ПОДРЕЛЬСОВАЯ ПРОКЛАДКА

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, к элементам рельсового скрепления, а именно к прокладкам, укладываемым под подошву рельса, например Р65 в рельсовых скреплениях КБ-65 и т.п.
Известна принятая за аналог подрельсовая прокладка из упругого материала в виде прямоугольной пластины с двумя ребрами снизу на торцах вдоль шпалы (см. патент DE №19605791 С2, МПК: Е 01 В 9/68, F 16 F 3/00, Е 01 В 9/62, опубл. 21.08.1997). Подрельсовая прокладка на верхней и нижней опорных поверхностях имеет рифление в виде канавок в поперечном сечении треугольной формы и равных по глубине. Канавки равномерно расположены на верхней и нижней опорных поверхностях. Вершины канавок на одной поверхности расположены между вершинами канавок на другой поверхности. Канавки ориентированы параллельно длине прокладки и оси рельса. В зависимости от использования подрельсовой прокладки глубина канавок составляет не менее половины толщины прокладки и угол в месте стыка граней прокладки, обращенный внутрь прокладки и являющийся вершиной равнобедренного треугольника, выполняется разной величины - от 60 до 140 градусов в зависимости от предполагаемых нагрузок на прокладку. Недостатком известной конструкции является малое значение коэффициента запаса напряженно-деформированного состояния по конечно-элементной модели в месте стыка граней. Так как при сжатии прокладки в месте стыка (особенно при выполнении угла в месте стыка граней меньшего или близкого к прямому углу) возникает концентрация напряжения и возможно появление трещины и ее дальнейший рост до сквозного прорыва прокладки, когда эксплуатация прокладки будет невозможна. Изделие не работоспособно при увеличении средней нагрузки свыше 10 тонн.
Известна, принятая за прототип, подрельсовая прокладка представляющая собой прямоугольную пластину с расположенными на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины сверху параллельные углубления, выполненными в виде профильных пазов в поперечном сечении трапециевидной формы ориентированные вдоль оси рельса и выполнены по всей длине прямоугольной пластины, а по ее противоположным краям и параллельно друг другу расположены два выступа подрельсовая (см. патент RU №35344, МПК: Е 01 В 9/68, опубл. 10.01.2004, бюл. №1). Следует отметить, что такая конструкция прокладки увеличивает площадь опорной поверхности и, соответственно, площадь контакта прокладки со шпалой и
рельсом, и как следствие, снижаются сжимающие напряжения в прокладке, и увеличивается сцепление между прокладкой и шпалой. Это приводит к тому, что подрельсовая прокладка не смещается относительно нижней поверхности подошвы рельса и не выскальзывает из зазора между подошвой рельса и шпалой, что способствует ее защите от износа. Подрельсовую прокладку изготавливают из композиционного термоэластопласта «Технолой 2070», являющегося смесью двух термоэластопластов «Хайтрел» и поливинилхлорида пластиката. Благодаря динамическим характеристикам «Хайтрела» происходит повышение надежности работы рельсового скрепления, снижение угона рельсов, улучшение динамического режима работы упругого скрепления рельсов и уменьшение динамических нагрузок, передаваемых на балласт. Прокладка имеет больший ресурс в условиях циклических нагрузок (500 млн. тонн брутто). Однако она не совсем восприимчива для гашения сдвиговых напряжений.
Задачей изобретения является распределение сдвиговых напряжений внутри прокладки по всей ее площади.
Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик и тем самым повышение надежной работы рельсового скрепления и увеличение ресурса работы ее работы.
Поставленная задача достигается тем, что подрельсовая прокладка представляющая собой прямоугольную пластину с расположенными на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины сверху параллельные углубления, выполненными в виде профильных пазов в поперечном сечении трапециевидной формы ориентированные вдоль оси рельса и выполнены по всей длине прямоугольной пластины, а по ее противоположным краям и параллельно друг другу расположены два выступа, при этом она снизу на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины между выступами имеет аналогичные углубления, выполненные, как и верхние углубления, в виде профильных пазов в поперечном сечении трапециевидной формы и параллельны им таким образом, чтобы их оси симметрии, были расположены по центру между осями симметрии верхних пазов, при этом профильные пазы верхних и нижних углублений в поперечном сечении имеют равнобочную трапецию одинаковых размером по высоте с углом наклона боковой стороны 15° и расположенными меньшим основанием размером 3,0 мм вовнутрь прямоугольной пластины, при этом одна из осей симметрии профильного паза верхнего углубления совпадает с осью симметрии подрельсовой прокладки, расположенной вдоль оси рельса, а другие должны отстоять друг от друга на одинаковом расстоянии, образуя в плане
восемь прямоугольных выступов, шесть из которых, центральные, равны по ширине и имеют скругления углов по радиусу со скосом 15° по радиусу и всему периметру прямоугольной пластины, а высота трапеции, составляет 2,6-2,7 части от толщины прокладки равной 8,0 мм.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
На фиг.1 представлен вид сбоку;
На фиг.2 представлен вид сверху;
На фиг.3 представлено сечение А-А (повернуто);
Подрельсовая прокладка представляет собой прямоугольную пластину с расположенными по ее противоположным краям и параллельно друг другу двумя выступами 1. Сверху на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины перпендикулярно выступам 1 имеются верхние углубления 2, выполненные в виде профильных пазов 3 в поперечном сечении трапециевидной формы. При этом верхние углубления 2 параллельны между собой, ориентированы вдоль оси рельса и выполнены по всей длине прямоугольной пластины. Снизу на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины между выступами 1 имеются нижние углубления 4, выполненные, как и верхние углубления 2 в виде профильных пазов 3 в поперечном сечении трапециевидной формы. Нижние углубления 4 расположены параллельно верхним углублениям 2, таким образом, что их оси симметрии 5 профильных пазов 3, были расположены по центру между осями симметрии 6 профильных пазов 3 верхних углублений 2 (См. фиг.3). Профильные пазы 3 верхних 2 и нижних 4 углублений в поперечном сечении имеют равнобочную трапецию одинаковых размеров по высоте и основаниям с углом наклона боковой стороны 15° и расположенными меньшим основанием вовнутрь прямоугольной пластины. При этом одна из осей симметрии 6 профильного паза 3 верхнего углубления 2 должна совпадать с осью симметрии подрельсовой прокладки, расположенной вдоль оси рельса, а другие должны отстоять друг от друга на одинаковом расстоянии, образуя в плане прямоугольные выступы 7 и имеющие скругления 8 углов определенного радиуса со скосом 15° по радиусу и всему периметру прямоугольной пластины сверху. А выступ 1 по внутренней стороне подрельсовой прокладки имеет по всей длине и высоте скос 9. Высота трапеции, т.е. глубина канавок, составляет 2,6-2,7 части от толщины прокладки, а расстояние между канавками определяется из расчета расположения сверху семи углублений. Подрельсовую прокладку изготавливают из композиционных термоэластопластов: «Технолой 2070» (см. ТУ 2224-034-11517367-01); на основе полиэфирных
блоксополимеров «Беласт Б-6», «Хайтрел»; на основе термопластичного полиуретана «Эластолан».
Подрельсовая прокладка изготавливается литьем под давлением.
Подрельсовая прокладка, установленная между подошвой рельса и основанием (шпалой), работает следующим образом. При прохождении подвижного состава эластичная подрельсовая прокладка из термоэластопласта сжимается. При этом хватает объема и расположения канавок 2 и 4 для перемещения материала внутри прокладки. Большая опорная поверхность снижает сжимающие и сдвиговые напряжения в прокладке особенно в ее верхней части. Сдвиговые напряжения равномерно распределяются в объеме прокладки, предотвращая преждевременное образование трещин и разрывов. Упругие свойства используемых материалов позволяют работать материалу в области линейной деформации, что способствует лучшему поглощению вибрации и ударов и снижению шума. Подрельсовая прокладка имеет больший ресурс в условиях предельных циклических нагрузок. Это благоприятно сказывается на долговечности всех деталей скрепления рельсов и всего верхнего строения пути. Была разработана и изготовлена подрельсовая прокладка с 13 канавками. Причем количество канавок 2 на верхней опорной поверхности составило семь, а на нижней 6 шесть канавок. Высота канавок 3 мм. Меньшее основание канавки равно 3,0 мм с углом наклона боковой стороны 15 градусов. Расстояние между осями соседних канавок 20 мм. Толщина прокладки 8,0 мм. В результате проведении компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния подрельсовой прокладки при моделировании внешней нагрузки в 15 тонн (максимально допустимое значение) получили минимальный коэффициент запаса равный 1,24, а максимальное внутреннее напряжение 6,1 МПа в материале, что не превышает с некоторым запасом максимально допустимое напряжение в материале прокладки при растяжении.
Таким образом, благодаря увеличению опорной поверхности подрельсовой прокладки, и созданию прокладки с минимальной глубиной канавок, при которой внутреннее напряжение в материале равномерно распределяется по всему объему материала прокладки на основе термоэластопластов, было обеспечено увеличение ресурса подрельсовой прокладки в условиях предельных циклических нагрузок от подвижного состава и снижение угона рельсов.