюсы полезной модели - значительное снижение металлоемкости анкера рельсового скрепления при одновременном обеспечении достаточного запаса прочности и его работоспособности.
2
Малая площадь контакта торца подошвы рельса и кронштейнов головки известного анкера рельсового скрепления по 336 мм, способствует преждевременному износу и сокращению срока эксплуатации нарельсового изолирующего уголка из-за повышенной точечной нагрузки на изолирующий уголок  в пределах площади кронштейнов головки анкера.
Увеличенная площадь контакта торца подошвы рельса и анкерного скрепления при условии применения цельнолитого анкера полезной модели, позволяет:
1. Повысить удерживающую способность промежуточного рельсового скрепления в поперечном направлении пути, что непосредственно влияет на устойчивость положения упорной рельсовой нити в кривых участках пути и обеспечивает стабильность ширины рельсовой колеи.
2. Повысить сопротивление повороту рельса в узле промежуточного рельсового скрепления в горизонтальной плоскости, что непосредственно влияет на устойчивость бесстыкового пути от выброса.
3. Обеспечить увеличение площади взаимодействия головки анкера с изолятором, что в свою очередь позволяет уменьшить точечное напряжение от поперечного воздействия, передаваемого посредствам рельса на изолятор, избежать преждевременного износа и продлить срок эксплуатации изолятора.
4. Обеспечить прямолинейность рельсовой нити и отсутствие длинноволновых отклонений (которые неблагоприятно влияют на динамику подвижного состава и вызывают галопирование вагона), что крайне важно на участках обращения скоростных и высокоскоростных пассажирских поездов со скоростями свыше 140 км/час, при условии применения изолятора шириной аналогичной ширине цельнолитой головки анкера.
Снижение металлоемкости анкера рельсового скрепления при одновременном обеспечении достаточного запаса прочности и его работоспособности; создание конструкции анкера для рельсового скрепления, позволяющей повысить надежность крепления железнодорожного рельса к подрельсовому основанию за счет увеличения площади контакта анкерного скрепления и рельса, что особенно важно для железнодорожных путей с высокой нагрузкой на ось и на криволинейных участках железнодорожного пути, является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.