УСТАНОВОЧНАЯ ПЛИТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ШПАЛ

Полезная модель относится к устройствам для формования фасонных изделий из глины, цемента и камня с элементами, полностью или частично заделанными в формуемый материал, и предназначена для использования в процессе изготовления железобетонных шпал.
Известна установочная плита, используемая в устройстве для изготовления анкерных железобетонных шпал по патенту №2190525, содержащем многоместную металлическую форму с комплектом технологической оснастки, в которой в зоне установки анкеров закреплены установочные плиты. Используемая в устройстве установочная плита для закрепления анкера выполнена из листового металла и представляет собой прямоугольную пластину с загнутыми вниз участками на коротких сторонах и двумя сквозными отверстиями, соответствующими конфигурации головок анкера. Отверстия имеют боковые поверхности, скошенные под углом 15-20° по периметру, образующие сужение отверстий книзу, а на боковых сторонах отверстий закреплены опорные площадки, препятствующие проваливанию головок анкера в отверстия. Сверху к прямоугольной пластине между отверстиями прикреплена при помощи сварного соединения накладка, предназначенная для формирования на шпале подрельсового участка (см. патент на изобретение RU 2190525, МПК B28B 23/06, опубл. 10.10.2002).
Однако описанная установочная плита обладает недостаточной прочностью опорных площадок, имеющих ширину в три раза меньшую ширины отверстия. Это приводит к быстрой деформации опорных площадок в процессе работы и нарушению параллельности опорных поверхностей головок анкера и подрельсового участка в изготовленной шпале. К тому же при использовании сварки для закрепления накладки на прямоугольной пластине происходит коробление листового металла, приводящее к появлению пропеллерности подрельсовой площадки.
Частично указанные недостатки устранены в установочной плите, используемой в устройстве для изготовления анкерных железобетонных шпал по патенту №45961, содержащем многоместную металлическую форму с комплектом технологической оснастки и установочными плитами, в каждой из которых предусмотрены сужающиеся к нижней поверхности прямоугольные отверстия под анкер с установленными на нем уплотнителями, и накладка, закрепленная между отверстиями. В каждом отверстии установочной плиты, выполненной из листового металла, в центральной части и, по крайней мере, с двух его боковых сторон установлены металлические пластины - перемычки, жестко соединенные с установочной плитой, при этом участки перемычек, расположенные в зоне отверстия, являются опорными поверхностями для анкера с установленным на нем уплотнителем (см. патент на полезную модель RU 45961, МПК B28B 7/24, опубл. 10.06.2005).
Однако прочности перемычек достаточно для изготовления порядка трехсот шпал, после чего установочная плита выходит из строя из-за отгиба перемычек, изготовленных из листового металла. Также в указанном устройстве не решена проблема коробления установочной плиты в процессе закрепления накладки, образующей подрельсовый участок, на установочной плите при помощи сварки. Данное устройство принято за прототип.
Задача состоит в повышении надежности и увеличении срока эксплуатации установочной плиты, являющейся составной частью технологической оснастки для изготовления железобетонных шпал.
Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении прочности установочной плиты, обеспечении точности установки анкера в отверстиях плиты в процессе изготовления шпал.
Поставленная задача достигается тем, что установочная плита для изготовления железобетонных шпал с анкерами выполнена монолитной и представляет собой пластину с наклонными боковыми гранями и плоскопараллельными верхней и нижней поверхностями, при этом на нижней поверхности вдоль двух противоположных боковых граней расположены бортики, а на верхней поверхности в средней части выполнено утолщение, формирующее подрельсовый участок шпалы, пластина со стороны верхней поверхности снабжена двумя углублениями, расположенными с противоположных сторон от утолщения и предназначенными для размещения в них головок анкеров, а на дне каждого углубления выполнена пара сквозных отверстий, предназначенных для размещения кронштейнов головок анкеров, при этом участок дна углубления между сквозными отверстиями образует перемычку, а участки дна между боковыми гранями углублений и сквозных отверстий образуют опорные площадки. Утолщение выполнено протяженным от одной боковой грани пластины до противоположной, при этом боковые грани утолщения попарно параллельны боковым граням пластины. Углубления выполнено прямоугольным со скругленными углами и сужающимся по направлению к дну. На ребрах, образованных пересечением верхней и боковых поверхностей пластины, выполнены фаски. Площадь сквозных отверстий составляет 15-20% площади поверхности пластины.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена установочная плита, вид сверху, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - разрез Б-Б.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - пластина;
2 - верхняя поверхность пластины;
3 - нижняя поверхность пластины;
4 - утолщение;
5 - боковая грань утолщения;
6 - длинная боковая грань плиты;
7 - короткая боковая грань плиты;
8 - фаска;
9 - углубление;
10 - отверстие;
11 - короткая сторона углубления;
12 - опорная площадка;
13 - перемычка;
14 - бортик.
Заявляемое техническое решение предназначено для использования в качестве составной части устройства для изготовления анкерных железобетонных шпал содержащем многоместную металлическую форму с комплектом технологической оснастки, включающим установочные плиты, арматуры и анкеры с уплотнителями. Анкер представляет собой две головки, соединенные друг с другом при помощи дугового элемента, при этом каждая головка снабжена парой кронштейнов.
Установочная плита представляет собой цельнометаллическую конструкцию, выполненную из стали марки 09Г2С, 10ХСНД ГОСТ 19281-89, 20Х, 30ХГСА ГОСТ 4543-73. Возможно изготовление плиты методом литья с последующей фрезерной обработкой, либо методом полной механической обработки путем фрезерования на станке с числовым программным управлением из листовой заготовки. Плита выполнена в виде пластины 1 и имеет форму уплощенного прямоугольного параллелепипеда. Пластина имеет плоскопараллельные верхнюю 2 и нижнюю 3 поверхности, а также наклонно расположенные по отношению к вертикальной плоскости боковые грани 6 и 7.
На одной поверхности 2 пластины (верхней) в средней части выполнено плоское утолщение 4 (возвышение), предназначенное для формирования на шпале подрельсового участка. Возвышение снабжено боковыми гранями 5, скошенными под углом α=50-60° к верхней поверхности, протяженными от одной длинной боковой грани 6 до противоположной параллельно коротким боковым граням 7. Короткие боковые грани 7 плиты расположены под углом β=50-60° к нижней поверхности 3 пластины, а ребра боковых граней, образованные пересечением коротких боковых граней с верхней поверхностью 2, выполнены скругленными. Длинные боковые грани 6 плиты расположены под острым углом γ=70-80° к верхней поверхности 2, а ребра, образованные пересечением длинных граней с нижней поверхностью 3, выполнены скругленными. Наиболее оптимальные значения углов α=55° и β=55° для легкого отделения плиты от изготовленной с ее помощью шпалы, γ=75° для плотного прилегания к дну и стенкам многоместной металлической формы (на чертежах не показана). На ребрах, образованных пересечением длинных боковых граней 6 с верхней поверхностью 2, выполнены фаски 8, предназначенные для закрепления установочной плиты в многоместной форме при помощи сварного шва. В пластине 1 с обеих сторон от утолщения 4 выполнены прямоугольные углубления 9 со скругленными углами, причем поверхности коротких стороны углублений расположены вдоль длинных боковых граней 6 плиты, а поверхности длинных сторон углублений ориентированы вдоль боковых граней 5 возвышения 4. Геометрические параметры углублений выбраны соответствующими геометрическим параметрам головок анкеров, монтируемых в шпалы и предназначенных для закрепления рельс (на чертежах не показаны). Углубления выполнены сужающимися к нижней поверхности пластины под углом δ=70-80° к верхней поверхности пластины. Наиболее оптимальным является угол δ=75° для обеспечения легкого размещения в углублениях головок анкеров с уплотнителями. На дне каждого углубления выполнена пара сквозных отверстий 10 прямоугольной формы со скругленными углами, предназначенных для размещения в них кронштейнов головок анкеров. Участки дна углублений между боковыми гранями 5 углублений и сквозных отверстий образуют опорные площадки 12, а участок дна углубления между сквозными отверстиями образует перемычку 13. Опорные площадки 12, протяженные вдоль коротких сторон 11 углубления 9, обеспечивают фиксацию головки анкера с уплотнительным элементом в плите. Перемычки 13 предназначены для обеспечения частичного восприятия нагрузок от головки анкера, снижения давления на опорные площадки и предотвращения их отгиба. Общая площадь сквозных отверстий занимает 15-20% площади поверхности пластины для обеспечения ее прочности, достаточной для выдерживания нагрузки анкера и бетона шпалы, с той же целью величина углублений выполнена равной глубине отверстий. На нижней поверхности 3 вдоль коротких боковых граней 7 выполнен бортик 14 для обеспечения более плотного контакта установочной плиты с многоместной металлической формой и исключения возможности вытекания бетона через зазор между ними.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Установочные плиты располагают в многоместной металлической форме для изготовления шпал в местах размещения анкеров стороной с утолщением 4 вверх и закрепляют при помощи сварки на дне многоместной металлической формы для производства шпал. Использование сварки не приводит к короблению плиты по причине конструктивных особенностей выполнения - высота плиты в месте расположения фасок 8, по которым производят сварку, обеспечивает сохранение формы при нагревании. В сквозных отверстиях плиты располагают головки анкера с надетыми на них уплотнительными элементами, при этом каждая головка опирается боковыми участками на две опорные площадки 12, а участком поверхности между кронштейнами на перемычку 13. Жесткость крепления головок является достаточной и исключает возможность деформации от нагрузок при последующих операциях - натягивании арматуры в форме, заполнении формы бетонной смесью, виброуплотнении, термической обработке и извлечении шпал. Затем в плиты 1 устанавливают новые анкеры, и цикл повторяют снова для получения новых шпал.
Таким образом, за счет выполнения отдельных отверстий для кронштейнов головок анкеров (а не для головок целиком) удалось достичь более высокой прочности установочной плиты по сравнению с прототипом, исключить возможность ее деформации при эксплуатации и, следовательно, обеспечить неизменную точность установки анкера в отверстиях плиты в процессе изготовления шпал и увеличенный срок эксплуатации установочной плиты.
Пример конкретного выполнения.
Изготовлена установочная плита из стали марки 09Г2С ГОСТ 19281-89 с габаритными размерами 406 мм на 182 мм, расстоянием (толщиной) между верхней и нижней поверхностями 22 мм, высотой утолщения 8 мм, высотой бортиков 3 мм, величиной углублений 12 мм, шириной перемычек 16 мм, шириной опорных площадок 9 мм, протяженностью фасок 25 мм. Плита, являющаяся составной частью технологической оснастки для изготовления шпал ШС-АРС, изготовлена методом обработки резанием и характеризуется следующими показателями:
временное сопротивление разрыву 530 МПа (у прототипа 400 МПа);
предел текучести 390 МПа (у прототипа 240 МПа).
После 500 циклов работы следов износа на плите не обнаружено, что доказывает достижение поставленных задач - увеличение срока службы плит, по крайней мере, в два раза по сравнению с прототипом. При износе в процессе эксплуатации цельнометаллическая плита обладает хорошей ремонтопригодностью и требует меньше ремонтных операций, чем прототип.