ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области железнодорожного строительства, а именно к деталям промежуточного рельсового скрепления, и описывает устройство, предназначенное для передачи боковой нагрузки от рельса на устройство анкерного скрепления рельсового зажима.
Из уровня техники известны следующие решения.
Известен вкладыш опорный изолирующий промежуточного упругого рельсового скрепления, включающий призматическое тело с внешней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с головкой анкера, и с внутренней опорной поверхностью, выполненной с возможностью контактирования с торцевым краем подошвы рельса,  выступ, выполненный на внешней опорной поверхности призматического тела с  возможностью его размещенияв соответствующем пазу головки анкера, полку, выполненную на внутренней опорной поверхности призматического тела, нижняя поверхность которой выполнена с возможностью контактирования с верхней поверхностью подошвы рельса, а на верхней поверхности полки выполнено углубление с профильным донышком, продольная ось которого параллельна внутренней поверхности призматического тела, с возможностью ввода и размещения в указанном углублении носика прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении, при этом углубление выполнено в виде желоба, открытого со стороны ввода в желоб носика прижимной петли упругой клеммы, а профильное донышко углубления выполнено с прямолинейным участком вдоль продольной оси углубления (патент РФ №167877, опубликован 11.01.2017).
Также известен изолятор рельсового скрепления, включающего анкер, подрельсовую прокладку и пружинную  клемму  с  прижимным  участком,  содержащий  опорный  участок,  предназначенный для установки на полку подошвы рельса, и боковой упор, предназначенный для взаимодействия одним своим торцом с боковой поверхностью подошвы рельса, а проти-воположным  торцом  -  с  головкой  анкера, при этом  внутренняя  сторона опорного участка выполнена под углом, на наружной стороне опорного участка выполнен паз, предназначенный для установки прижимного участка клеммы пружинной рельсового скрепления, а на торце бокового упора, предназначенного для взаимодействия с головкой анкера, расположен предназначенный для размещения в пазу головки анкера рельсового скрепления выступ (патент Беларуси №11331, опубликован 30.04.2017).
Также известен изолятор рельсового скрепления, содержащий опорный участок, предназначенный для установки на полку подошвы рельса, внутренняя сторона которого выполнена под углом, боковой упор, предназначенный для взаимодействия одним своим торцом с боковой поверхностью подошвы рельса, а противоположным торцом с головкой анкера, на торце бокового  упора,  предназначенного  для  взаимодействия  с  головкой анкера,  расположен выступ, предназначенный для размещения в пазу головки анкера рельсового скрепления, при этом на краю наружной стороны опорного участка  выполнен  монтажный  скос  для  захода  прижимного  участка  пружинной  клеммы,  как минимум на одном краю бокового упора выполнен монтажный откос для захода уса пружинной клеммы в паз анкера (патент Беларуси №11966, опубликован 30.04.2019).
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является изолятор рельсового скрепления, содержащий опорный участок, предназначенный для установки на полку подошвы рельса, и боковой упор, одним торцом опирающийся на боковую поверхность подошвы рельса и другим торцом упирающийся в головку анкера, при этом внутренняя сторона опорного участка соответствует углу наклона полки подошвы рельса, на наружной стороне опорного участка выполнен паз, при этом высота опорного участка увеличена соразмерно глубине паза, предназначенный для установки прижимной петли пружинной клеммы рельсового скрепления, а на торце бокового упора, упирающегося в головку анкера, расположен предназначенный для размещения в пазу головки анкера рельсового скрепления выступ (патент РФ №189552, опубликованный 28.05.2019).
Недостаток известных изоляторов заключается в создании точечных напряжений в материале изолятора со стороны свободных концов пружинной клеммы при установке ее в рабочее положение, и со стороны прижимной части клеммы, что повышает износ материала изолятора. При указанных воздействиях площадь взаимодействия клеммы через изолятор уменьшается и не создается достаточного сопротивления сдвигу рельса при колебаниях, возникающих при движении по рельсам транспортного средства.
Техническая проблема, решаемая заявленным устройством, заключается в повышении продольного сопротивления сдвигу рельса при движении состава.
Поставленная задача решается повышением площади взаимодействия как самого изолятора с подошвой рельса, так и площадь взаимодействия прижимной клеммы с подошвой рельса через изолятор.
Техническим результатом патентуемого решения является снижение точечных напряжений на материал изолятора за счет реализации монтажных скосов с выемками для посадки пружинной клеммы и увеличения площади взаимодействия изолятора с головкой анкера, прижимным участком клеммы и подошвой рельса, что увеличивает время службы изолятора, равномерно передающего давление от пружинной клеммы и головки изолятора на подошву рельса, и обеспечивает повышение продольного сопротивления сдвигу рельса в узле рельсового скрепления за счет повышения площади контактного взаимодействия изолятора с элементами узла рельсового скрепления и подошвы рельса.
2
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции опорного изолятора промежуточного рельсового скрепления, содержащего опорную стенку, включающую на передней грани плоский выступ с боковыми стенками, образующими усеченный конус, и боковые скосы, имеющие выемки, переходящие на переднюю грань опорной стенки, опорный горизонтальный участок, включающий верхнюю поверхность с боковыми скосами и профильным углублением между ними вытянутой формы, и нижнюю поверхность,  выполненную скошенной и сопряженной с нижней частью задней грани опорной стенки и представляющую собой опорную поверхность, взаимодействующую с полкой подошвы рельса, при этом площадь опорной поверхности составляет от  2800 до 3200 мм.
В частном случае осуществления полезной модели донышко профильного углубления паза выполнено плоским.
В частном случае осуществления полезной модели нижняя часть опорной стенки, предназначенная для взаимодействия с боковой поверхностью подошвы рельса, выполнена  утолщенной по сравнению с верхней частью опорной стенки.
В частном случае осуществления полезной модели один из краев верхней поверхности опорного участка в плане формы выгнут наружу.
В частном случае осуществления полезной модели один из краев верхней поверхности опорного участка в плане формы вогнут внутрь.
В частном случае осуществления полезной модели на краю паза со стороны вогнутого края опорного горизонтального участка выполнен выступ, полностью перекрывающий углубление.
В частном случае осуществления полезной модели на краю паза со стороны выгнутого края опорного горизонтального участка выполнен выступ, частично перекрывающий углубление.
2
2
2
При использовании предлагаемого изолятора в составе рельсового скрепления опорная стенка передней гранью упирается в головку анкера с фиксацией посредством соединения конусообразного выступа с пазом, выполненном в анкере. Нижняя часть противоположной грани опорной стенки представляет собой боковой упор, предназначенный для взаимодействия с боковой поверхностью подошвы рельса, а сопряженная с ней нижняя поверхность опорного горизонтального участка – для взаимодействия с полкой подошвы рельса. Оптимальная площадь взаимодействия нижней поверхности горизонтального упорного участка с полкой подошвы рельса составляет от  2800 до 3200 мм, указанной площади взаимодействия необходимо и достаточно для осуществления продольного сопротивления сдвигу рельса в узле рельсового скрепления при его колебаниях во время движения по нему транспортного средства. При площади взаимодействия менее 2800 мм не осуществляется компенсация сдвига клеммы, неизбежного при движении состава, принимая в расчет пружинную конфигурацию клеммы, а площадь более 3200 мм – избыточна  и использование изолятора с площадью взаимодействия, превышающей указанный диапазон, нецелесообразна ввиду размеров взаимодействующих с ним элементов рельсового скрепления. Профильное углубление паза удлиненной формы позволяет установить в нем клемму с плоским прижимным участком, за счет чего увеличивается площадь контакта замкнутой части клеммы с полкой рельса через опорный участок изолятора, что в свою очередь повышает надежность удерживания клеммой рельса при его колебаниях при движении по нему состава. Вогнутый край верхней поверхности опорного участка изолятора обеспечивает легкое введение замкнутой части клеммы, а частично перекрывающий углубление выступ со стороны введения клеммы и выступ, полностью перекрывающий углубление с противоположной стороны обеспечивают правильную посадку прижимной клеммы в изоляторе. В свою очередь выемки на боковых скосах опорной стенки, переходящие на переднюю грань опорной стенки, обеспечивают плавную посадку свободных концов пружиной клеммы с исключением повреждения материала изолятора.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 – вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления при взаимодействии с подошвой рельса.
Фиг. 2 – вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления сверху.
Фиг. 3 – вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления в разрезе А-А с фиг.2.
Фиг. 4 – вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления в разрезе Б-Б с фиг.2.
Фиг. 5 – вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления со стороны опорной стенки.
Фиг. 6 – общий вид опорного бокового изолятора рельсового скрепления.
Изолятор опорный 1 промежуточного упругого рельсового скрепления имеет опорную стенку 5 и опорный горизонтальный участок 2. Предлагаемый изолятор предназначен для использования в совокупности с пружинной клеммой, описанной в патенте RU196421U1, и с анкером, описанным в патенте RU195439U1. Изолятор выполнен цельнолитым из электроизолирующего материала, что обеспечивает высокую электрическую изоляцию и позволяет использовать указанный изолятор, в том числе в рельсовых скреплениях, используемых на железнодорожных путях с электрической тягой.
Опорная стенка 5 на передней грани имеет выступ 10, выполненный для размещения изолятора в соответствующем пазе головки анкера, а противоположная грань опорной стенки в нижней части выполняет функцию бокового упора 7, предназначенного для взаимодействия с боковой поверхностью подошвы рельса 6. Боковой упор 7 выполнен  утолщенным по сравнению с верхней частью опорной стенки, что обеспечивает прямолинейность рельсовой нити и отсутствие длинноволновых отклонений, что крайне важно на участках обращения скоростных и высокоскоростных поездов со скоростями до 250 км/час.
2
Выступ 10 имеет плоскую поверхность, параллельную передней грани опорной стенки 5, а его боковые стенки образуют форму усеченного конуса для соответствия форме паза на опорной грани головки анкера по патенту, указанному выше.  Участок опорной стенки, взаимодействующий с передней стенкой головки изолятора и повторяющий его форму (от выступа 10 до выемок монтажных скосов 12 и 16), выполнен плоским для плотного прилегания указанной части изолятора к головке изолятора по всей площади взаимодействия, непосредственно влияющей на продольное сопротивление сдвигу рельса в узле рельсового скрепления и составляющей от 2600 до 2800 мм.
Боковые края опорной стенки имеют монтажные скосы, переходящие в выемки на передней грани опорной стенки. Скос 12, переходящий в вогнутый край  верхней поверхности опорного участка со стороны ввода опорной части прижимного участка пружинной клеммы (патент RU196421U1 - Клемма рельсового скрепления), выполнен для захода опорной части прижимного участка пружинной клеммы. Монтажный скос 13 выполнен на краю опорной стенки изолятора 5 для захода свободного конца пружинной клеммы в монтажные отверстия головки анкера.
2
Горизонтальный опорный участок 2 содержит верхнюю преимущественно прямолинейную поверхность 8, взаимодействующую с прижимным участком пружинной клеммы, и нижнюю опорную поверхность, взаимодействующую с полкой 3 подошвы рельса 6. Площадь взаимодействия опорного участка изолятора 2 с полкой 3 подошвы рельса, непосредственно влияющая на продольное сопротивление сдвигу рельса в узле рельсового скрепления, равна от 2800 до 3200 мм.
Верхняя поверхность 8 горизонтального опорного участка 2 содержит профильное углубление 9 с донышком, площадь которого равна площади прижимного участка пружинной клеммы в ее рабочем положении.
Край верхней поверхности 16 опорного участка со стороны, противоположной вводу опорной части прижимного участка пружинной клеммы в плане формы выгнут наружу.
На верхней поверхности прямолинейного участка 8 опорного участка 2 со стороны, противоположной вводу опорной части прижимного участка пружинной клеммы в углубление 9, выполнен выступ 14, полностью перекрывающий углубление и обеспечивающий правильное расположение опорной части прижимного участка пружинной клеммы в ее рабочем положении.
На верхней поверхности прямолинейного участка 8 опорного участка 2 со стороны ввода опорной части прижимного участка пружинной клеммы в углубление, выполнен выступ 15, частично перекрывающий углубление и обеспечивающий правильное расположение опорной части прижимного участка пружинной клеммы в ее рабочем положении.
Используется предлагаемый изолятор следующим образом.
Опорная стенка изолятора передней гранью прилегает к головке анкера, заранее замоноличенного в шпалу сбоку от подошвы рельса, зафиксировав изолятор в анкере посредством выступа 10, нижняя часть 7 противоположной грани опорной стенки 5 упирается в боковую поверхность подошвы рельса 6, а нижняя скошенная поверхность опорного участка 2 располагается на полке 3 подошвы рельса 6. Прямолинейные участки внешней ветви клеммы пружинной вставляются в предварительно выполненные фиксирующие отверстия анкера, и упираются в выемки монтажных скосов на передней грани опорной стенки изолятора, при этом внутренняя замкнутая часть клеммы пружинной заходит через монтажный скос 12 верхней поверхности опорного участка, центрируется в углублении паза 9 посредством выступов 14 и 15 и через изолятор прижимает рельс к шпале.