СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЛЬСОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к усовершенствованию конструкции стыкового соединения рельсов, и может быть использована в устройствах с направляющими качения.
Известны стыковые соединения рельсов двухголовыми накладками к железнодорожным рельсам. Накладка размещается в пазухе рельсов. Шейки накладок стягиваются болтовыми соединениями, при этом усилия от затяжки стыковых болтов передаются головкам, которые создают вертикальное растяжение шеек рельсов. При прохождении колесом рельсового стыка эти усилия складываются с ударными нагрузками, что приводит к усталостному разрыву шеек рельсов около болтовых отверстий у стыка (см. «Путь и безопасность движения поездов» / В. И. Болотин и др. Под ред. В.Я.Шульги. М.: Транспорт, 1994. С.67-68). Недостатком известных конструкций стыковых соединений рельсов накладками является то, что их устройство не обеспечивает прямолинейности в допустимых пределах концов рельсов при нагрузках в условиях эксплуатации железнодорожного пути. Прогнутость концов рельсов приводит к разрушению головок рельсов в месте стыка, к усталостному разрыву шеек рельсов (см. «Железнодорожный путь и подвижной состав для высоких скоростей движения» / А. Ф. Золотарский и др. Под ред. М.А.Чернышева. М.: Транспорт, 1964. С.96-101).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является стыковое соединение рельсов, которое включает концевые части рельсов с пазами в головках рельсов, стыковые накладки, болтовые соединения
накладок с рельсами, вставку с трапецеидальным поперечным сечением, упоры с пружинящими язычками, контактирующими с торцовыми поверхностями вставки (см. патент РФ №2265099, МКИ Е01В 11/32, 2005 г. «Стыковое соединение рельсов»). При установке вставки (балки) и упоров в пазы рельсов, поперечные сечения которых отображают поперечное сечение вставки, наружная поверхность вставки совпадает с плоскими поверхностями головок рельсов, а пружинящие язычки упоров фиксируют осевое положение вставки после закрепления стыковых накладок с рельсами болтовыми соединениями. При прохождении стыковой впадины поверхность катания колеса контактирует с наружной поверхностью вставки, давление от колеса распределяется между вставкой, рельсами и стыковыми накладками. Это позволяет уменьшить величину прогиба рельсов у стыка, снизить ударное воздействие колес по рельсам.
Следует отметить, что до прохождения колесом стыковой впадины прогнутость консоли рельса приводит к повороту вставки (балки) относительно кромки стыка принимающего рельса, при этом в опорной поверхности балки возникают контактные напряжения большой величины. Под действием сил трения между наружной поверхностью балки и поверхностью катания колеса балка совершает продольное перемещение, сжимая пружинящие язычки осевых упоров. Из-за больших удельных давлений кромка стыковой впадины врезается в опорную поверхность балки, а при ее продольном перемещении происходит изнашивание опорной поверхности балки, усталостное выкрашивание кромки рельса. Периодическое сжатие пружинящих язычков упоров до вертикального положения без ограничения их продольного смещения приводит к перегрузкам, снижающим работоспособность упоров. Указанные выше причины ограничивают несущую способность вставки (балки), снижают эксплуатационную надежность конструктивного устройства стыкового соединения рельсов.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в увеличении срока службы элементов конструкции стыкового
соединения и повышении эксплуатационной надежности пути в стыке рельсов.
Указанный технический результат достигается тем, что в стыковом соединении рельсов, включающим стыковые накладки, болтовые соединения накладок с рельсами, вставку (балку) с трапецеидальным поперечным сечением и осевые упоры с пружинящими (упругими) язычками в пазах головок рельсов, балка выполнена с торцовыми уступами и опорными поверхностями, осевые упоры - с основаниями, при этом упругие язычки упоров размещены в полостях уступов балки, основания упоров взаимодействуют с опорными поверхностями балки и рельсов, а длина опорной поверхности основания упора превышает длину опорной поверхности балки.
На фиг.1 изображено стыковое соединение рельсов с балкой и осевыми упорами в пазах головок рельсов (продольное сечение головок рельсов). На фиг.2 - поперечное сечение соединения в плоскости симметрии стыковой впадины.
Стыковое соединение рельсов включает концевые части рельсов 1 и 2, стыковые накладки 3 в пазухах рельсов, болтовые соединения 4 и 5 накладок с рельсами, балку 6 с трапецеидальным поперечным сечением и опорными поверхностями 7 и 8, упоры с упругими язычками 9 и 10 и основаниями 11 и 12.
При установке балки 6 и осевых упоров в пазах головок рельсов с поперечным сечением, отображающим поперечное сечение балки, опорные поверхности 7 и 8 балки контактируют с основаниями 11 и 12 упоров, а поверхности оснований упоров - с опорными поверхностями головок рельсов. Упругие язычки 9 и 10 упоров, размещенные в торцовых уступах балки, фиксируют осевое положение балки после закрепления стыковых накладок с рельсами 1 и 2 болтовыми соединениями 4 и 5, при этом обеспечиваются зазор S стыковой впадины и зазоры S/2 между торцовыми поверхностями балки и пазов в головках рельсов. После установки балки длина опорной поверхности основания упора превышает длину опорной поверхности балки на S/2.
При подходе железнодорожного колеса 13 к балке 6 и контакте поверхности катания колеса с наружной поверхностью балки опорные поверхности 7 и 8 балки взаимодействуют с основаниями 11 и 12 упоров, скользят по поверхностям оснований упоров, при этом возможно сжатие упругого язычка одного из упоров. При прохождении стыковой впадины поверхность катания колеса контактирует с наружной поверхностью балки, давление от колеса распределяется между балкой, рельсами и стыковыми накладками.
Такое конструктивное устройство стыкового соединения исключает контактирование опорной поверхности балки с кромкой стыка принимающего рельса, обеспечивает периодическое продольное перемещение опорной поверхности балки по основаниям упоров с улучшенными триботехническими показателями, а тарированные зазоры S/2 ограничивают величину упругой деформации язычков упоров. Это способствует увеличению стыкового соединения рельсов, снижению интенсивности повреждений рельсовых стыков при повышенных нагрузках и скоростях подвижного состава.