БЕЗБОЛТОВОЕ РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ
BOLTLESS RAIL FASTENER

«Область техники, к которой относится изобретение»
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, к конструкциям железнодорожного транспорта, в частности к рельсовым скреплениям для прикрепления рельсов к железобетонным шпалам.
«Уровень техники»
Известны анкерные рельсовые скрепления:
содержащее изолирующий вкладыш, прутковую пружинную клемму, имеющую три петли, заделанный в шпалу анкер для удержания клеммы, который в вертикальной стенке имеет отверстие для размещения участков клеммы, и подрельсовую прокладку (патент №2125626, кл. Е01В 9/30, RU, 1999 г.). Недостатками рельсового скрепления является его недостаточная надежность из-за возможности сползания клеммы с рельса, т.к. клемма удерживается за счет углублений на концах глубиной 0,5…1 мм, а также сложности выполнения углублений;
содержащее изолирующий вкладыш, прутковую пружинную клемму, имеющую три петли, две из которых сформированы возле концевых участков, направленных в одну сторону, а третья петля размещена на верхней наклонной поверхности вкладыша, заделанный в шпалу анкер для удержания клеммы, и подрельсовую прокладку (АС №1401095 кл. Е01В 9/00, RU, 1988 г.). В полости анкера размещен эксцентрично расположенный шестигранник для нагружения клеммы. Недостатком скрепления является сложность конструкции скрепления. Кроме того, наличие шестигранника увеличивает разброс по усилию прижатия рельса из-за дополнительных допусков на точность изготовления сопряженных деталей.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является полезная модель содержащая, изолирующий вкладыш прутковую пружинную клемму, имеющую три петли, две из которых сформованы возле концевых участков, направленных в одну сторону, а третья петля размещена на верхней наклонной поверхности вкладыша, заделанный в шпалу анкер для удержания клеммы, который в вертикальной стенке имеет отверстие для размещения концевых участков клеммы, и подрельсовую прокладку, а на концевых участках клеммы выполнены углубления, взаимодействующие с верхней стенкой отверстия анкера (патент №57289, кл. Е01В 9/30, RU, 2006 г.). Недостатки этого рельсового скрепления следующие: при изготовлении клеммы требуется дополнительная операция - создание углублений на концах клеммы, на поверхности анкера выполнены две овальные канавки для размещения двух петель клеммы сформованных возле концевых участков, что усложняет изготовление анкера.
«Раскрытие изобретения»
Технический результат - повышение надежности в эксплуатации и упрощение в монтаже/демонтаже рельсового скрепления.
Технический результат достигается тем, что безболтовое рельсовое скрепление содержит замоноличенную в шпалу раму, прутковую пружинную клемму, подрельсовую прокладку, демпфирующий уголок. Прутковая пружинная клемма содержит три петли, две из которых сформованы в зоне концевых участков прутковой пружинной клеммы и направлены в одну сторону, а третья петля размещена на верхней наклонной поверхности демпфирующего уголка. В верхней части рамы имеется выступ, при этом в ней выполнены две перпендикулярно ориентированные к рельсу параллельные наклонные канавки, в которых расположены концевые участки прутковой пружинной клеммы, причем окончания концевых участков клеммы установлены в глухие наклонные отверстия, выполненные в выступе верхней части рамы.
«Краткое описание чертежей»
На фиг. 1 показано рельсовое скрепление. Вверху - положение до монтажа клеммы, внизу - после.
1
1
На фиг. 2 показаны усилия в трех основных точках скрепления: от клеммы на рельс P, от концевых участков на горизонтальный участок рамы К и от наклонных под углом ϕ окончаний концевых участков на раму А.
«Осуществление изобретения»
Безболтовое рельсовое скрепление содержит раму 1, замоноличенную в шпалу 2, прутковую пружинную клемму 3, подрельсовую прокладку 9, демпфирующий уголок 11. Прутковая пружинная клемма 3 имеет три петли, из которых две петли 4 и 5 сформованы возле концевых участков 6, 7 и направлены в одну сторону, а третья петля 8 размещена на верхней наклонной поверхности демпфирующего уголка 11. В раме 1 имеются выступ 10 в верхней ее части и две перпендикулярно к рельсу параллельные наклонные канавки 12 и 13, в которых расположены концевые участки 6 и 7 клеммы 3. Окончания концевых участков 6 и 7 клеммы установлены в глухие наклонные отверстия 14 и 15, которые выполнены в выступе 10 верхней части рамы.
1
1
На фиг. 2 показаны усилия в трех основных точках скрепления: от клеммы на рельс Р, от концевых участков на горизонтальный участок верхней части рамы К и от наклонных под углом ϕ окончаний концевых участков на раму А.
1
1
2
2
1
1
1
В предлагаемой конструкции расстояние между векторами А и К выбрано в три раза (31) больше, чем между А и  При воздействии вибрации от подвижного состава силами трения в скреплении можно пренебречь, поэтому от наклонной поверхности подошвы рельса 1:4 (≈14°) на клемме возникает сдвигающее от рельса горизонтальное усилие  а на наклонных окончаниях концевых участков задвигающее на рельс горизонтальное усилие А, причем А=А⋅tgϕ. Т.к. А=Р+К и  то
Для предотвращения самопроизвольного демонтажа клеммы задвигающее усилие должно быть больше сдвигающего, т.е.
В предлагаемой конструкции ϕ=12°, значит  раз.
2
2
Превышение задвигающего усилия А в 1,13 раз над сдвигающим усилием Р приводит к смещению клеммы в сторону рельса до соприкосновения окончаний концевых участков со стенкой глухих отверстий и, тем самым, предотвращает самопроизвольный демонтаж.
Для монтажа клеммы используется ключ, который опирается о специальные зацепы в верхней части рамы и который одним движением обеспечивает, одновременно, подъем шпалы до 20 мм, упругую деформацию концов клеммы и сдвиг ее в сторону рельса до касания окончаний концов клеммы о стенки глухих отверстий.
Для демонтажа клеммы используется ключ, который сдвигает клемму от рельса.
Сущность предлагаемого безболтового рельсового скрепления рамного типа заключается в следующем.
Кардинально изменена верхняя часть рамы, которая меняет служебные свойства клеммы, преобразуя ее в защелку. На концах прутковой пружинной клеммы нет углублений, что упрощает ее изготовление. На горизонтальной части рамы нет овальных канавок для размещения двух петель прутковой пружинной клеммы. Это упрощает изготовление рельсового скрепления и упрощает монтаж клеммы за счет снижения потерь на трение. Для исключения смещения прутковой пружинной клеммы вдоль рельса в выступе рамы выполнены две перпендикулярно к рельсу параллельные наклонные канавки, для размещения в них концевых участков пружинной клеммы. Кроме того, в выступе рамы выполнены два наклонных глухих отверстия, для размещения окончаний концевых участков прутковой пружинной клеммы. Это позволяет исключить смещение прутковой пружинной клеммы с демпфирующего уголка и повысить надежность рельсового скрепления.
Таким образом, при монтаже скрепления не требуется время на установку монорегулятора, так как скрепление имеет клемму-защелку. Высота верхней части рамы уменьшена практически на 75% по сравнению с верхней частью анкера. Это снижает вероятность аварийного повреждения верхней части рамы при сходе вагонов, а также позволяет без помех устанавливать стыковые накладки. На 40% уменьшается «вырывающее» усилие на раму по сравнению с анкерным скреплением. Вес скрепления на одну шпалу легче на 2 кг.