УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ РЕЛЬСОВ

Полезная модель относится к рельсовым стыковым соединениям, в частности к целым однодетальным накладкам, охватывающим подошву рельсов, и может быть использована для соединения рельсов железнодорожных путей, метро, трамвайных линий и т.п.
Известно рельсовое стыковое соединение, по патенту РФ на изобретение №2215843, Е01В 11/32, 2003, содержащее концы стыкуемых рельсов, подкладку, выполненную цельной с боковыми накладками, стянутыми с рельсами болтами, вкладыш, размещенный в продольных выемках головок рельсов, соединенный крепежным элементом с подкладкой.
Недостатком известного стыкового соединения является профиль стыковых накладок, обжимающих головку рельса, что мешает ребордам колес железнодорожного транспорта. Другим недостатком является сложность стыкового соединения, заключающаяся в наличии вкладыша, устанавливаемого между торцами рельсов, крепежный болт которого увеличивает расстояние для теплового расширения рельсов на величину диаметра болта. Кроме того, торцы рельсов требуют сложной обработки.
Известно устройство для стыкового соединения рельсов по патенту Японии JPS5969202, Е01В 11/10, 1984, содержащее боковые накладки и основание, выполненные в виде одной детали. Кромки боковых накладок расположены ниже головки рельса.
Недостатками известного устройства являются отсутствие упора под головкой рельса, а также недостаточная плотность обжатия боковыми накладками шейки и подошвы рельса из-за недостаточной упругости боковых накладок, что приводит к образованию люфтов между устройством и рельсом, которые допускают смещение рельсов в горизонтальном и вертикальном направлении.
Известно устройство для стыкового соединения рельсов, по патенту США US1493665, Е01В 11/10, 1924, выбранное в качестве ближайшего аналога. Устройство содержит стыковые накладки, выполненные с основанием в виде одной детали. Стыковые накладки выполнены охватывающими шейку и подошву рельса с каждой стороны и упруго отклонены от вертикальной плоскости. Основание имеет кромку, выступающую за линию сопряжения стыковых накладок с основанием. В кромке выполнены отверстия для крепления стыкового устройства к шпалам. Стыковое устройство имеет одинаковую толщину по всему профилю.
Ближайший аналог не обеспечивает достаточно плотного прилегания стыковых накладок к рельсу, так как стыковые накладки, имеющие постоянную толщину по всему профилю, обладают высокой жесткостью. Это допускает возникновение люфтов и, как следствие, смещение рельса в горизонтальной или вертикальной плоскости. Кроме того, из-за выступающих кромок основания, устройство можно устанавливать только на специально изготовленные шпалы.
Технической задачей заявляемой полезной модели является возможность надежной фиксации концов рельсов в стыковом соединении и предотвращение их перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Технический результат заключается в повышении надежности фиксации концов рельсов в стыковом соединении.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для стыкового соединения рельсов, содержащем выполненные в виде цельной детали основание и боковые накладки с верхними прямыми участками и нижними наклонными участками, где верхние прямые участки боковых накладок упруго отклонены от вертикальной плоскости и содержат крепежные отверстия, согласно полезной модели, на верхних прямых участках боковых накладок с внутренней стороны выполнены продольные выемки, отклонение верхних прямых участков боковых накладок от вертикальной плоскости составляет 4-6°, толщина наклонных участков боковых накладок меньше максимальной толщины верхних прямых участков боковых накладок.
Технический результат обеспечивается тем, что боковые накладки выполнены в нижней части с наклонными участками, повторяющими профиль подошвы рельса, и с прямыми участками в верхней части. В ненагруженном состоянии верхние прямые участки упруго отклонены от вертикальной плоскости на 4-6°, благодаря чему боковые накладки представляют собой, по сути, плоские пружинные элементы. Это позволяет устройству в рабочем состоянии, при стягивании накладок с рельсами стыковыми болтами, с оптимальным усилием фиксировать подошвы стыкуемых рельсов, предотвращая их горизонтальные и вертикальные перемещения. Отклонение боковых накладок на угол, меньший или больший указанного, приведет к недостаточному усилию фиксации концов рельсов или увеличит нагрузку на крепежные стыковочные болты.
Выполнение нижних наклонных участков боковых накладок меньшей толщины по сравнению с толщиной основания и верхней части боковых накладок вне зоны продольной выемки уменьшает жесткость упругих элементов, которыми являются боковые накладки, и позволяет более плотно обжимать подошвы рельсов и, следовательно, неподвижно фиксировать концы рельсов, не допуская горизонтальных и вертикальных смещений. Наличие продольной выемки в верхней части боковых накладок позволяет плотнее по сравнению с ближайшим аналогом обжимать шейки стыкуемых рельсов, снижая возможность его горизонтального смещения.
На фиг. 1 изображено устройство для стыкового соединения рельсов.
Устройство для стыкового соединения рельсов включает основание 1, боковые накладки 2 с наклонными нижними участками 3 и прямыми верхними участками 4. На внутренней стороне прямых верхних участков 4 выполнены продольные выемки 5 с крепежными отверстиями 6 для скрепления боковых накладок 2 с рельсами (на фиг. не показаны).
Устройство для стыкового соединения рельсов выполняют в виде одной цельной детали. Для изготовления устройства предпочтительно используют конструкционную рессорно-пружинную сталь.
Устройство для стыкового соединения рельсов изготавливают путем проката стальной ленты, используя, например, марки стали 65, 70 в зависимости от типа рельсов. Получают заготовку требуемого профиля с учетом толщины верхних 4 участков с выемкой 5 и нижних 3 участков боковых накладок 2, и толщины основания 1. Заготовку нарезают на отрезки требуемой длины от 790 мм до 1000 мм, в зависимости от типа рельсов. Полученные отрезки формуют путем опрессовки листа на профиле рельса. Затем высверливают отверстия 6 под крепежные элементы. Устройство подвергают термической обработке.
В результате получают цельную деталь с переменной толщины, содержащую основание 1 и боковые накладки 2, повторяющие по форме профиль рельса. Соответственно, верхние участки 4 боковых накладок 2, контактирующие с шейкой рельса, выполнены прямыми, а нижние участки 3, контактирующие с подошвой рельса, выполнены наклонными в соответствии с профилем подошвы рельса. В нижней части боковых накладок 2 толщина наклонных участков 3, огибающих подошву рельса до сопряжения с основанием 1, имеет меньшую величину по сравнению с толщиной основания 1 и толщиной верхних прямых участков 4 боковых накладок 2 вне зоны выемки 6. Толщину наклонного нижнего участка 3 выбирают с учетом возможности плотного прилегания боковых накладок 2 к рельсам при условии сохранения достаточной прочности, чтобы удерживать концы рельсов от смещений без деформации и разрушения стыкового устройства. Данная величина является расчетной и зависит от типа рельсов и марки стали, из которой выполнено устройство для стыкового соединения рельсов. Поэтому толщина наклонных участков 3 боковых накладок 2 и толщина боковых накладок 2 в зоне выемки 5 должна составлять не менее 0,5-0,7 максимальной толщины боковых накладок 2.
При этом за счет упругих свойств рессорно-пружинной стали верхние прямые участки 4 отклонены от вертикальной плоскости. Отклонение верхних прямых участков 4 от вертикальной плоскости на 5° является оптимальным, так как при стягивании боковых накладок 2 с рельсами стыковыми болтами создается достаточное для фиксации рельсов усилие без превышения нагрузки на стыковочные болты.
Устройство для стыкового соединения рельсов используют следующим образом.
Концы стыкуемых рельсов располагают на основании 1 устройства. Боковые накладки 2 стягивают с рельсами стыковыми болтами (на фиг. не показаны). После стяжки верхние прямые участки 4 боковых накладок 2 плотно прижимаются внутренними сторонами к шейкам стыкуемых рельсов, благодаря чему предотвращается горизонтальное смещение концов рельсов. При этом нижние наклонные участки 3 боковых накладок 2 прижимаются к подошвам стыкуемых рельсов. Усилие, созданное при стяжке пружинных боковых накладок 2, передается на подошвы рельсов, благодаря чему они плотно фиксируются в вертикальном направлении.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность фиксации концов рельсов в стыковом соединении.