Переходной безударный рельсовый стык
TRANSITIONAL SHOCKLESS RAIL JOINT

Изобретение относится к области верхнего строения железнодорожного пути, а именно к переходному соединению рельс.
Существуют и широко применяются узлы переходных стыков для соединения рельсов разных типов соседних по массе и однотипных рельс, имеющих различный вертикальный износ. Эти узлы состоят из пары специальной формы правых и левых переходных накладок, стягивающих болтов, гаек и пружинных шайб. Указанные переходные узлы должны обеспечивать совмещение поверхностей катания и боковых граней рельс и обеспечивать изменения длин рельс при температурных колебаниях внешней среды.
К недостаткам переходных стыков с накладками относятся наличие вертикального сквозного реза в межрельсовом зазоре стыка, большая металлоемкость деталей стыка, малое суммарное рабочее сечение накладок, не превышающее 40% от сечения целого рельса, следствием чего является быстрое расстройство стыков, образование прогибов концов рельс и ступенек у их торцов, однобокие нагрузки на рельсы при прохождении вагонных колес по стыку при его расстройстве и удары колес вагона о торцы принимающего рельса. Рабочие поверхности накладок не защищены от вредных воздействий на них пыли, металлической стружки и мелкого тормозного локомотивного песка.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в изготовлении переходного безударного рельсового стыка, отвечающего современным требованиям по безопасности, долговечности, по уменьшению металлоемкости, удобству технического обслуживания и эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что переходной безударный рельсовый стык состоит из накладываемых друг на друга стальных усиленных в рабочих сечениях верхней и нижней частей, скрепленных между собой болтами, с возможностью продольного перемещения относительно друг друга, причем нижняя часть стыка является продолжением большего принимающего рельса, а верхняя часть стыка является продолжением меньшего принимающего рельса.
В соответствии с изобретением, нижняя часть внизу повторяет форму подошвы большого принимающего рельса, в своей шеечной части имеет ширину двух толщин шейки рельса и на уровне нижней линии высоты головки рельса вверху оканчивается плоской продольной опорной площадкой, начало которой у принимающего рельса выполнено с небольшой сферичностью длиною наибольшего межрельсового зазора. Нижняя часть приваривается к торцу подошвы и к шейке большего принимающего рельса с совпадением центральных продольных осей и имеет не меньше двух сквозных овальных отверстий.
Верхняя часть вверху повторяет форму головки меньшего отдающего рельса, по всей своей высоте имеет ширину, равную ширине нижней ширины головки рельса, на уровне нижней линии высоты головки меньшего рельса раздваивается на две продольные боковины, создавая направленные вниз скобчатую форму и продольную плоскую опорную площадку. Боковины своей высотой не доходят до верха подошвы нижней части на 10-15 мм и имеют каждая не меньше двух круглых сквозных отверстий. Верхняя часть торцом своей головочной части и пластиной, приваренной к боковинам, приваривается к торцу меньшего отдающего рельса с совпадением поверхностей катания и центральных продольных осей.
Предлагаемый переходной безударный рельсовый стык не имеет сквозного реза в межрельсовом зазоре, он разнесен на края стыка, не совпадающие между собой по вертикали, на два зазора: первый вниз к подошве меньшего отдающего рельса, второй вверх к головке большего принимающего рельса.
Благодаря такой конструкции достигается простота переходного безударного стыка, заключается в его конструктивной компактности, а именно верхняя деталь стыка своей скобчатой формой накладывается на шеечную часть нижней детали, и эти детали скрепляются между собой болтами с возможностью продольного перемещения. Кроме этого, верхняя и нижняя детали заполняют собой пространство, где в переходном стыке с накладками должны бы находиться рельс, две специального профиля правая и левая боковые накладки, крепежные болты, гайки и пружинные шайбы, что учитывается при определении металлоемкости деталей предлагаемого стыка, которая на 70% меньше, чем у стыка с накладками.
Рабочие внутренние поверхности плоских опорных площадок верхней и нижней частей предлагаемого стыка и внутренние вертикальные поверхности боковин от металлической стружки, пыли и мелкого тормозного песка защищаются направленной вниз скобчатой формой верхней части стыка. Сферическая часть в начале опорной плоской площадки нижней части предотвращает накопление мусора в верхнем межрельсовом зазоре.
Комплементарная пара, состоящая из повышенных рабочих сечений верхней и нижней частей, накладываемых друг на друга, соединенных болтами, с возможностью продольного перемещения, и двух не совпадающих по вертикали зазоров, обеспечит суммарное рабочее сечение стыка больше сечения целого рельса в 1,5 раза, что влечет за собой полное достижение технического результата.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, являющимися иллюстрирующими материалами частного случая исполнения, они не охватывают весь объем притязаний данного технического решения.
На фиг. 1 показан переходной безударный рельсовый стык, вид спереди.
На фиг. 2 - поперечный разрез по А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 показана нижняя часть, вид спереди.
На фиг. 4 показана верхняя часть, вид спереди.
На фиг. 5 - поперечный разрез по Б-Б на фиг. 3.
На фиг. 6 - поперечный разрез по В-В на фиг. 4.
Переходной безударный рельсовый стык состоит из накладываемых друг на друга стальных нижней 1 и верхней 2 частей, скрепленных между собой болтовым соединением, на чертеже не показанным (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6).
Нижняя часть 1 внизу повторяет форму подошвы большего принимающего рельса 3, в своей шеечной части имеет ширину двух толщин шейки рельса, оканчивается плоской продольной опорной площадкой 4, начало которой у принимающего рельса 3 вверху выполнено с небольшой сферичностью 5 на длину наибольшего межрельсового зазора 6 и 7. Нижняя часть 1 приваривается к торцу подошвы и к торцу шейки большого принимающего рельса 3 своей подошвенной и шеечной частями, с совмещением их центральных продольных осей и имеет не меньше двух сквозных овальных отверстий 8 (см. фиг. 1, 2, 3 и 5).
Верхняя часть 2 внизу повторяет форму головки меньшего отдающего рельса 9, равной нижней ширине головки этого рельса, на уровне нижней линии высоты головки рельса раздваивается на две продольные боковины 10, создавая направленные вниз скобчатую форму и продольную плоскую опорную площадку 11. Боковины 10 каждая имеют не меньше двух круглых отверстий 12. Верхняя часть стыка 2 торцом своей головочной части и пластиной 13, приваренной к боковинам 10, приваривается к торцу меньшего отдающего рельса 9 с совмещением их центральных продольных осей (см. Фиг. 1, 2, 4 и 6).
Нижняя и верхняя части 1 и 2 между собой соединяются болтами, на чертеже не показаны, пропущенными через круглые отверстия 12 в боковинах 10 верхней части 2 и через овальные отверстия 8 в шейке нижней части 1 с возможностью продольного перемещения, крепятся самостопорящимися гайками, на чертеже не показаны, не требующими ни каких шайб (см. Фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6).
Нижняя и верхняя 1 и 2 части между собой по длине равны. Их длина зависит от количества отверстий 8 и 12 под стягивающие болты, на чертеже не показаны. Согласно изобретению, наименьшее количество отверстий в каждой части должно быть по два, при этом длина каждой части и длина всего стыка не превысит полутора высоты рельса (см. Фиг. 1. 2, 3. 4, 5 и 6).
Скобчатая форма верхней части своими боковинами 10 и опорной плоской площадкой 11 защищает от металлической стружки, пыли и мелкого тормозного песка внутренние вертикальные поверхности 14 боковин 10, продольные опорные плоские площадки 4 и 11, а также боковые рабочие внутренние вертикальные поверхности 15 шеечной части нижней части 1. Сферическая поверхность 5 длиною наибольшего межрельсового зазора 6 и 7 на опорной плоской площадке 4 у принимающего рельса предотвращает накопление мусора в верхнем зазоре 7 (см. Фиг. 1, 2, 3, 4, 5 и 6).
Переходной безударный рельсовый стык изготовляют следующим образом. Нижнюю и верхнюю части получают из рельсовой стали прокатом, точным литьем или горячей штамповкой с термообработкой, аналогичной термообработке рельс. Все трущиеся поверхности указанных частей для предотвращения микротрещин обрабатывают до чистоты 6в класса. К верхней части к ее продольным боковинам приваривают пластину толщиной 8 мм, шириной, равной расстоянию между боковинами, и высотой, равной высоте боковин. Нижнюю часть приваривают к торцу большего принимающего рельса торцом ее подошвенной и шеечной частей с совпадением центральных продольных осей. Верхнюю часть торцом ее головочной части и пластиной, приваренной к боковинам, приваривают к торцу меньшего отдающего рельса с соблюдением межрельсовых зазоров и с совпадением продольных центральных осей и поверхностей катания. Стык окончательно закрепляют стяжными болтами с самостопорящимися гайками, не требующими ни каких шайб.
Работа переходного безударного рельсового стыка.
Безударный переход вагонного колеса с меньшего отдающего рельса на больший принимающий рельс обеспечивается тем, что колесо вагона, перекатываясь по верху верхней части стыка вначале над нижним межрельсовом зазором у подошвы меньшего отдающего рельса, после двигаясь по всей длине верхней части, являющейся продолжением отдающего рельса до верхнего межрельсового зазора, опускается в межрельсовый зазор и переходит на край большего принимающего рельса, не может прогнуть концы рельс относительно друг друга потому, что нагрузку от колеса вагона верхняя часть передает нижней части через стягивающие болты и опорные плоские продольные площадки, а также потому, что нижняя часть стыка является продолжением большего принимающего рельса и имеет рабочее сечение 80% от сечения целого рельса, суммарное рабочее сечение нижней и верхней частей больше сечения целого рельса в 1,5 раза, а межрельсовый зазор разнесен на два зазора, между собой не совпадающих по вертикали, первый зазор вниз к подошве меньшего отдающего рельса, а второй зазор вверх к головке большего принимающего рельса.
При отсутствии прогиба концов рельс относительно друг друга колесо вагона диаметром обода 950 мм опускается в межрельсовый зазор, в зависимости от окружающей температуры меняющий свой размер от 24 мм до 0 мм. При межрельсовом зазоре 24 мм, 12 мм и 5 мм глубина опускания обода составит соответственно 0,151 мм, 0,035 мм и 0,007 мм.
Это обеспечит полную ликвидацию постоянных деформаций концов рельс и прогиба рельс в местах их соединения при проходе колес вагона по стыкам, поэтому предлагаемый стык можно назвать переходным безударным рельсовым стыком.
Благодаря ликвидации постоянных деформаций концов рельс при прохождении вагонных колес по стыкам сварные швы рельс с нижней и верхней частями ударных нагрузок не испытывают.
Общий периметр сварки нижней и верхней частей с рельсами больше периметра сечения целого рельса на 20%.
Движения подвижного состава возможны в двух направлениях.
Размеры межрельсовых зазоров задаются овальными отверстиями в нижней части рельсового стыка в соответствии с ГОСТом и техническими регламентами для данной длины рельсов и климатических колебаний температуры, а значит взаимосвязанным удлинением рельсов конкретной местности.
Нагрузка от вагонного колеса рельсовому стыку передается по общей центральной продольной оси для опорных площадок и для рельсов, чем устраняется появление однобоких нагрузок колеса вагона на рельсовый стык и исключаются расстройства стыка при его работе.
Использование предлагаемого изобретения позволит сохранить фрагментальность рельсового полотна, снизит трудоемкость строительства, обслуживание и ремонт пути, обеспечит безопасное движение железнодорожного транспорта и увеличит долговечность эксплуатации внедряемого стыка.