КРОНШТЕЙН КОНТАКТНОГО РЕЛЬСА

Полезная модель относится к электрифицированному транспорту, а именно для установки на шпалы кронштейна-изолятора для подвески контактного рельса как в тоннелях, так и на наземных участках, в основном в местах течей, обводненных местах, в местах повышенного потенциала «рельс-обделка» например, в метрополитене для электропоездов.
Известен кронштейн контактного рельса (см. свидетельство на полезную модель №0003729, В60М 1/30, опублик. 16.03.97), состоящий из С-образной стойки, имеющей сверху развитую торцевую поверхность и расположенную снизу хвостовую часть, а также узел подвески контактного рельса. Узел подвески контактного рельса состоит из двух входящих друг в друга С-образных изоляторов, развернутых навстречу друг другу и соединенных между собой горизонтально расположенным штифтом. При этом изоляторы связаны между собой и расположенной внутри торцевой поверхностью С-образной стойки стягивающим горизонтальным болтом, проходящим через отверстия изоляторов с возможностью установки между поверхностью С-образной стойки и верхними выступами изоляторов, а также между торцевой поверхностью С-образной стойки и внутренней поверхность наружного изолятора регулировочных прокладок. Нижняя часть выступа внутреннего изолятора и нижняя часть выступа внешнего изолятора охватывают подошву и шейку контактного рельса, удерживая контактный рельс на весу. Данная конструкция кронштейна подвержена коррозии из-за наличия металлических деталей и опасна в эксплуатации из-за возможной аварийной ситуации, особенно при неблагоприятных внешних условиях (атмосферные осадки, скопление грязи на открытых участках) в местах контакта с металлической С-образной стойкой и, как следствие, к утечке тока, короткому замыканию, возгоранию узла подвески. Металлическая стойка расположена над контактным рельсом, что предполагает увеличение зоны безопасности исходящей от самой стойки. Кроме того, на производство стойки необходимы значительные энергетические затраты, связанные с производством этой металлической детали, а также сложность, металлоемкость и трудоемкость в изготовлении. При этом следует отметить ненадежность конструкции из-за большого количества деталей сборки. Развитая поверхность узла подвески и наличие открытых участков, подвергающихся внешним воздействиям (атмосферные осадки, грязь), в свою очередь приводит к скоплению грязи в местах контакта с металлической С-образной стойкой и, как следствие, к утечке тока, короткому замыканию, возгоранию узла подвески и созданию аварийной ситуации.
Известен, принятый за прототип, кронштейн контактного рельса, состоящий из стойки и узла подвески, выполненного в виде развернутых навстречу друг другу Г образного держателя и Г образного прижима, входящих друг в друга и соединенных между собой крепежным элементом, имеющих снизу с внутренней стороны профиль головки контактного рельса, при этом ответная часть прижима выполнена заодно со стойкой, причем стойка содержит вертикальную часть, выполненную из двутаврового профиля, переходящую сверху в ответную
для прижима горизонтальную часть таврового профиля с направляющим выступом и с защитной силовой полкой сверху, снизу переходящую в опору в виде площадки со штырем, прижим выполнен в виде уголка с вертикальной частью и расположенной сверху, выполненной со сквозным пазом горизонтальной частью, при этом снизу горизонтальной части стойки и горизонтальной части прижима расположены имеющие профиль головки контактного рельса соответственно держатель и выступ. Кроме этого, кронштейн контактного рельса содержит основание, имеющее по оси с одного конца вид параллелепипеда со сквозным отверстием под штырь и с другого конца опорную площадку со сквозными отверстиями, а между стойкой и основанием предусмотрена регулировочная прокладка. Штырь и сквозное отверстие под штырь выполнены в виде двутаврового профиля. При этом стенка двутаврового профиля вертикальной части стойки в два или более раз короче стенки двутаврового профиля штыря и расположены они со смещением относительно друг друга таким образом, чтобы стенка стойки располагалась над внешней полкой штыря, и они были перпендикулярны друг другу, а вертикальная часть стойки имеет с двух сторон ребра жесткости, причем опора выполнена в виде горизонтальной площадки и имеет сверху ребро жесткости, опорная площадка П-образного профиля, оба конца основания объединены центральной частью двутаврового профиля, которая расположена под углом α=15° к опорной площадке, при этом переход от опорной площадки к стенке двутаврового профиля центральной части выполнен ступенчатым. Опорная площадка выполнена с удлиненными и расположенными вдоль оси основания сквозными отверстиями. Кроме того, штырь и нижняя часть основания с одного конца в виде параллелепипеда выполнены со скосом. Вертикальная часть прижима выполнена с внешней стороны с выемками, горизонтальная часть прижима имеет высоту, равную высоте направляющего выступа. Развернутые навстречу друг другу внутренняя, образованная сквозным пазом, поверхность горизонтальной части прижима и направляющий выступ стойки имеют развитую боковую поверхность в виде рифления. Стойка крепится к основанию разъемным соединением, регулировочная прокладка крепится к стойке с помощью клея. Стойка, основание, прижим и регулировочная прокладка изготовлены из пресс-материала. В данном случае полностью обеспечена зона безопасности узла подвески, т.к. из него удалены металлические детали. Сама стойка выполнена из диэлектрика. Однако узел крепления стойки и узла подвески при их стыковке крепятся между собой элементом крепления в виде болта с гайкой, что приводит к временным затратам при сборке и необходимости наличия таковых элементов крепления. Кроме этого, наличие массивного и сложного основания в месте стыковки со стойкой предполагают наличие штыря у стойки и фигурного отверстия у основания с наличием сквозных отверстий под элементы их крепления между собой. Это усложняет пресс-формы по их изготовлению и, следовательно, ведет к удорожанию изготовления элементов кронштейна в целом. Наличие регулировочной прокладки с фигурным внутренним отверстием кроме сложности изготовления пресс-формы предполагает подъем стойки на всю длину штыря и выше для ее установки или замены под нужный размер. Наличие держателя, имеющего снизу
вертикальную часть, переходящую в стойку в виде площадки со штырем предполагает изготовление сложной и дорогой пресс-формы. Не менее сложной деталью для изготовления, является ступенчатое основание и оснастка для его изготовления. Таким образом, наличие держателя, переходящего в стойку, и основания совмещаемое со стойкой предполагает изготовление разных, сложных и дорогих пресс-форм, что приводит к значительному удорожанию процесса изготовления не только на начальном этапе подготовки производства, но и в целом.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение затрат на его производство, особенно на начальном этапе подготовки производства, монтаж и эксплуатационные расходы.
Ожидаемый технический результат заключается в упрощении и технологичности изготовления узлов и деталей кронштейна, и удобстве монтажа контактного рельса, в упрощении сборки и эксплуатации с использованием адаптированных элементов ранее применяемых. Упрощение узла подвески и стойки.
н
Это достигается тем, что кронштейн контактного рельса, состоящий из стойки, горизонтальный участок которой имеет овальные отверстия и узла подвески, выполненного в виде, развернутых навстречу друг другу Г образного держателя и Г образного прижима, имеющих на несущих стенках со стороны горизонтальных полок выступы, над которыми расположены направляющие, входящие друг в друга под горизонтальной полкой держателя, и при совмещении образуют профиль головки контактного рельса, при этом направляющие держателя входят в сквозной паз прижима и соединены крепежным элементом, при этом вертикальная часть держателя со стороны противоположной выступу, имеет параллельную основной дополнительную несущую стенку, которые объединены между собой сверху горизонтальной полкой и по всей длине ребром, образуя в горизонтальном сечении вид двутавра, а стойка представляет собой согнутый по радиусу R под угол 90° металлический профиль, имеющий вертикальный участок с элементами установки его на дополнительной несущей стенкой держателя, при этом торец вертикальной части стойки расположен под горизонтальной полкой держателя, при этом между горизонтальным участком стойки и участком, согнутым по радиусу R вверх расположен наклонный участок I, выполненный под углом β к горизонтальной плоскости;
где: R - внешний радиус гнутого профиля в мм,
н
I -длина наклонного участка профиля в мм,
β - угол наклона наклонного участка профиля к горизонтальной плоскости в град.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид кронштейна с контактным рельсом;
на фиг.2 - общий вид держателя узла подвески;
на фиг.3 - общий вид прижима узла подвески
на фиг.4 - разрез по А-А;
на фиг.5 - вид Б на прижим сверху;
на фиг.6 - вид В на держатель сбоку со стороны выступа;
на фиг.7 - узел стыковки стойки и держателя;
на фиг.8 - разрез Г-Г;
на фиг.9 - разрез по Д-Д;
на фиг.10 - вид Е на горизонтальную часть стойки в месте отверстия установки кронштейна.
Кронштейн контактного рельса состоит из стойки 1 и узла подвески выполненного в виде развернутых навстречу друг другу Г образного держателя 2 и Г образного прижима 3. Держатель 2 и прижим 3 имеют в горизонтальной части соответствующие направляющие 4 и 5 (см. фиг.2, 3) входящие друг в друга, которые соединяются между собой по этим направляющим и фиксируются крепежным элементом через совмещенное отверстие 6 (см. фиг.1). При совмещении держателя 2 и прижима 3 по направляющим снизу с внутренней стороны узел подвески образует профиль головки контактного рельса 7. Это происходит за счет того, что вертикальная часть держателя 2 и вертикальная часть прижима 3 со стороны горизонтальной части 8 и 9, (см. фиг.2, 3) содержат выступы 10 и 11 соответственно. При этом вертикальная часть держателя 2 с выступом 10 является основной несущей стенкой 12 (см. фиг.2), т.к. на ней расположен выступ 10, удерживающий вместе с выступом 11 контактный рельс в подвешенном положении. С другой стороны противоположной выступу 10 держатель 2 имеет дополнительную несущую стенку 13, параллельную основной несущей стенке 12.
Дополнительная несущая стенка 13 и параллельная ей основная несущая стенка 12 объединены между собой по всей длине дополнительной несущей стенки 13 ребром 14 (см. фиг.4), образуя в горизонтальном сечении вид двутавра. При этом длина дополнительной несущей стенки 13 короче длины основной несущей стенки 12. Дополнительная несущая стенка 13 и основная несущая стенка 12 вместе с ребром 14 и горизонтальной частью 8 сверху объединены с полкой 15, расположенной в горизонтальной плоскости.
Прижим 3 (см. фиг.3) выполнен в виде уголка, вертикальная часть которого, является несущей стенкой и с внешней стороны имеет две выемки 16 (см. фиг.5), а горизонтальная часть 9 имеет сквозной паз 17. Развернутые навстречу друг другу внутренняя поверхность образованная сквозным пазом 17 с направляющими 5, и направляющие 4 на свободном конце горизонтальной части 8 (см. фиг.6) могут иметь развитую боковую поверхность с учетом обеспечения надежной фиксации, например, в виде рифления, как показано на фиг.6.
Стойка 1 представляет собой согнутый под угол 90° по радиусу R металлический швеллер, имеющий в вертикальную часть для установки на нем Г образного держателя 2 и горизонтальную часть стойки 1 для крепления кронштейна контактного рельса к основе. Между участком стойки 1 согнутым под угол 90° по радиусу R, и горизонтальной частью стойки 1
н
п
п
p
у
р
имеется наклонный участок I, расположенный под углом β к горизонтальной плоскости. Для установки на стойке 1 Г образного держателя 2 используется основная несущая стенка 12, при этом торец вертикальной части стойки 1 расположен под горизонтальной полкой 15. Элементы установки представляют собой упор 18 (см. фиг.7) с прокладкой 19 расположенными между полок швеллера и сквозной паз 20 шириной h (см. фиг.8,9), образованный между двумя пластинами 21, установленными внутри швеллера вдоль его полок. Паз 20 шириной h равен толщине h ребра 14. Упор 18 отстоит от торца вертикальной части стойки 1 на расстояние I равное длине I с прокладкой 19. При этом пластины 21 параллельны полке швеллера и приварены с двух сторон к стойкам швеллера таким образом, чтобы дополнительная несущая стенка 13 свободно и без зазора входила в зазор 22 с опорой свободного конца дополнительной несущей стенки 13 на упор 18. При этом каждая пластина 21 снабжена двумя ребрами жесткости 23, которые приварены к стойкам швеллера и имеют размеры не выходящие за габариты стоек швеллера и не перекрывающие паз 20. Горизонтальная часть стойки 1 имеет овальные отверстия 24 (см. фиг.10) для крепления кронштейна контактного рельса к основе.
Держатель 2, прижим 3 и регулировочная прокладка 18 изготавливаются из полимерного композиционного материала (ПКМ), например, пресс-материала ДСВ.2-Р-2М, ГОСТ 17478-95 по ТУ 2253-005-18165061-2002. Изготовление держателя 2, прижима 3 и прокладки 20 производят в пресс-форме, установленной на гидравлическом прессе, при давлении 500 Мпа и температуре 160°С. При этом помещаемый в пресс-форму материал, нагреваясь, заполняет ее полость и одновременно уплотняется. Конфигурация изделия фиксируется в пресс-форме в результате отверждения при температуре 160°С.
н
н
Стойка 1 изготовлена из швеллера №10 ГОСТ8239-89. Для придания кронштейну контактного рельса необходимых параметров Н и L удержания контактного рельса 7 на определенной высоте относительно шпал и удаленности относительно рельс движения, стойка 1 имеет между горизонтальным участком и вертикальным участком наклонный участок I и участок, согнутый по радиусу R вверх. При этом горизонтальный участок швеллера расположен полками вверх. Наклонный участок I выполнен под углом β к горизонтальной плоскости. Наличие такого участка позволяет минимизировать расход материала на изготовление стойки 1 с учетом обеспечения техники безопасности и в сочетании с участком, выполненным по радиусу обеспечить с меньшими затратами выполнение необходимых значений Н и L для установки контактного рельса 7 с определенными параметрами. Этому способствует и овальное отверстие 24 (см. фиг.10).
Сборка и установка кронштейна производится в следующей последовательности. Вначале производят сборку кронштейна в заводских условиях. Например, при сборке типоразмера кронштейна Р-50 стойка 1 собирается с держателем 2 узла подвески. Для этого держатель 2 сверху надвигают на вертикальную часть стойки 1 с элементами установки таким образом, что бы ребро 14 проходило в сквозной паз 20 до упора 18. При сборке типоразмера Р-65 между стойкой 1 и держателем 2 узла подвески устанавливают прокладку 19. Она может быть и
н
металлической. Стойка 1 изготавливалась расчетной длины, обеспечивающей размер по высоте Н=515 мм, а по длине L=615 мм. Для этого вертикальную часть стойки заневоливают на длине 240 мм и гнут швеллер полками во внутрь по внешнему радиусу R=250 мм на угол равный 78°30', затем оставляют прямой наклонный участок длиной I=100 мм, затем заневоливают его и гнут дальше остальную часть по внешнему радиусу R=250 мм на угол равный 11°30'. Получается швеллер, имеющий вертикальную и горизонтальную части, т.е. части расположенные под углом равным 90° и с углом β=11°30'. Если для изготовления стойки 1 был взят швеллер, превышающий размеры расчетной длины, то размер превышающий длину L=615 мм обрезают. Затем высверливают овальные отверстия 24 шириной 26.0 мм и длиной 40.0 мм и фрезеруют полки швеллера в торцевой части на длину 70.0 мм с радиусом 60.0 мм для удобства монтажа. Элементы стойки 1 изготавливают из стали Ст.3. Упор 18 из уголка 40×25×4 длиной 80.0 мм, а пластины 21 и ребра жесткости 22 из пластин толщиной 6.0 мм и габаритами 160×32 и 31×16 соответственно с фасками под сварку.
Затем по шаблону контактного рельса производят сборку держателя 2 с прижимом 3, вдвигая направляющие 5 прижима 3 в направляющие 4 держателя 2 для присверливания сквозного отверстия в держателе 2 под крепежный элемент 6, который в виде штифта устанавливается на месте монтажа контактного рельса. Таким образом, установка кронштейна производится со сборки его на контактном рельсе, после чего приступают к зашивке шурупов в отверстиях 24 стойки 1.
Следует отметить простоту предлагаемой конструкции, так как детали узла подвески держателя 2 и прижима 3 стали более идентичными, а значить идентичными становятся и пресс-формы для их изготовления, что снижает затраты на подготовку производства. Отпала необходимость в изготовление третьей пресс-формы, что также снижает затраты на подготовку производства. Исключен дополнительный узел крепления, что повышает надежность конструкции. Упрощение и технологичность изготовления узлов и деталей кронштейна приводит к удобству монтажа контактного рельса, упрощению сборки и монтажа с использованием адаптированных элементов ранее применяемых.