ПРОКЛАДКА СТЫКОВАЯ КОМПОЗИЦИОННАЯ
COMPOSITE BUTT GASKET

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам рельсовых стыков.
Повышению эксплуатационной надежности рельсовых стыковых электроизолирующих соединений за счет уменьшения вероятности возникновения короткого замыкания между стыкуемыми рельсами в результате скапливания электропроводящих частиц (металлической стружки, опилок и т.п.) на торцевой поверхности головки междурельсовой прокладки и в зазоре между рельсов уделяется большое внимание.
Известно предотвращение скапливания электропроводящих частиц на торцевой поверхности головки междурельсовой прокладкой, выполненной однослойной из магнитодиэлектрика (патент RU №44681, 2005), или трехслойной с крайними слоями из эластичного материала (патент RU №2207421, 2003 г.), или трехслойной с внутренним слоем из эластичного материала (патент US 3593919, 1971 г.).
Предлагаемое устройство решает задачу уменьшения напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля прокладками, изготовленными из материалов, содержащих ферромагнитные частицы.
Недостатком известных решений является низкая прочность материала прокладок, что приводит к быстрому разрушению, в результате чего происходит электрическое замыкание рельсовой цепи.
Известно решение, направленное на предотвращение попадания и скапливания электропроводящих частиц в зазоре между стыковыми накладками и рельсами за счет выполнения стыковых накладок полнопрофильными (Патент RU №33919, 2003).
Иными словами, стыковые накладки прилегают к боковой поверхности рельсов без зазоров и не позволяют ферромагнитным частицам попадать в область изостыка. Стыковые прокладки выполнятся из различных эластичных изолирующих материалов (патенты 2114947, 2207421).
Недостаток данных решений заключается в том, что электроизолирующие прокладки не уменьшают напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля.
При эксплуатации прокладки испытывают большие динамические нагрузки от колес подвижного состава и рельсов, при выполнении их из прочных, непластичных материалов они разрушаются колесами, а при выполнении их пластичными они разрушаются стыками рельс.
Наиболее близким решением является междурельсовая прокладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения, которое взято в качестве прототипа (патент 2295602).
Междурельсовая прокладка состоит из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхности, выполнена из электроизоляционного материала, на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки и подошвы стыкуемых рельсов, а шейка междурельсовой прокладки выполнена с формой торцевых поверхностей, повторяющей форму обращенных к ним поверхностей стыковых накладок, и с поперечными размерами, обеспечивающими контакт ее торцевых поверхностей по всей их длине с соответствующими стыковыми накладками и упругую деформацию слоя из эластичного материала при стягивании стыковых накладок между собой.
Основной недостаток этого решения заключается в низкой надежности работы рельсового изолирующего стыка, обусловленной отсутствием шунтирования магнитного поля в рельсовом изолирующем стыке, что приводит к существенному росту магнитного поля в зазоре между торцами рельсов. За счет магнитного поля торцы рельсов притягивают металлические частицы, их количество может достичь такой величины, что будет происходить образование металлических «мостиков» между стыкуемыми рельсами. И, как следствие, это приводит к короткому замыканию изолирующего стыка.
Другой недостаток - материал - твердый пластик предопределяет высокую жесткость материала, недостаточную упругость и устойчивость при воздействии динамических нагрузок в процессе эксплуатации. Под воздействием сжимающих усилий, возникающих при «сгонке» рельсов вследствие повышения температур (например, летом), происходит деформация с последующим разрушением торцевой изоляции (разрушение может быть в виде отрыва головной части, разрушение головной части по контуру и т.д.), образование сквозных трещин, которые также могут забиваться металлическими частицами, что приводит к короткому замыканию.
Данные недостатки снижают надежность рельсового стыкового электроизолирующего соединения.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эксплуатационной надежности рельсового стыкового электроизолирующего соединения за счет создания прокладки стыковой композиционной, снижающей напряженность магнитного поля в стыковом зазоре и обладающей высокими прочностными свойствами.
Указанный технический результат прокладки стыковой композиционной, состоящей из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхности, выполненной из электроизоляционного материала, а на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, достигается за счет того, что слой эластичного материала торцевой поверхности прокладки выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, а в качестве электроизоляционного материала прокладки принят слоистый стеклопластик с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом торцевая поверхность контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса выполнена наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса.
Экспериментально установлено, что эффект шунтирования магнитного поля прокладками в зазорах изостыков проявляется при наличии небольшого слоя из магнитодиэлектрического материала вокруг торцевой поверхности междурельсовой стыковой прокладки, выполненной из диэлектрического материала. Величина шунтирования прокладки, выполненной из диэлектрического материала и прокладки, выполненной их диэлектрического материала, имеющего слой высотой 2,5-10,0 мм, выполненного из магнитодиэлектрического эластомера на торцевой поверхности, отличается на 10-12%.
Выявленный эффект позволил повысить долговечность той части междурельсовой прокладки, которая расположена между торцами стыкуемых рельсов и воспринимает поперечные нагрузки за счет применения материалов, имеющих высокие прочностные характеристики с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа и изолирующие свойства, и сохранить эффект шунтирования магнитного поля за счет наличия на торцевой поверхности слоя из магнитодиэлектрического эластомера.
Выполнение торцевой поверхности контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса, позволяет принимать слой магнитодиэлектрического эластомера при деформации его колесом, контур изношенной части головки рельса, не допуская разрушения прочной основы прокладки колесами.
На чертеже изображена прокладка стыковая композиционная.
Прокладка включает головку 1, шейку 2, подошву 3, а также торцевую А и боковые Б поверхности. Головка 1, шейка 2 и подошва 3 междурельсовой прокладки выполнены в форме, повторяющей форму поперечного сечения соответственно головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов. На торцевой поверхности прокладки выполнен слой 6 из магнитодиэлектрического эластомера. Слой 6 из магнитодиэлектрического эластомера частично выступает за контур поперечного сечения стыкуемых рельсов.
Изготавливается прокладка раздельно, а затем происходит соединение внутренней жесткой части 7, выполненной из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа и слоя 6 из магнитодиэлектрического эластомера. Высота выступающей за контур стыкуемых рельсов части слоя 6 из магнитодиэлектрического эластомера составляет не более 1,0-1,5 мм.
При прохождении транспортных средств слой эластичного материала торцевой поверхность прокладки, выполненный из магнитодиэлектрического эластомера и выступающий за пределы контура головки рельсов, при контакте с колесами будет утапливаться. Вследствие упругой деформации слоя будет происходить большее заполнение зазора эластомером. В результате этого повышается эффект шунтирования, снижается вероятность металлизации торцевой поверхности рельсового стыка. При износе выступающей части эластичного материала шунтирование магнитного поля в стыке рельса будет проходить обычным способом. В процессе эксплуатации после износа выступающей за пределы контура поперечного сечения головки рельсов части слоя прокладки она продолжает работать как шунтирующая прокладка, выполненная из магнитодиэлектрического материала.
Изобретение может быть реализовано с использованием известного из уровня техники технологического оборудования и материалов.