УНИВЕРСАЛЬНАЯ ФИКСИРУЮЩАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ФИКСАЦИИ СРЕДСТВ КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА К ШПАЛЕ

Предлагаемая полезная модель относится к верхнему строению пути железных дорог, в частности, к средствам крепления рельсов к шпалам и может быть использована при монтаже рельсов и восстановительном ремонте деревянных шпал.
При активной эксплуатации железнодорожных путей, связанной с перемещением железнодорожных транспортных средств по рельсовым путям, рельсы испытывают значительные нагрузки как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, особенно в зоне стрелочных переводов и искривленных участков пути. Со временем воздействие таких нагрузок приводит к ослаблению прикрепления металлических подкладок к шпалам вследствие разбалтывания шурупных или костыльных отверстий в деревянных шпалах. Ослабление крепления шурупов или костылей к шпалам также может происходить в результате гниения древесины, в отверстии под шуруп или костыль. В результате нарушается стабильность ширины колеи, уровень головок рельсов, а шурупы и костыли могут быть неплотно зафиксированы в своих гнездах или выпадать из них, не обеспечивая должного закрепления, что в итоге отрицательно сказывается на безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта.
Для устранения этих последствий проводится периодический ремонт рельсошпальной решетки, как правило сопровождаемый заменой шпал и крепежа в значительном количестве (вплоть до сплошной).
Вместо такого ремонта можно восстанавливать способность рельсовых скреплений удерживать рельс на деревянной шпале, бывшей в использовании, т.е. без ее замены.
Из SU 545268 (Нойманн унд Ко, ГмбХ) известно устройство для закрепления путевых шурупов в шпалах, подверженных гниению, например деревянных, содержащее цилиндрическую металлическую вставку и отверждаемую синтетическую смолу. Устройство выполнено в виде сетчатой трубки из проволоки, размещаемой в отверстии шпалы соосно с отверстием. Смола заполняет свободное пространство в отверстии шпалы после установки шурупа. К недостаткам такого устройства относится необходимость использования сетчатого материала, формирование которого требует дополнительных трудозатрат.
Из ЕР 1449961 А2 (Sersa AG, СН) известна технология полного восстановления шурупных отверстий в деревянных шпалах за счет использования эпоксидного компаунда и армирующей вставки. Эта технология успешно используется в Европе для обеспечения возможности закрепления рельса шурупами на деревянной шпале, бывшей в употреблении. При этом вставка для шурупов шпал сформирована из изогнутого стержня, выполненного из перекрученной продольно четырехгранной проволоки, так что во вставке образованы первая и вторая части, соединенные друг с другом через изогнутую часть стержня. Первая часть является прямой, а вторая часть выполнена в виде крюка. Благодаря такой форме в армирующей распирающей вставке образовано три рабочих элемента для взаимодействия с телом шурупа и стенками отверстия, позволяющих ей прочно удерживать шуруп в шпале, при этом такая вставка может быть использована с шурупами с тупыми концами.
При ремонте рельсовых путей прочную посадку шурупов восстанавливают посредством удаления старых шурупов с последующим рассверливанием и очисткой отверстия, в котором размещают распирающую вставку. Отверстие заполняют заливочной массой, а затем ввинчивают новый шуруп, при этом распирающая вставка обеспечивает его прочную фиксацию благодаря равномерному размещению ее рабочих элементов вокруг поверхности шурупа параллельно его продольной оси на одинаковом расстоянии друг от друга. В сечении, выполненном поперек шурупа и трех рабочих элементов вставки, шуруп равномерно окружен рабочими элементами, размещенными по вершинам равностороннего треугольника, в который вписан круг, образованный телом шурупа. Такая конфигурация при использовании шурупов является оптимальной. Для ремонта рельсовых путей обычно требуется большое количество таких вставок, для изготовления которых необходимо много проволоки, времени и технологических этапов.
Однако стоит отметить, что в России в отличие от Европы для прикрепления рельсов к шпалам чаще всего используются костыли. Шурупы для этой цели применяются в основном только на стрелочных переводах. Как известно, костыли обычно выполняются четырехгранными и имеют квадратное поперечное сечение, поэтому их форма плохо согласуется с тремя рабочими элементами и не позволяет стабильно и равномерно размещать рабочие элементы вокруг тела костыля, что является недостатком.
Для устранения этого недостатка необходимо обеспечить стабильность равномерного размещения рабочих элементов вставки на каждой грани тела костыля или на его двух противоположных гранях. Очевидно, что оптимальная конструкция вставки под костыль предполагает наличие у нее четного (2 или 4) количества рабочих элементов. Кроме того, такие вставки также могут использоваться, если для прикрепления рельса к шпале используется шуруп, т.е. они оказываются универсальными. Результаты проведенных испытаний на выдергивание костыля или шурупа из отверстия с вставкой показали, что вставки с двумя рабочими элементами обеспечивают по существу такую же прочность посадки костыля или шурупа в отверстии в шпале, что и вставки с четырьмя рабочими элементами.
В связи с этим существует потребность в универсальной фиксирующей вставке для фиксации средств крепления рельса к шпале, изготовление которой происходит быстрее и проще при одновременной экономии исходного материала и которая может универсально использоваться как с костылями, так и с шурупами.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка фиксирующей вставки, позволяющей удовлетворить указанную потребность.
Предлагаемая универсальная фиксирующая вставка для фиксации средств крепления рельса к шпале выполнена изгибом стержня с образованием прямой первой части и второй части, соединенных друг с другом через изогнутую часть стержня. В качестве фиксирующих средств могут использоваться костыли или шурупы. Преимущество предлагаемой вставки по сравнению с известной заключается в том, что вторая часть выполнена также прямой. Таким образом устраняется необходимость в формировании второй части в виде крюка. При этом в фиксирующей вставке сформировано два рабочих элемента для взаимодействия с телом костыля или шурупа и стенками отверстия. В конечном эксплуатационном положении обе прямые части фиксирующей вставки размещаются на противоположных гранях обычного четырехгранного костыля или диаметрально противоположно вокруг стержня шурупа.
В одном варианте реализации полезной модели стержень выполнен перекрученным, например на 1-4 оборота, вдоль своей продольной оси и имеет четырехугольное поперечное сечение, например трапециевидное или квадратное.
Еще в одном варианте реализации полезной модели стержень выполнен предварительным продольным скручиванием друг с другом нескольких проволок одного сечения или разных сечений. Продольное перекручивание стержня или нескольких стержней друг с другом обеспечивает большую площадь поверхности для взаимодействия трения со стенками отверстия и телом костыля или шурупа, удобство работы с тонкой проволокой, возможность выбора количества проволок в скрутке и количество витков на единицу длины скрутки. Проволоки могут быть выполнены из одного материала или разных материалов.
Первая часть и вторая часть фиксирующей вставки могут быть выполнены параллельными друг другу или немного сходящимися в направлении изогнутой части.
Еще в одном варианте реализации полезной модели форма фиксирующей вставки симметрична относительно одной плоскости.
Еще в одном варианте реализации полезной модели изогнутая часть стержня отогнута вбок относительно первой и второй частей фиксирующей вставки, предпочтительно под прямым углом.
Еще в одном варианте реализации полезной модели длины первой и второй частей фиксирующей вставки совпадают.
Еще в одном варианте реализации полезной модели длины первой и второй частей фиксирующей вставки различны.
Еще в одном варианте реализации полезной модели длина второй части фиксирующей вставки составляет примерно две третьих длины ее первой части.
Еще в одном варианте реализации полезной модели длина первой части фиксирующей вставки составляет примерно две третьих длины костыля или шурупа.
Использование предлагаемой фиксирующей вставки совместно с другими рабочими операциями для восстановления способности рельсовых скреплений удерживать рельс на деревянной шпале обеспечивает:
- гарантированное полное восстановление отверстий под шурупы и костыли, а также нормативных усилий их закрепления в деревянных шпалах;
- восстановление износа и упрочнение зоны шпалы под металлической подкладкой;
- восстановление геометрических параметров рельсовой колеи и уровня головки рельса;
- коррекцию положения пути в плане;
- компенсацию изгиба и коробления деревянных шпал;
- сопутствующую сплошную ревизию крепежа и прокладок и при необходимости их замену.
Предлагаемая фиксирующая вставка также служит армирующим элементом в отверстии шпалы, залитым компаундом, по объему этого компаунда вокруг шурупа или костыля после его завинчивания и затвердевания компаунда.
Резьба шурупов или грани костыля взаимодействует с неровными гранями прямых частей фиксирующей вставки, которые также врезаются в стенки отверстия в деревянной шпале.
Тесты на выдергивание из деревянной шпалы шурупов или костылей, вставленных в нее с использованием предлагаемых фиксирующих вставок и компаунда, показывают, что для выдергивания такого крепежа требуется большее усилие, чем для выдергивания шурупов и костылей, традиционно закрученных или забитых в шпалу. Сопротивление костыля выдергиванию определяется только силой трения, возникающей между его телом и деревом или компаундом. При этом сила трения тела костыля о полимерный компаунд больше силы трения тела костыля о дерево. Испытания фиксирующих вставок, имеющих два, три и четыре рабочих элемента для взаимодействия с телом костыля или шурупа и стенками отверстия показали, что усилия, необходимые для выдергивания шурупа или костыля из отверстия шпалы, армированной вставкой с двумя, тремя и четырьмя рабочими элементами, различаются не существенно.
При использовании вставки и компаунда вместе с шурупом в рассверленном отверстии деревянной шпалы образуется своего рода полимерный вкладыш, содержащий ответную резьбу шурупа с армированием стальной проволокой.
Следует отметить, что в случае необходимости обе части фиксирующей вставки могут быть выполнены в виде крюка с образованием четырех рабочих тел, каждое их которых в рабочем положении оказывается равномерно размещенным на каждой грани костыля, если для прикрепления рельса к шпале используется костыль, или вокруг шурупа, если для прикрепления рельса к шпале используется шуруп. Однако, как указано выше, по результатам испытаний на выдергивание костыля и шурупа из отверстия с фиксирующей вставкой оказалось достаточным использование вставки с двумя рабочими элементами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - поперечное сечение верхнего пути железной дороги с фиксирующими вставками в шпале согласно изобретению.
Фиг.2 - известная фиксирующая вставка, вид сбоку.
Фиг.3 - известная фиксирующая вставка, вид спереди.
Фиг.4 - предлагаемая фиксирующая вставка, вид сбоку.
Фиг.5 - предлагаемая фиксирующая вставка, вид спереди.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На фиг.1 показано сечение верхнего пути железной дороги, выполненное поперечно направлению железной дороги. Рельс 2 установленный на подкладке 5, закреплен на шпале 1, в которой выполнены отверстия 3, средствами 7 крепления рельса к шпале. В показанном варианте используются шурупы 7, вставленные в отверстия 3. Вместо шурупов могут быть использованы костыли.
При восстановительном ремонте шпал старые шурупные или костыльные отверстия 3 в шпалах, например диаметром 15 мм, рассверливают сверлом большего диаметра, например 19 мм, через штатные отверстия подкладок 5, обдувом очищают от стружки и пыли и обрабатывают растворителем. Если отверстия 3 рассверлены насквозь всей толщины шпалы, в них могут быть вставлены донные заглушки. Затем в отверстия 3 вставляют вставки 4, служащие армирующим и фиксирующим элементом, и заливают компаундом 6. В заключение в отверстия 3 вкручивают шурупы 7 или забивают костыли.
На фиг.2 и 3 показана известная фиксирующая вставка сбоку и спереди, соответственно. На фиг.4 и 5 показана предлагаемая фиксирующая вставка 4 сбоку и спереди, соответственно. Вставка 4 выполнена из изогнутого стержня, предпочтительно предварительно перекрученного в продольном направлении. Стержень выполнен из упругого прочного материала, например арматурной стали.
Для изготовления вставки 4 стержень сгибают, например по середине, примерно под прямым углом с поворотом в одном направлении, например, по часовой стрелке, затем отступают от места сгиба примерно на 10-20 мм и еще раз сгибают примерно под прямым углом с поворотом в том же направлении, например, по часовой стрелке. Полученная вставка 4 по форме напоминает букву «П», имеющую две прямые части 41 и 42 и изогнутую часть 43, соединяющую прямые части 41 и 42 друг с другом. Благодаря упругим свойствам материала стержня прямые части 41 и 42 оказываются выполненными слегка пружинящими друг относительно друга. В одном варианте реализации полезной модели прямые части 41 и 42 выполнены немного сходящимися в направлении изогнутой части 43, что позволяет облегчить удержание вставки 3 в отверстии 6 перед забивкой костыля или закручиванием шурупа 7. В еще одном варианте реализации полезной модели изогнутая часть 43 отогнута вбок относительно прямых частей 41 и 42, при этом место отгиба на прямых частях 41 и 42 удалено от изогнутой части 43 примерно на половину ее длины. Отгиб изогнутой части 43 способствует беспрепятственному проходу тела костыля или шурупа в отверстие 6 и дополнительно способствует удержанию вставки 4 в отверстии 6.