РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути и может быть использована для прикрепления рельсов к деревянным, или железобетонным, или полимербетонным подрельсовым основаниям, в частности шпалам.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известно рельсовое скрепление (см. аналог - RU 79103, кл. Е01В 9/46, публ. 20.12.2008), содержащее подкладку с крепежными отверстиями под элементы крепления подкладки к шпале с двумя боковыми упорами, расстояние между которыми больше ширины подошвы рельса, клеммно-болтовое крепление рельса к подкладке и регулирующий элемент, установленный с одной стороны рельса с возможностью переустановки его на другую сторону и закрепления посредством клеммно-болтового крепления. Упомянутый регулирующий элемент состоит, по меньшей мере, из двух пластин, каждая из которых имеет выемку прямоугольной формы. Данная конструкция направлена на обеспечение стабильного положения рельсовой колеи.
Недостатком вышеописанного рельсового скрепления является его сложность, обусловленная большим количеством деталей, снижающих технологичность сборки и усложняющих обслуживание рельсового скрепления.
Из уровня техники известно рельсовое скрепление (см. RU 86955, кл. Е01В 9/00, публ. 20.09.2009), содержащее подкладку, выполненную цельной деталью с двумя наклонными боковинами, двумя подклеммными участками, между которыми расположен подрельсовый участок, ограниченный двумя поперечными выступами; подрельсовую прокладку, установленную на подрельсовом участке подкладки; нашпальную прокладку, выполненную из двух частей; две В-образные в плане пружинные клеммы для установки на вышеупомянутые подклеммные участки подкладки и оказания давления на нижний участок рельса; крепежные элементы; прижимные элементы для взаимодействия с концевыми участками клеммы, выполненные с двумя радиусными канавками и сквозным отверстием. Подкладка установлена на двух частях нашпальной прокладки, в свою очередь размещенных в ответном им углублении шпалы. Рельс установлен на подрельсовой прокладке, расположенной на подрельсовом участке подкладки. Подкладка соединена со шпалой посредством крепежных элементов, оказывающих давление через прижимные элементы на концевые участки клемм. При этом пружинные клеммы, размещенные на подклеммных участках подкладки, своим центральным участком оказывают давление на нижний участок рельса, поджимая его подошву через подрельсовую прокладку и подкладку к шпале. Вышеописанная конструкция направлена на повышение эксплуатационных качеств ранее известных рельсовых скреплений.
Недостатком вышеописанного рельсового скрепления является его сложность, обусловленная большим количеством деталей, что снижает технологичность сборки узла, а также его обслуживание. Также эта конструкция не позволяет осуществлять визуальный контроль правильной сборки скрепления и нормативной затяжки крепежных элементов. Неправильное, т.е. не проектное положение пружинных клемм в условиях многократных динамических нагрузок может привести к нарушению конструкции узла рельсового скрепления, тем самым вызвать, например уширение колеи, что снижает безопасность грузопассажирских перевозок.
В качестве ближайшего аналога выбрано рельсовое скрепление RU 103365, кл. Е01В 9/48, публ. 10.04.2011, содержащее подкладку, выполненную цельной деталью с двумя подклеммными участками, между которыми расположен подрельсовый участок, ограниченный двумя поперечными выступами, подрельсовую прокладку для установки на вышеупомянутый подрельсовый участок, две клеммы для установки на вышеупомянутые подклеммные участки и оказания давления на нижний участок рельса, крепежные элементы для соединения подкладки через крепежные отверстия подклеммных участков со шпалой. Каждый подклеммный участок подкладки снабжен двумя по существу зеркально отраженными продольными выступами, приближенными в плане к L-образной форме, ограничительными выступами, расположенными рядом с крепежным отверстием для ограничения усилия прижатия крепежного элемента, при этом первый ограничительный выступ расположен напротив второго ограничительного выступа и между упомянутыми продольными выступами с образованием свободных зон W для размещения концевых участков клеммы, а второй ограничительный выступ расположен со стороны поперечного выступа подкладки. Соединение подкладки со шпалой обеспечивает крепежный элемент, установленный в крепежном отверстии подклеммного участка и заармированный в железобетонной шпале дюбель. Вышеописанное рельсовое скрепление отличается простой конструкцией, при этом технологичной при изготовлении и сборке, и обеспечивающей правильное позиционирование клемм и крепежных элементов в процессе установки рельсового скрепления. К недостаткам конструкции относится возможность самопроизвольного извлечения (выхода) упомянутого дюбеля с крепежным элементом из шпалы в процессе эксплуатации рельсовых путей, что снижает надежность рельсового скрепления и создает реальные проблемы по безопасности движения поездов за счет нарушения шаблона железнодорожного пути.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели направлена на повышение надежности рельсового скрепления, снижение возможности отрыва и самопроизвольного извлечения (выхода) дюбеля с крепежным устройством из шпалы.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного рельсового скрепления заключается в надежном удержании дюбеля в шпале, в повышении надежности рельсового скрепления и исключении нарушения шаблона железнодорожного пути, в увеличении срока эксплуатации рельсового скрепления, в обеспечении правильного позиционирования клемм и крепежных элементов, в облегчении (упрощении) обслуживания рельсовых путей в процессе их эксплуатации.
Совокупность признаков заявляемой полезной модели рельсового скрепления находится в причинно-следственной взаимосвязи с достигаемым техническим результатом и представлена в независимом пункте формулы полезной модели.
Сущность полезной модели, согласно первому варианту, заключается в том, что рельсовое скрепление содержит подкладку, выполненную цельной деталью с двумя подклеммными участками, между которыми расположен подрельсовый участок, ограниченный двумя поперечными выступами, подрельсовую прокладку, две клеммы для установки на вышеупомянутые подклеммные участки и оказания давления на нижний участок рельса, дюбеля для приема крепежных элементов, предназначенных для соединения подкладки через крепежные отверстия подклеммных участков со шпалой, причем что каждый подклеммный участок подкладки снабжен двумя по существу зеркально отраженными по форме продольными выступами с загнутыми к удлиненным сторонам подкладки укороченными участками, ограничительными выступами, расположенными рядом с крепежным отверстием, при этом первый ограничительный выступ расположен между упомянутыми продольными выступами с образованием свободных зон W для размещения концевых участков клеммы, крепежные втулки, в каждой из которых установлен нижний участок дюбеля, при этом каждая крепежная втулка снабжена нижним фланцем.
Каждая крепежная втулка может быть снабжена внутренней резьбой, а каждый дюбель снабжен наружной резьбой.
Между крепежной втулкой и дюбелем в зоне их соединения может быть размещено клеевое вещество.
Первый ограничительный выступ подклеммного, участка подкладки может быть выполнен в плане Н-образной формы.
Первый ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может быть выполнен в плане М-образной формы.
Первый ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может быть выполнен в плане П-образной формы с дугообразно вогнутой перемычкой.
Второй ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может выполнен в плане П-образной формы.
Каждая из клемм выполнена в плане В-образной формы и образована центральным участком, двумя скругленными участками, продолжением которых являются прямолинейные концевые участки, направленные к упомянутому центральному участку.
Укороченный концевой участок каждого продольного выступа подкладки выполнен загнутым по дуге окружности.
В каждом подклеммном участке подкладки продольные выступы соединены с поперечным выступом и уменьшены по высоте по направлению к боковому участку подкладки.
Каждый поперечный выступ подкладки выполнен с боковыми вырезами, образующими уступы.
С тыльной стороны подкладки выполнено множество выемок, образующих продольные и поперечные ряды.
Подкладка выполнена из полиамида - 6 со стеклонаполнением.
Сущность полезной модели, согласно второму варианту, заключается в том, что рельсовое скрепление содержит подкладку, выполненную цельной деталью с двумя подклеммными участками, между которыми расположен подрельсовый участок, ограниченный двумя поперечными выступами, подрельсовую прокладку, две клеммы для установки на вышеупомянутые подклеммные участки и оказания давления на нижний участок рельса, дюбеля для приема крепежных элементов, предназначенных для соединения подкладки через крепежные отверстия подклеммных участков со шпалой, причем что каждый подклеммный участок подкладки снабжен двумя по существу зеркально отраженными по форме продольными выступами с загнутыми к удлиненным сторонам подкладки укороченными участками, ограничительными выступами, расположенными рядом с крепежным отверстием, при этом первый ограничительный выступ расположен между упомянутыми продольными выступами с образованием свободных зон W для размещения концевых участков клеммы, а нижний участок дюбеля, предназначенный для размещения в нижней зоне шпалы, выполнен расширенным по отношению к его верхнему участку, направленному в сторону подкладки.
Первый ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может быть выполнен в плане Н-образной формы.
Первый ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может быть выполнен в плане М-образной формы.
Первый ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может быть выполнен в плане П-образной формы с дугообразно вогнутой перемычкой.
Второй ограничительный выступ подклеммного участка подкладки может выполнен в плане П-образной формы.
Каждая из клемм выполнена в плане В-образной формы и образована центральным участком, двумя скругленными участками, продолжением которых являются прямолинейные концевые участки, направленные к упомянутому центральному участку.
Укороченный концевой участок каждого продольного выступа подкладки выполнен загнутым по дуге окружности.
В каждом подклеммном участке подкладки продольные выступы соединены с поперечным выступом и уменьшены по высоте по направлению к боковому участку подкладки.
Каждый поперечный выступ подкладки выполнен с боковыми вырезами, образующими уступы.
С тыльной стороны подкладки выполнено множество выемок, образующих продольные и поперечные ряды.
Подкладка выполнена из полиамида - 6 со стеклонаполнением.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость". При этом промышленный выпуск полезной модели возможен на стандартном оборудовании с применением известных, хорошо отработанных технологий и материалов.
Сущность технического решения поясняется фигурами:
фиг.1 - изображено перспективное рельсовое скрепление;
фиг.2 - изображено сечение А-А фиг.1, согласно первому варианту;
фиг.3 - изображена взрыв-схема предлагаемого рельсового скрепления согласно фиг.2.
Фиг.4 - изображена подкладка рельсового скрепления для всех предложенный вариантов.
Фиг.5 - изображена крепежная втулка и дюбель перспективного рельсового скрепления согласно первому варианту.
Фиг.6 - изображен второй вариант перспективного рельсового скрепления согласно сечению А-А фиг.1.
На вышеуказанных фигурах изображены:
1 - подкладка;
2 - боковина подкладки;
3 - подклеммный участок подкладки;
4 - подрельсовый участок подкладки;
5 - поперечный выступ подкладки;
5а - центральная часть поперечного выступа;
5b - боковой уступ поперечного выступа;
6 - подрельсовая прокладка;
7 - клемма;
7а - центральный участок клеммы;
7b - скругленный участок клеммы;
7с - концевой участок клеммы;
8 - крепежный элемент;
9 - крепежное отверстие;
10 - шпала;
11 - дюбель;
11a - нижний участок дюбель;
11b - верхний участок дюбеля;
12 - крепежная втулка;
12а - отверстие крепежной втулки;
12b - фланец крепежной втулки;
12с - внутренняя резьба;
13 - продольный выступ подкладки;
13а - удлиненный участок продольного выступа;
13b - укороченный участок продольного выступа;
14 - удлиненная сторона подкладки;
15 - рельс;
15а - нижний участок рельса;
15b - подошва рельса;
16 - боковой участок подкладки;
17 - первый ограничительный выступ;
18 - второй ограничительный выступ;
19 - нижние выступы подкладки;
20 - выемки;
21 - шайба.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели. Соответственно, чертежи и подробное описание рельсового скрепления носят иллюстративный, но не ограничительный характер.
Рельсовое скрепление (см. фиг.1, 2) содержит: подкладку 1, выполненную цельной деталью с двумя наклонными боковинами 2, двумя подклеммными участками 3, между которыми расположен подрельсовый участок 4, ограниченный двумя поперечными выступами 5; подрельсовую прокладку 6 для установки на подрельсовый участок 4 подкладки 1; две клеммы 7, выполненные пружинными и предназначенные для установки на подклеммные участки 3 подкладки 1; два крепежных элемента 8 для связи подкладки 1 через крепежные отверстия 9 подклеммных участков 3 со шпалой 10; два дюбеля 11, предназначенные для установки в шпалу 10.
Согласно первому варианту исполнения рельсовое скрепление дополнительно содержит две крепежные втулки 12, предназначенные для установки в шпалу 10 и соединения с дюбелями 11 (см. фиг.2, 3, 5)
Каждая из клемм 7 рельсового скрепления образована центральным участком 7а, двумя скругленными участками 7b, продолжением которых являются прямолинейные концевые участки 7с, направленные к упомянутому центральному участку 7а. Преимущественным вариантом является изготовление клеммы 7 в плане В-образной формы из металлического прутка.
Каждый подклеммный участок 3 подкладки 1 снабжен двумя по существу зеркально отраженными по форме продольными выступами 13, каждый из которых образован удлиненным 13а и укороченным 13b участками. Упомянутые укороченные участки 13b выполнены загнутыми в противоположные стороны подкладки 1, в частности к ее удлиненным сторонам 14 (см. фиг.1, 4). Преимущественно вариантом является выполнение укороченных участков 13b продольных выступов 13 подкладки 1 загнутыми по дуге окружности в соответствии с ответными им скругленными участками 7b клеммы 7 (см. фиг.1).
В конкретном примере исполнения удлиненный 13а и укороченный 13b участки продольного выступа 13 образуют L-образную форму. Таким образом, каждый продольный выступ 13 приближен по форме к участку клеммы 7, образованному ранее упомянутыми участками 7b и 7с, что упрощает позиционирование упомянутой клеммы 7 на подклеммном участке 3 подкладки 1, при этом каждая из клемм 7 занимает правильное конструктивно заданное положение на подкладке 1, что способствует конструктивно заданному распределению нагрузки на узел, а именно подкладку 1, рельс 15 и шпалу 10. Такая конструкция повышает надежность рельсового скрепления и облегчает (упрощает) обслуживания рельсовых путей в процессе их эксплуатации.
Каждый продольный выступ 13 соединен с поперечным выступом 5 и уменьшен по высоте по направлению к боковому участку 16 подкладки 1, выступающему вверх.
Каждый поперечный выступ 5 подкладки 1 содержит центральную часть 5а, ограниченную боковыми уступами 5b и охваченную центральным участком 7а клеммы 7.
Каждый подклеммный участок 3 подкладки 1 снабжен ограничительными выступами 17 и 18, расположенными рядом с крепежным отверстием 9 и предназначенными для ограничения усилия Р прижатия клеммы 7 к нижнему участку 15а рельса 15. Первый ограничительный выступ 17 сформирован напротив второго ограничительного выступа 18 и размещен между продольными выступами 13 подклеммного участка 3 подкладки 1 с образованием свободных зон W для установки концевых участков 7с клеммы 7. Второй ограничительный выступ 18 расположен со стороны поперечного выступа 5 подкладки 1.
Первый 17 и второй 18 ограничительные выступы могут содержать локальные вырезы и иметь различные формы, например, могут быть выполнены в плане Н-образной, или М-образной, или П-образной формы. Это снижает массу подкладки 1.
С тыльной стороны подкладки 1 сформированы нижние выступы 19, ограничивающие смещение подкладки 1 вдоль шпалы 10. Также с тыльной стороны могут быть сформированы выемки 20, образующие продольные и поперечные ряды или расположенные хаотично, что снижает массу подкладки 1.
Подкладка 1 может быть выполнена из полиамида-6 со стеклонаполнением.
Подрельсовая прокладка 6 может быть выполнена в поперечном сечении П-образной формы и иметь локальные выступы и впадины. Подрельсовая прокладка 6 может быть выполнена литьем под давлением из термоэластопласта, или резины, или пластических масс, или полимерного композита, или другого материала. В рельсовом скреплении подрельсовая прокладка 6 выполняет функцию амортизатора.
В качестве крепежных элементов 8 могут быть использованы шурупы или закладные болты или другие элементы, выполняющие ту же самую функцию.
На крепежные элементы 8 устанавливаются шайбы 21, непосредственно контактирующие с первым 17 и вторым 18 ограничительными выступами.
Для надежного удержания крепежных элементов 8 используется дюбеля 11, которые располагаются в шпале 10.
Для повышения надежности удержания дюбелей с крепежными элементами 8 используются крепежные втулки 12. Каждая крепежная втулка 12 содержит отверстие 12а и снабжена нижним фланцем 12b, представляющим собой расширенный участок, выполненный, в частности, кольцевым. Каждая крепежная втулка 12 может быть выполнена с внутренней резьбой 12с, а дюбель 11 с наружной резьбой.
В рельсовом скреплении нижний участок 11а дюбеля 11 установлен в отверстии 12а крепежной втулки 12, нижний фланец 12b, которой расположен в нижней зоне шпалы 10.
Между крепежной втулкой 12 и дюбелем в зоне их соединения может быть размещено клеевое вещество, что повышает надежность их соединения. Такая конструкция исключает самопроизвольный выход дюбеля 11 с крепежным элементом 8 из упомянутой шпалы 10 и, как следствие, повышает надежности рельсового скрепления и исключает нарушение шаблона железнодорожного пути.
Согласно второму варианту исполнения (см. фиг.6), нижний участок 11а дюбеля 11 выполнен расширенным по отношению к его верхнему участку 11b, направленному к подкладке 1. В рельсовом скреплении нижний участок 11а дюбеля 11 расположен в нижней зоне шпалы 10, а верхний участок 11b приближен или контактирует с подкладкой 1. Описанная выше форма дюбеля 11 исключает самопроизвольный его выход из упомянутой шпалы 10 и, как следствие, повышает надежности рельсового скрепления и исключает нарушение шаблона железнодорожного пути.
В конструкции верхнего строения железнодорожного пути (см. фиг.1, 2, 6) подкладка 1 размещена в ответном ей участке шпалы 10, при этом на подрельсовом участке 4 установлена подрельсовая прокладка 6, на которую опирается рельс 15. Прижатие подошвы 15b рельса 15 (через подрельсовую прокладку 6 и подкладку 1) к шпале 10 обеспечивает клемма 7, охватывающая центральную часть 5а поперечного выступа 5 подкладки 1 и перекрывающая часть нижнего участка 15а рельса 15, при этом концевые участки 7 с клеммы 7 располагаются в свободных зонах W рядом с первым 17 и вторым 18 ограничительными выступами (см. фиг.1). Соединение подкладки 1 со шпалой 10 обеспечивают крепежные элементы 8, установленные в крепежных отверстиях 9 подклеммных участков 3 и ввернутые в дюбеля 11 расположенные в шпале 10. Согласно первому варианту концевые участки 11d дюбелей 11 расположены в крепежных втулках 12, в свою очередь установленных в шпале 10, при этом фланцы 12а крепежных втулок 12 расположены в нижней зоне шпалы 10 (см. фиг.2). Такая конструкция препятствует самопроизвольному извлечению крепежного элемента 8 с дюбелем 11 из шпалы 10, выполненной преимущественно из дерева, в период нагрузок на рельсовые пути, особенно при радиальном расположении рельсов 15. Это повышает надежность и долговечность рельсового скрепления, что увеличивает срок эксплуатации рельсового скрепления и рельсовых путей в целом.
Усилие Р прижатия крепежного элемента 8 передается через шайбу 21 на концевые участки 7с клеммы 1 и далее через центральный участок 7а клеммы 7 на нижний участок 15b рельса 15, при этом первый 17 и второй 18 ограничительные выступы ограничивают упомянутое усилие Р прижатия.
Все вышеописанные детали рельсового скрепления могут быть изготовлены по существующей отработанной технологии, в том числе и в массовом производстве.