УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ КОНТРРЕЛЬСА К ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМУ ПОДРЕЛЬСОВОМУ ОСНОВАНИЮ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к его строительству, ремонту и содержанию и может быть использована на магистральных железных дорогах, подъездных путях и железнодорожных путях промышленных предприятий.
Известны устройства железобетонного подрельсового основания различные по форме и размерам. Однако, эти устройства не позволяют применять контррельсовый узел в кривых малого радиуса из-за невозможности увеличения ширины колеи в зависимости от радиуса кривой. К таким конструкциям относятся шпалы, плиты, лежни, рамы (1, 2, 3, 4, 5). Из указанных видов подрельсовых оснований наибольшее распространение как в России, так и за рубежом, получили шпалы из предварительно напряженного железобетона.
Известны следующие типы железобетонных шпал:
- цельнобрусковые(фиг.1а), представляющие один монолитный брус для опоры двухрельсовых нитей;
- двухшарнирные(фиг.1б), представляющие сборную шарнирную конструкцию из трех блоков, соединенных друг с другом напряженной арматурой;
- двухблочные (фиг.1в), состоящие из двух подрельсовых блоков из напряженного железобетона, жестко соединенных друг с другом металлическим элементом;
- полушпалы (фиг1г), представляющие собой не связанные друг с другом подрельсовые блоки, укладываемые отдельно под каждую рельсовую нить.
Область применения того или иного типа шпал обуславливается эксплутационными требованиями, экономической целесообразностью, возможностью изготовления и другими факторами.
Опорная площадь шпалы должна определяться из условия, чтобы напряжение на балласт не превышало допустимых значений. Ширина подошвы при заданной эпюре должна обеспечивать междушпальное пространство, необходимое для подбивки шпал балластом. Площадь торцов шпал, засыпаемых балластом, должна быть достаточной для обеспечения устойчивости пути против поперечного сдвига.
Формы и размеры шпалы также в большой степени зависят от расчетных характеристик и принятого способа армирования, обеспечивающих прочность, трещиностойкость и долговечность шпалы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является конструкция узла крепления контррельса к деревянной шпале, представляющего собой конструкцию составного независимого контррельса, в основу которой положен уголковый контррельсовый профиль СП-850 (6). Устройство содержит контррельс и рельс внутренней нити рельсовой колеи, установленные на единых опорных поверхностях - подкладках с ребордами и упорами для крепления рельса. Между контррельсом и упорами расположены шайбы, позволяющие регулировать зазор между боковой гранью рельса внутренней нити рельсовой колеи и рабочей поверхностью контррельса.
Деревянная шпала позволяет использовать контррельсовый узел в кривых малого радиуса в тех случаях, когда требуется уширение рельсовой колеи. Железобетонные подрельсовые основания запроектированы и изготавливаются на российских железных дорогах на железнодорожную колею 1520 мм для прямых участков и кривых больших радиусов (радиус более 350 м).
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании конструкции узла крепления контррельса к железобетонному подрельсовому основанию в кривых малого радиуса.
Предложена конструкция узла крепления контррельса к железобетонному основанию, содержащая контррельс, общую подкдадку для рельса и контррельса, регулировочные шайбы для изменения ширины желоба между боковой гранью рельса внутренней нити рельсовой колеи и рабочей поверхностью контррельса, в которой, согласно предложенной полезной модели, общая подкладка для рельса и контррельса выполнена с отверстиями по концам с установленными в них вкладышами с эксцентрично расположенными отверстиями с эксцентриситетом центра отверстия относительно середины вкладыша, равным разнице между средней шириной колеи в диапазоне изменения ширины колеи и установленной шириной колеи на конкретной кривой.
Отверстия на концах общей подкладки выполнены прямоугольной формы. Вкладыши изготовлены прямоугольной формы.
Зона железобетонного подрельсового основания для установки рельса с контррельсом увеличена до размера общей подкладки.
Узел крепления контррельса установлен со стороны внутреннего рельса кривой.
Предлагаемая конструкция узла крепления контррельса к железобетонному подрельсовому основанию (фиг.2) имеет общую подкладку 1 для установки рельса 2 и контррельса 3, изготовленного из уголкового контррельсового профиля СП-850. Подкладка 1 представляет собой единую опорную поверхность, на которой приварены реборды 4 для соединения рельса 2 с подкладкой 1 и упоры 5 для закрепления контррельса 3. Желоб между рабочими поверхностями рельса 2 и контррельса 3 должен обеспечить проход всех гребней колес подвижного состава, катящихся по внутренней нити рельсовой колеи. Величина этого желоба регулируются с помощью регулировочных шайб 6. В кривых участках пути в зависимости от радиуса устраивается уширение путевой колеи, в связи с этим ширина контррельсового желоба определяется с учетом принятого уширения.
Уголковый контррельсовый профиль СП-850 имеет определенную длину 9,34 м, поэтому участки кривых составляются из отдельных элементов с помощью накладок и болтовых соединений. Входной и выходной элементы котррельса имеют уширенные не менее чем на 100 мм отводы желобов, обеспечивающие плавный вход экипажа в кривую. Подрельсовая зона железобетонного основания (шпалы) (7-синий цвет) с подуклонкой в 1/20 для закрепления путевого рельса увеличена до размера общей подкладки крепления рельса и контррельса (8-красный цвет).
Закрепление подкладки осуществляется с помощью закладных болтов, шурупов и установленных в бетон дюбелей, а также с помощью закладных деталей.
Необходимая ширина колеи в зависимости от радиуса кривой достигается за счет того, что узел крепления внутреннего рельса с контррельсом в кривом участке пути перемещается в сторону торца подрельсового основания на величину необходимого уширения. Такое перемещение обеспечивается за счет того, что общая подкладка на концах имеет прямоугольные отверстия. На болтах, шурупах или стержнях закладной, детали установлены вкладыши 9 с отверстиями (фиг.3). Величина эксцентриситета центра отверстия относительно середины закладной детали составляет разницу между средней шириной колеи в диапазоне изменения ширины колеи, в нашем случае (1540+1520):2=1530 мм и установленной шириной колеи на конкретной кривой, например 1540 мм. В этом случае эксцентриситет составит 1540-1530=1 Омм. Расчеты эксцентриситета отверстия и размеры расстояний от центра отверстия до краев закладной детали выполним в табличной форме (табл.).
Таблица
Ширина колеи (мм)
Рассеяние от центра закладной детали до краев (мм)
Разница между средним значением ширины колеи и ее текущим значением (мм)
Расстояние от центра отверстия до левого края закладной детали (мм)
Расстояние от центра отверстия до правого края закладной детали (мм)
15201525153015351540
65:2=32.565:2=32.565:2=32.565:2=32.565:2=32.5
1530-1520=101530-1525=51530-1530=01535-1530=-51540-1530=-10
32.5-10=22.532.5-5=27.532.5+0=32.532.5+5=37.532.5+10=42.5
32.5+10=42.532.5+5=37.532.5+0=32.532.5-5=27.532.5-10=22.5
Таким образом, для регулировки 5 значений ширины колеи 1520, 1525, 1530, 1535 и 1540 мм потребуется 3 типоразмера закладных деталей, так как при ширине колеи 1535 и 1540 мм используются закладные детали для ширины колеи 1520 и 1525 мм, развернутые на 180°. Эти же вкладыши используются и в переходных кривых для обеспечения плавного перехода от ширины колеи 1540 мм до ширины колеи в прямом участке 1520 мм. Ширина колеи в кривых малого радиуса и ширина желоба устанавливается в соответствии с нормативными документами [7], регулировка ширина желоба обеспечивается использованием регулировочных шайб.
К положительным качествам предлагаемой конструкции узла крепления рельса с контррельсом следует отнести:
1. Увеличение срока службы рельсов наружной рельсовой нити в связи с тем, что горизонтальные направляющие усилия при вписывании колес подвижного состава передаются на контррельс.
2. Постановка контррельса исключает набегание гребня колеса на рабочую грань наружного рельса, что предотвращает сход подвижного состава по условию всползания гребня колеса на головку рельса.
3. Возможность регулировки ширины желоба между путевым рельсом и контррельсом в случае износа рабочей грани контррельса осуществляется путем постановки прокладок между контррельсом и упором.
4. Главным преимуществом узла крепления контррельса и путевого рельса является возможность использования перспективной конструкции железобетонного подрельсового основания в кривых малого радиуса при различной ширине колеи. При этом при различной ширине колеи используется одна и та же конструкция железобетонного подрельсового основания.
Список литературы
1. Г.М.Шахунянц «Железнодорожный путь». Москва «Транспорт», 1987
2. Железобетонные шпалы для рельсового пути. Под ред. доктора техн. наук, проф. А.Ф.Золотарского. Москва, Транспорт, 1980
3. Бекиш А.А. Оценка эксплуатационного ресурса старогодных железобетонных шпал. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, ЛИИЖТ, 1989
4. Виноградов В.А. Повышении стабильности железнодорожного пути применением железобетонных шпал с увеличенными размерами и массой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. ВНИИ ж.-д. транспорта, М.,1987
5.Современные конструкции верхнего строения железнодорожного пути. Под редакцией проф. В. Г. Альбрехта и проф. А.Ф. Золотарского. Москва «транспорт» 1975
6.Патент на полезную модель №61 295, МПК Е01В 5/18, опубл. 27.02.2007 - прототип
7. Технические требования и нормы содержания железнодорожных путей промышленного транспорта. Москва, 2003