БЕЗУДАРНЫЙ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫК
NON-IMPACT RAIL JOINT

Предлагаемое изобретение относится к устройству стыковых соединений рельсового пути и может быть применено в любой отрасли промышленности, использующей рельсовый транспорт.
Известна рельсовая плеть, состоящая из отдельных последовательно расположенных звеньев, образованных из двух частей, смещенных одна относительно другой в продольном направлении с образованием стыков внахлест с частями смежных звеньев и состоящих из головки, шейки и подошвы каждая, целью которой являлось обеспечение конструктивного решения бесконечной рельсовой нити железнодорожного полотна, содержащей преимущества бесконечного бесстыкового рельса. (Патент РФ №2049185; класс Е01В 5/08; опубл. 27.11.1995 г.)
Недостаток упомянутой рельсовой плети в том, что стыки внахлест частей смежных звеньев, выполненные без накладок, дают свободу вертикального перемещения частям звеньев при прокате колес железнодорожного транспорта, а головка принимающей части звена будет вызывать больший удар колес, чем даже железнодорожный рельс нормального типа.
Известно рельсовое стыковое соединение, которое содержит рельсы, концы которых выполнены с продольно расположенными симметрично относительно продольной оси рельса выступом и впадиной ответной формы, входящими один в другой, при этом указанные выступ и впадина выполнены в плане в форме равнобочной трапеции, меньшее основание которой у выступа обращено к впадине, на всю высоту рельса. (Патент РФ: №2007506; класс Е01В 11/24; опубл. 1994.02.15.)
Недостатком данного рельсового стыкового соединения является то, что из-за большого угла образующих трапеции возникает небольшая глубина захода одного рельса в другой. Это не позволяет обеспечивать плавный переход колеса транспортного средства при движении с подающего рельса на принимающий. Недостатком является также то, что в таком соединении имеет место наличие вертикального сквозного реза плети рельсов, приводящее к значительной осадке плети при накате колеса транспортного средства и к неизбежности удара его на передней кромке принимающего рельса, что приводит к повышенной шумности и вибрации элементов подвижного состава.
Известно рельсовое стыковое соединение, содержащее расположенные по обе стороны от рельсов стыковые накладки, связанные одна с другой и с шейками рельсов соединительными пальцами, каждый из которых выполнен с прорезью на конце и пропущен сквозь соосные отверстия, выполненные в шейках рельсов и в накладках, и продольно ориентированный клиновой фиксатор, пропущенный через указанные прорези пальцев. (Патент РФ №2010075; класс Е01В 11/06; опубл. 30.03.1994 г.) Недостатком этого соединения является, прежде всего, то, что в данной конструкции имеется вертикальный сквозной рез плети рельсов приводящий к значительной осадке места стыка при накате колеса подвижного состава и неизбежного удара колеса о переднюю кромку принимающего рельса.
Известно рельсовое стыковое соединение в котором стыкуемые рельсы связаны друг с другом боковыми накладками и поперечными крепежными элементами. Торцы каждого стыкуемого рельса выполнены осесимметрично под углом к продольной оси рельса. Поверхности торцов стыкуемых рельсов обратно симметричны относительно перпендикуляра к продольной оси рельсов. (Патент РФ №2241795; класс Е01В 11/24; опубл. 10.12.2004 г.)
Недостатком этого соединения (как и в предыдущем) является то, что в данной конструкции имеется вертикальный сквозной рез плети рельсов приводящий к значительной осадке места стыка при накате колеса подвижного состава и неизбежного удара колеса о переднюю кромку принимающего рельса, что приводит к повышенной шумности и вибрации элементов подвижного состава.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является соединение рельсового стыка, принятое за прототип. Данное соединение рельсового стыка содержит срезанные по вертикальной плоскости симметрии, примыкающие друг к другу концы рельсов, связанные между собой болтовыми соединениями. При этом ширина шейки каждого рельса в зоне стыка равна ширине половины его головки. Концы рельс выполнены с опережающими планками, снабженными щелеобразными отверстиями. Опережающие планки опираются на противоположные концы рельсов, где их контактирующие поверхности с головкой и подошвой рельса имеют возможность расклиниваться при болтовых соединениях и перемещаться во встречном направлении вдоль оси рельса. (Патент на полезную модель RU №71986; Класс Е01В 11/24; опубл. 27.03.2008 г.)
Недостатком данного технического решения является то, что вертикальный сквозной рез плети стыкуемых рельсов приводит к значительной осадке места стыка при накате колеса подвижного состава создающего вертикальную нагрузку на стык. При этом так как колесо подвижного состава движется по горизонтальной и внутренней закругленной части поверхности головки рельса, то неизбежен удар колеса о переднюю внутреннюю кромку стыка принимающего рельса. Этот недостаток приводит к вибрации элементов подвижного состава по вертикальной оси, увеличению сопротивления движения и повышенной шумности стыкового соединения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение ударных нагрузок на железнодорожное полотно и элементы подвижного состава, уменьшение осадки полотна в месте стыка при прохождении через него колес подвижного состава и повышение эксплуатационной надежности рельсового стыка и элементов подвижного состава.
Поставленная задача достигается тем, что безударный рельсовый стык содержит рельсы с приваренными к ним наконечниками. Наконечники оснащены усиленной до ширины головки шейкой и взаимно проникающими пазами и выступами, которые связанны между собой поперечными крепежными элементами.
В соответствие с изобретением стыкуемые рельсы оснащены наконечниками с усиленной до ширины головки шейкой и взаимно проникающими пазами и выступами. Ширина каждого из пазов и выступов обоих наконечников составляет одну треть ширины головки, а глубина - две трети высоты рельса. Пазы и выступы обоих наконечников выполнены с возможностью образования комплементарных пар. Между торцами пазов и выступов обоих наконечников образованы четыре несовпадающих по вертикали друг с другом термокомпенсационных зазора, три из которых расположены на головке рельса, а четвертый - на его подошве.
При этом термокомпенсационные, зазоры головки разнесены по длине наконечников. Кроме того, в наконечнике подающего рельса выполнены по продольной оси паз и два разновеликих по длине выступа, один из которых не доходит до края подошвы, другой выступает за край подошвы, срезанной на одну треть высоты рельса. А в наконечнике принимающего рельса выступ по центру и пазы с обеих его сторон сформированы обратно симметрично пазам и выступам на подающем рельсе с возможностью взаимного скользящего вложения до упора всех торцов пазов и выступов.
Благодаря такой конструкции стык не имеет сквозного реза рельсовой плети по вертикали, а комплементарные пары пазов и выступов позволяют достигать максимального приближения к целостности рельсовой плети, что влечет за собой достижение поставленного технического результата.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показан безударный рельсовый стык, вид спереди.
На фиг.2 - то же, вид сверху.
На фиг.3 показан наконечник подающего рельса, вид спереди.
На фиг.4 - то же, вид сверху,
На фиг.5 показан наконечник принимающего рельса, вид спереди.
На фиг.6 - то же, вид сверху.
На фиг.7 - продольное сечение по А-А.
На фиг.8 - продольное сечение по Б-Б.
На фиг.9 - продольное сечение по В-В.
На фиг.10 - поперечное сечение по Г-Г.
На фиг.11 - поперечное сечение по Д-Д.
На фиг.12 - поперечное сечение по Е-Е.
На фиг.13 - поперечное сечение по Ж-Ж.
На фиг.14 - поперечное сечение по З-З.
На фиг.15 - поперечное сечение по И-И.
На фиг.16 - поперечное сечение по К-К.
На фиг.17 - поперечное сечение по Л-Л.
Безударный рельсовый стык содержит стандартный рельс 1, разделенный известным образом на подающий и принимающий рельсы по ходу движения подвижного состава. К стыкуемым концам рельсов 1 присоединены посредством сварного шва наконечники 2 и 3 с усиленной, до ширины головки шейкой и взаимно проникающими пазами и выступами. Ширина каждого из пазов и выступов обоих наконечников составляет одну треть ширины головки, а глубина - две трети высоты рельса. Длина каждого из наконечников выбирается в зависимости от назначения рельсового полотна - шахтного, трамвайного, метро, грузопассажирской железной дороги или специального назначения (фиг.1, 2, 7, 9, 10, 11, и 17). В наконечнике 2 подающего рельса по продольной оси выполнен паз 4, а по обеим его сторонам образованы два выступа 5 и 6. (фиг.2, 4, 12, 13 и 17). По длине эти выступы выполнены разновеликими, при этом один из них 5 не доходит до края подошвы, а другой 6 выступает за край подошвы, срезанной на одну треть высоты рельса. (См. Фиг.2, 3, 4, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 15 и 16).
В наконечнике 3 принимающего рельса выступ 7 по центру и пазы 8 с обеих его сторон сформированы обратно симметрично пазам и выступам на подающем рельсе с образованием комплементарных пар и с возможностью взаимного скользящего вложения до упора всех торцов пазов и выступов. Выступ 7 выполнен со срезанной на одну треть высоты рельса подошвой. (См. Фиг.2, 5, 6, 8, 13, 14, 15 и 16).
Между торцами пазов и выступов обоих наконечников 2, 3 образованы четыре, несовпадающих по вертикали друг с другом, термокомпенсационных зазора, три из которых 9 расположены на головке рельса, а четвертый 10 - на его подошве (См. Фиг.1, 2, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 15 и 16). Термокомпенсационные зазоры 9 головки разнесены по длине наконечников исходя из тех же соображений, что и длина самих наконечников. При этом выступы 5, 6, 7 обоих наконечников 2, 3 опираются в пазах на подошву противоположного наконечника. Это приводит к отсутствию сквозного сечения рельсового соединения и уменьшает осадку рельсового полотна в месте стыка.
Весь пакет взаимно проникающих выступов связан между собой болтовым креплением с пружинными шайбами через круглые отверстия 11 в принимающем наконечнике 3 и овальные отверстия 12 в подающем наконечнике. 2 с возможностью продольного взаимного перемещения (См. Фиг.3, 5, 7, 8, и 9).
Размеры стыковых термокомпенсационных зазоров 9 и 10 задаются овальными отверстиями 12 болтового соединения пакета взаимно проникающих пазов и выступов в соответствии с ГОСТом и техническими регламентами для данной длины рельса и климатическими колебаниями температуры, а значит, и взаимосвязанным удлинением рельсов в каждой конкретной местности (См. Фиг.1, 2, 3, 7, 8 и 9).
Безударный переход колеса подвижного состава с подающего рельса на принимающий обеспечивается тем, что колесо движется по двум третям поверхности головки в местах прохождения термокомпенсационпых зазоров 9 головки или по всей его ширине при прохождения зазора подошвы 10, что предотвращает удар колеса о переднюю кромку принимающего рельса (См. Фиг.1, 2, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 15 и 16).
Такая конструкция стыка не имеет вертикального сквозного реза рельсовой плети. Все взаимно входящие элементы стыка опираются на одну треть поверхности усиленной шейки рельса и на его подошву, что предотвращает повышенную осадку рельсовой плети и удары колеса о переднюю кромку принимающего рельса. Использование данного изобретения позволит сохранить существующую фрагментарность рельсового полотна, что снизит трудоемкость строительства, обслуживания и ремонта пути, а также позволит отказаться от монтажа длинномерных рельсов с их сложными и требующими сезонного обслуживания термокомпенсаторами.
Более высокая стоимость изготовления деталей предлагаемого стыкового соединения, выполненных в заводских условиях, будет компенсирована тем, что такой рельсовый стык снизит сопротивление движению и износ подвижного состава, снизит шумность перехода и эксплуатационные затраты.