Прокладка-амортизатор для рельсового скрепления

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, к элементам рельсового скрепления, а именно к прокладкам, укладываемым под подошву рельса.
Известна упругая подрельсовая прокладка, выполненная из укрепленного нейлоновой тканью неопрена (хлоропреновый каучук), имеющего твердость по Шору "А" от 37 до 70. Для установки на подрельсовую опору на нижнюю поверхность прокладки нанесен слой клея (патент US №4179067 "Железнодорожный путевой зажим", опубл. 18.12.1979 г.).
Используемый для изготовления данной прокладки дорогой материал неопрен обладает достаточной твердостью, необходимой для надежной работы прокладки в условиях высоких динамических и статических нагрузок, и высокой эластичностью, но не упругостью. Эластичность материала позволяет прокладке испытывать значительные упругие обратимые деформации без разрушения, но при сравнительно небольших усилиях, что исключает надежную работу известной прокладки в качестве подрельсовой прокладки. Кроме того, температура хрупкости неопрена равна -37°C, что не позволяет данный материал использовать в условиях суровых зим, например, Урала и Сибири.
Приклеивание прокладки при монтаже к поверхности шпалы позволяет удерживать прокладку на месте, но затрудняет ее замену в случае износа.
Известна упругая подрельсовая прокладка, выполненная из нескольких слоев резины и резинокорда или резины и резины с вяжущими и упрочняющими добавками (патент РФ №2121029 "Подрельсовая прокладка", опубл. 27.10.1998 г.).
Введение в резиновую прокладку слоя резинокорда или резины с вяжущими и упрочняющими добавками теоретически направлено на увеличение упругих свойств прокладки, снижающих остаточную деформацию, и на увеличение срока службы прокладки.
Но резина как материал в замкнутом объеме несжимаема, то есть является абсолютно жесткой, и поэтому в готовом к эксплуатации рельсовом скреплении с затянутыми до существующих нормативов болтами резиновые прокладки практически уже находятся в условиях замкнутого объема, то есть не выполняют предназначенную им роль амортизатора, смягчающего динамические нагрузки, направленные от подошвы рельса к подрельсовой опоре. Кроме того, резине свойственно стареть под действием динамических нагрузок и перепадов температур, поэтому и срок службы прокладки, содержащей резину, невелик.
Сборка такой прокладки, где отдельные ее слои соединяются между собой, как правило, с помощью клея, достаточно трудоемка.
Известна прокладка-амортизатор упругая многослойная комбинированная ЦП-369, выполненная в виде набора расположенных горизонтально один над другим и соединенных между собой двух и более упругих элементов, жесткость которых выбирают из условия обеспечения суммарной жесткости прокладки в диапазоне 50-150 т/см, опорная поверхность нижнего элемента выполнена гладкой или профилированной с возможностью обеспечения постоянной площади контакта и жесткости, упругие элементы соединены между собой с возможностью обеспечения отсутствия взаимного продольного и поперечного смещения. Соединение упругих элементов может быть выполнено клеевым способом или посредством выступов и ответных соосных отверстий (простым наложением) (патент РФ №2250280, МПК Е01В 9/68, 9/54, публикация 2005 г.).
Однако использование в одном изделии полиамида и резины, имеющих различные физико-механические свойства, при длительном воздействии динамических эксплуатационных нагрузок приводит к интенсивному разрушению поверхности контакта пластин вследствие значительной величины поверхностного трения. Поверхностное разрушение сказывается в ухудшении их масло- и влагостойкости, а также характеристик виброгашения. Кроме того, имеющиеся упругие элементы не обеспечивают достаточной степени виброгашения в низкочастотной области вибраций.
Известна упругая подрельсовая прокладка, выполненная из инертного термопластичного эластомерного материала, например термопластичного кополиэфирного эластомерного материала "хайтрел", имеющего твердость по Шору "А" от 30 до 72 и более (патент РФ №2030499 "Рельсовая прокладка", опубл. 19.07.1991 г.).
Используемый для изготовления данной прокладки материал обладает необходимыми свойствами для надежной работы прокладки в качестве амортизатора между подошвой рельса и жестким подрельсовым основанием: одновременно высокими показателями и твердости, и упругости.
Недостатком данной прокладки является высокая стоимость эластомерного материала "хайтрел", который выпускает компания DuPont.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является техническое решение, которое направлено на разработку дешевой, технологичной и надежно работающей в условиях высоких статических и динамических нагрузок подрельсовой нашпальной прокладки-амортизатора (патент RU 2378439 С1, опубл. 10.01.2010 г.).
Данная подрельсовая нашпальная прокладка-амортизатор содержит несколько горизонтально расположенных слоев, образованных из разных материалов, при этом основа прокладки-амортизатора выполнена из мягкой резины с твердостью по Шору "А" 45-50 ед., а верхняя часть прокладки-амортизатора и ее основание армированы прорезиненными тканевыми слоями. Два крайних, противоположно расположенных тканевых слоя по обе стороны прокладки дополнительно обрезинены резиновой смесью с добавкой 30% весовых порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена, имеющего молекулярную массу не более 8,0 миллионов г/моль.
Недостатком данной прокладки является большая жесткость прокладки ввиду использования 8 слоев армирующих элементов, в таком виде способность снижать вибрации уменьшается.
Целью заявляемой полезной модели является увеличение ресурса работы прокладки-амортизатора в условиях предельных циклических нагрузок, повышении долговечности всех деталей скрепления.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Подрельсовая нашпальная прокладка-амортизатор для рельсового скрепления выполнена в виде прямоугольной пластины с двумя ребрами на торцах снизу для фиксации прокладки на основании и трапецеидальными канавками на поверхности сверху, содержащая несколько горизонтально расположенных слоев, образованных из разных материалов - резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18 АМН с твердостью по Шору "А" 70-75 ед. и обрезиненных полиамидных слоев ткани.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где схематично изображены: на фиг. 1, 2 - общий вид прокладки, на фиг. 3 - варианты разреза по А-А на фиг. 1.
Обеспечение статической жесткости прокладки от 60 до 80 МН/м достигается следующим образом:
- прокладка-амортизатор для рельсового скрепления выполнена в виде прямоугольной пластины с двумя ребрами (1 на фиг. 1) на торцах снизу для фиксации прокладки на основании, на поверхности сверху выполнены трапецеидальные канавки (2 на фиг. 2), образующие упругие элементы;
- прокладка содержит 2 слоя обрезиненной полиамидной ткани (3 на фиг. 3).
Соединение слоев между собой осуществляется в процессе вулканизации изделия.