СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫКОВОЙ ПРУЖИННЫЙ, ПРОВОЛОЧНЫЙ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей, предназначена для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов на участках железных дорог с электрической тягой, может быть использовано в качестве основного и дублирующего соединителей в составе конструкции токопроводящего стыка инвентарных рельсов железнодорожного пути.
Уровень развития техники известен из технического решения, в котором рельсовый соединитель состоит из тоководной пластины и пружины, на тоководной пластине закреплены контактные элементы, выполняющие роль шаберов при работе соединителя, причем шаберы выполнены из материала, превосходящего материал тоководной пластины по прочности и износостойкости. (Патента РФ №32124 по заявке №2003103004 от 06.02.2003 г. МПК Е01В 11/00).
Недостатком данного технического решения является низкая надежность работы устройства из-за высокого контактного электрического сопротивления между шаберами и токопроводной пластиной.
Известно техническое решение, в котором соединитель рельсовый шаберно-пружинный содержит токопроводную пластину и пружину, на тоководной пластине установлены шаберы, контактирующие с концами рельсов в рельсовом стыке, материал шаберов содержит медь, между шаберами размещена медесодержащая пластина, обладающая пониженным электрическим сопротивлением. (Патент РФ №33126 по заявке №2003121155 от 16.-7.2003 г. МПК Е01В 11/00).
Недостатком решения является сложность устройства и, соответственно, высокая сложность и стоимость его изготовления.
Известно техническое решение, в котором соединитель рельсовый шаберно-пружинный состоит из токопроводной пластины с шаберами и пружины, при этом шаберы выполнены в виде выпуклости материала токопроводной пластины. (Патент РФ 72483 по заявке 2008100449 от 09.01.2008 г. МПК Е01В 11/00).
Недостатком решения является высокая стоимость и повышенное сопротивление соединителя из-за малого числа замыкающих контактных элементов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является решение, в котором соединитель рельсовый стыковой пружинный (СРСП), выполнен в виде одной пружины из упругого токопроводного металла из прутка или ленты (полосы), изогнутой таким образом, что имеет как минимум два выпуклых участка, обращенных выпуклой стороной к шейкам рельсов, и, как минимум, один изогнутый участок, обращенный выпуклой стороной к накладкам рельсовых стыковых, при этом, пружина выполнена с возможностью механического сжатия в направлении выпуклых участков, а выпуклые участки, обращенные выпуклой стороной к шейкам рельсов, имеют твердость выше твердости материала шейки рельсов, при этом повышенная твердость участков достигается путем термической обработки и нанесения покрытия. (Патент РФ №88028 по заявке 2009120405 от 29.05.200г. МПК Е01В 11/00).
Недостатком данного технического решения является не технологичность изготовления соединителя, имеющего множества изгибов металлического прутка. Высокая жесткость соединителя, обусловленная тем, точка опоры изогнутого участка, обращенного выпуклой стороной к накладкам рельсовых стыковых, располагается между точками контакта выпуклых участков обращенных к шейкам рельсов, это расстояние не очень большое. Такое конструктивное решение не позволяет создавать постоянное усилие прижатия соединителя к шейкам рельсов, из того что расстояние меду поверхностями шейки рельса и внутренней поверхность рельсовой накладки, куда устанавливается соединитель рельсовый, имеет значительный разброс в зависимости от стыка. Разброс по усилиям прижатия соединителя к шейкам рельсов приводит к нестабильности работы электрических контактов.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы токопроводящего стыка железнодорожного пути, оборудованного рельсовым стыковым соединителем пружинного типа.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении технологичности изготовления соединителя, в повышении стабильности усилия прижатия электроконтактных элементов к шейке рельса, создаваемый пружинным элементом на протяжении всей эксплуатации СРСП.
0
Указанный технический результат достигается соединителем рельсовым стыковым пружинным, проволочным состоящим из токопроводящего пружинного элемента в виде замкнутого контура, изготовленного из токопроводящей проволоки, имеющий в проекции, на плоскость параллельной плоскости шейки рельса, плоскоовальную форму, состоящую из двух параллельных прямых линий и двух полуокружностей, каждая линия в проекции, перпендикулярной плоскости шейки рельса, имеет W-образную форму с выпуклыми и прямолинейными участками, при этом вершины выпуклости проволоки являются электрическими контактами, имеют твердость выше твердости материала шейки рельса, которая достигается путем термической обработки и нанесения покрытия, расстояние между вершинами составляет 50-70 мм. Кроме этого покрытие на вершины выпуклости участков нанесено методом электроискрового легирования, толщиной не менее 10 мкм, на длине участка 10-15 мм, электродами из твердого сплава, номинальный размер большей стороны плоскоовального контура находится в пределах 240-270 мм, номинальный размер меньшей стороны плоскоовального контура находится в пределах 30-50 мм, свободные концы проволоки сварены в защитной среде, прямолинейные участки в проекции перпендикулярной плоскости шейки рельса образуют угол 130-170.
Как показали исследования, в зоне контакта соединителя и шейки рельса, должно соблюдаться два важных условия, первое - электрическое сопротивление в зоне контакта соединителя и шейки рельса должно быть минимальным, и второе - усилие прижатия контактов к шейкам рельсов рельсовых стыковых должно быть оптимальным. При высоких контактных давлениях будет происходить повышенный износ шейки рельса в месте контакта. При низких контактных давлениях, возможно прерывание электрического контакта, при прохождении колеса железнодорожного вагона по рельсовому стыку. Значение контактного давления к шейкам рельсов определяется жесткостью и формой пружинного элемента. Для данного соединителя оно находится в пределах 2000 Н. Предлагаемый соединитель такое усилия создает при сжатии на 15 мм, а соединитель по прототипу всего за 8,0 мм. Изменение расстояние меду поверхностями шейки рельса и внутренней поверхность рельсовой накладки, куда устанавливается соединитель рельсовый, на один миллиметр приведет к уменьшению усилия прижатия, в первом случае на 133 Н, а во втором на 250 Н.
Уменьшение электрического сопротивления в зоне контакта достигается эффектом шабрения поверхностью контактной зоны соединителя поверхности шейки рельса. На поверхности контактной зоны соединителя имеется покрытие нанесенной электроискровым методом электродами из твердого сплава, обладающее повышенной твердостью и шероховатостью. При установке соединителя в рельсовый стык под рельсовую накладку и затяжке гаек рельсовых болтов пружина сжимается, контактные поверхности начинают взаимодействовать с шейками смежных рельсов железнодорожного пути. Имеющие шероховатости на контактной поверхности выпуклости внедряются в поверхность шейки рельса, обеспечивая уменьшение переходного электрического сопротивлению в месте контакта. Прохождение подвижного состава приводит к перемещению рельсов относительно выпуклостей, при этом происходит зачистка контактных поверхностей от окислов и других образований, обеспечивая минимальное переходное сопротивление.
Повышение технологичности изготовления соединителя достигается снижением чила изгибов при изготовлении соединителя.
На фиг. 1 вид устройства в проекции на плоскость параллельной плоскости шейки рельса, на фиг. 2 вид в проекции перпендикулярной плоскости шейки рельса. Соединитель рельсовый стыковой пружинный проволочный состоит из токопроводящего пружинного элемента 1 в виде замкнутого контура, изготовленного из токопроводящей проволоки, имеющий в проекции, на плоскость параллельной плоскости шейки рельса, плоскоовальную форму, состоящую из двух параллельных прямых линий 1.1 и двух полуокружностей 1.2. В проекции, перпендикулярной плоскости шейки рельса соединитель имеет W-образную форму, с расположенными на прямолинейных участках 1.3 выпуклыми электрическими контактами 2 имеющими твердость выше твердости материала шейки рельса, твердость и износостойкость контактных поверхностей повышают путем нанесения покрытия методом электроискрового легирования, толщиной не менее 10 мкм, на длине участка 10-15 мм, электродами из твердого сплава. Угол  между прямолинейными участками с расположенными электрическими контактами 2 в проекции перпендикулярной плоскости шейки рельса составляет 130°-170°.
Номинальный размер токопроводящего пружинного элемента 1 с большей стороны плоскоовального контура находится в пределах 240-270 мм, а меньшей стороны плоскоовального контура в пределах 30-50 мм.
Работает соединитель следующим образом. Устройство устанавливается в рельсовый стык под рельсовую накладку. При затяжке гаек рельсовых болтов токопроводящий пружинный элемент 1 сжимается, выпуклые электрические контакты 2 взаимодействуют с шейками смежных рельсов железнодорожного пути. В процессе сжатия, и при прохождение подвижного состава, приводящее к перемещению рельсов относительно выпуклых электрических контактов 2, имеющих шероховатости на контактной поверхности, контакты 2 внедряются в поверхность шейки рельса, происходит зачистка контактных поверхности от окислов, обеспечивая уменьшение переходного электрического сопротивлению в месте контакта. Токопроводящий пружинный элемент 1, W-образной формы в проекции, перпендикулярной плоскости шейки рельса, обеспечивает стабильное усилие прижатия контактов 2 к шейке рельса, создаваемое на протяжении всей эксплуатации соединителя рельсового стыкового пружинного проволочного.