Спираль для армирования дюбеля железобетонного подрельсового основания

Полезная модель относится к элементам шпальных скреплений  железнодорожного и трамвайного рельсового полотна, а именно посвящена дополнительному внешнему армированию пластмассового (полимерного) дюбеля скрепления рельса со шпалой, в частности с бетонной шпалой.
Дюбель является закладным элементом железобетонного  подрельсового основания, который обеспечивает прикрепление к ним рельсов.
Как правило, прикрепление рельса осуществляется посредством прижатия клеммой подошвы рельса к подрельсовому основанию, которое достигается посредством вкручивания в дюбель шурупа.
Значительная часть боковой нагрузки от подвижного состава в узле рельсового скрепления, в особенности в кривых участках пути, перераспределяется на шуруп, далее на дюбель и непосредственно на подрельсовое основание.
В отдельных случаях (при потере нормируемого усилия прижатия подошвы рельса к подрельсовому основанию, износе прокладки рельсового скрепления, потерей клеммой упругих характеристик и т.д.) это может привести к образованию трещин от дюбеля, с их последующим развитием и, как следствие, разрушению железобетонного подрельсового основания.
В целях повышения прочностных характеристик и надежности железобетонного подрельсового основания предлагается устанавливать дополнительное армирование дюбеля, посредством монтажа спирали на дюбель.
Известно, что дюбели армируются спиральными элементами цилиндрической формы. Такое решение можно найти в заявке RU 99121843/28 (12.01.1999).
Ближайшим аналогом является решение по международной заявке WO 1999036703, в которой дюбель армирован спиральным элементом цилиндрической формы.
Недостатком указанных решений является использование цилиндрического спиралеобразного элемента из неустановленного материала.
Настоящая полезная модель направлена на выбор спирального элемента, материал и конструкция которого оптимально подходят для армирования, имеют высокие прочностные и упругие свойства.
Предлагается спираль для армирования дюбеля железобетонного подрельсового основания, отличающаяся тем, что она выполнена конусообразной из пружинной стали.
В частном случае может использоваться сталь 51CrV4.
Техническим результатом полезной модели является повышение жесткости и армирующей способности спирали, а также снижение ее вертикального смещения при установке (вкручивании) дюбеля.
Может использоваться спираль как с постоянным, так и с переменным шагом витков. Предпочтительным является постоянный шаг.
Может использоваться спираль как с равномерным изменением диаметра витков, так и с неравномерным. Предпочтительным является равномерное изменение такого диаметра.
Спирали будут изготавливаться для двух видов скреплений: ЖБР и Фоссло (Vossloh, см. патент РФ №2547332).
Наиболее оптимальным диаметром d прутка спирали для скреплений ЖБР и Фоссло при выполнении его круглым в сечении является d от 3,0 до 6,0 мм. Предпочтительным диаметром d1 является d1=5 мм.
Пруток спирали в рабочих витках может быть в сечении как круглым, так и овальным, эллипсообразным, уплощенным, квадратным, прямоугольным.
Наиболее оптимальным для воплощения спирали является правое направление навивки, однако левое также является допустимым.
Угловая конусность может составлять от 10 до 12 градусов. Оптимальным параметром угловой конусности (α) является 11 градусов.
Число витков n для скреплений ЖБР и Фоссло может варьироваться от 5 до 8. Наиболее оптимальное значение n = 6.
Длина развернутой части спирали для скрепления ЖБР может варьироваться от 1153 до 1155 мм.
Длина развернутой части спирали для скрепления Фоссло может варьироваться от 1081 до 1083 мм.
Диаметр широкого опорного витка D1 для скрепления ЖБР может варьироваться от 58,7 до 59,3 мм. Наиболее оптимальное значение D1=59 мм.
Диаметр широкого опорного витка D1 для скрепления Фоссло может варьироваться от 55,7 до 56,3 мм. Наиболее оптимальное значение D1=56 мм.
Диаметр узкого опорного витка D2 для скрепления ЖБР может варьироваться от 32,3до 33,5мм. Наиболее оптимальное значение D2=33 мм.
Диаметр узкого опорного витка D2 для скрепления Фоссло  может варьироваться от 29,5до 30,5мм. Наиболее оптимальное значение D2=30 мм.
Желательно, чтобы шаг спирали h составлял не более 25 мм. При этом возможно полное примыкание витков друг к другу, в таком случае h1 будет стремиться к диаметру витков d (или равняться ему).
Допускается нанесение на спираль антикоррозионного покрытия: грунтовки и/или эмали (например, ПФ-115 по ГОСТ 6565-76).
На чертежах (фиг. 1 и фиг. 2) приведены два вида армирующих спиралей – вид сбоку и вид сбоку в разрезе. Приведён частный случай спирали, в котором спираль для армирования дюбеля железобетонного подрельсового основания выполнена конусообразной,  пруток спирали в рабочих витках выполнен в сечении круглым, шаг спирали изменяется таким образом, что последние витки примыкают друг к другу. Общая высота готового изделия 1 обозначена как H, диаметр широкого опорного витка 2 обозначен как D1, диаметр узкого опорного витка 3 обозначен как D2, диаметр прутка обозначен как d, угловая конусность обозначена как α, максимальный шаг спирали обозначен как h, минимальный шаг спирали обозначен как h1.
Изделие должно применяться следующим образом. В целях повышения прочностных характеристик и надежности железобетонного подрельсового основания устройство (спираль) устанавливается на дюбель (поверх дюбеля), создавая  дополнительное армирование дюбеля. Дюбель со спиралью помещается в отверстие подрельсового основания (шпалы, бруса, плиты).