ТУПАЯ КРЕСТОВИНА ДЛЯ ГЛУХОГО ПЕРЕСЕЧЕНИЯ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно, к конструкциям пересечений рельсовых путей.
Известна тупая крестовина для глухого пересечения (С.В. Амелин. «Соединения и пересечения рельсовых путей» М. Трансжелдориздат 1957 г. Стр. 217-218, рис.204.), содержащая желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, имеющих поверхности катания, зону перекатывания колес с усовиков на сердечники и вылеты, соединяющие эту зону со стыками примыкания к крестовине путевых рельсов. Крестовина собрана из рельсовых рубок, связанных между собой болтами через вкладыши.
Форма поверхностей катания головок рельсов и их, расположение в одном уровне на всей длине крестовины не в полной мере отвечает требованиям рационального распределения нагрузок между усовиками и сердечниками в зоне перекатывания, что приводит к ускоренному износу сердечников крестовин в этой зоне, а ослабленные затяжки болтов под действием вибраций, передаваемых на путь колесами подвижного состава, создает реальные предпосылки к отказам в работе конструкции из-за нарушения связей между отдельными ее несущими элементами. Поэтому главными недостатками сборнорельсовых крестовин является их невысокая износостойкость и надежность в работе.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция тупой крестовины для глухого пересечения (С.В.Амелин. «Соединения и пересечения рельсовых путей» М. Трансжелдориздат 1957 г. Стр. 217, рис.202.), содержащая желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, снабженных поверхностями катания с поперечными уклонами, равным уклонам типового профиля колес, зону перекатывания колес с усовиков на сердечники и вылеты, соединяющие эту зону со стыками примыкания к крестовине путевых рельсов. Данная конструкция в сравнении со сборнорельсовой не отличается многодетальностью и не содержит резьбовых соединений, которые под действием вибраций могут приводить к ослаблению связей между элементами крестовины. Поэтому можно утверждать, что цельнолитая крестовина обладает большей устойчивостью и надежностью в работе, чем сборная. Кроме того ее преимущество заключается в том, что в литейной модели поверхностям катания усовиков и сердечников крестовины можно придать практически любую форму. В частности, в конструкций прототипа эти поверхности выполнены с поперечными уклонами, равными уклонам типового профиля колес подвижного состава, обращающегося по крестовине. Такое соответствие уклонов поверхностей катания колес и крестовины позволяет обеспечить максимальные площади взаимодействия колес с крестовинами, и тем самым свести к минимуму контактные напряжения во взаимодействующих элементах, а, следовательно, и интенсивность износа металла в контактных зонах колес, усовиков и сердечников. Однако эксплуатационные наблюдения показали, что в конструкции прототипа возможности снижения контактных напряжений за счет оптимизации формы отливки используются не в полной мере. Так, на участке перекатывания колес с усовиков на сердечники, последние в самой тонкой их части, вблизи практического острия, работают с перегрузкой от вертикальных сил. Крестовины изымаются из пути чаще всего по вертикальному износу сердечников именно в этой зоне, хотя на остальных участках крестовины вертикальный износ к этому времени составляет менее половины допустимых.
Следовательно, недостаток конструкции заключается в чрезвычайно высокой интенсивности вертикального износа сердечников в зоне перекатывания, что снижает срок службы всей крестовины в целом.
При разработке полезной модели решалась задача повышения срока службы тупой крестовины за счет оптимизации взаимного положения по высоте поверхностей катания усовиков и сердечников в зоне перекатывания колес с усовиков на сердечники и обратно.
Технический результат достигается тем, что в конструкции тупой крестовины для глухого пересечения, содержащей желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, имеющих поверхности катания с поперечными уклонами, равными уклонам типового профиля колес, зону перекатывания колес с усовиков на сердечники и вылеты, соединяющие эту зону со стыками примыкания к крестовине путевых рельсов, в состав зоны перекатывания включены два дополнительных участка по ее концам, длина каждого соответствует расстоянию от практического острия сердечника до его сечения, равного разности между шириной поверхности катания колеса и шириной желоба, по всей длине зоны перекатывания усовик выполнен с возвышением относительно сердечника так, что в желобах боковые рабочие канты усовиков расположены выше боковых рабочих кантов сердечников на величину δ=ci, где с - ширина желоба, i - уклон поверхности катания колеса, а отвод возвышения до уровня головок путевых рельсов выполнен в пределах вылетов крестовины.
Суть предлагаемого технического решения разъясняется с помощью чертежей:
Фиг.1. - Предлагаемая конструкция:
а - общий вид крестовины в плане;
б - продольный профиль.
Фиг.2. - Схемы опирания колес на крестовину:
а - конструкции прототипа;
б - предлагаемой конструкции в пределах зоны перекатывания колес с усовиков на сердечники и обратно;
в - то же на границах этой зоны.
0
0
p
Тупая крестовина для глухого пересечения содержит сердечники 1, 2, усовики 3, 4, 5, 6 и желобы 7, 8, ограниченные боковыми рабочими кантами 9, 10 усовиков 3, 4 и сердечников 1, 2 а так же вылеты 11, 12 к местам 13, 14 стыковки крестовины с примыкающими рельсами на чертеже не показаны. Чтобы обеспечить прямолинейную траекторию движения колеса 15 по всей крестовине в конструкции прототипа боковые рабочие канты усовиков и крестовин расположены в одном уровне. При этом, как видно из фиг.2а, нагрузка от колеса 15, показанного пунктирам, проходящего по усовику4, распределяется на всю ширину поверхности катания и вызывает меньшие контактные напряжения, чем нагрузки от такого же колеса 15, проходящего по сердечнику 2 и опирающегося на его тонкое сечение. От поверхности катания усовика 4, который мог бы принять на себя часть этой нагрузки, его отделяет зазор Δh, вызванный коничностью поверхности катания колеса 15 и служащий причиной ускоренного износа сердечника. В предлагаемой конструкции этот зазор Δh ликвидируется за счет возвышения поверхности катания усовика относительно сердечника 2, как это показано на фиг 1б и в. В этом случае часть вертикальной нагрузки берет на себя усовик, и интенсивность вертикального износа крестовины в зоне перекатывания колес 15 с усовика 4 на сердечник 2 существенно снижается. В крестовине конструкции прототипа это перекатывание происходит в пределах ограниченного участка l, где прямолинейность траектории движения колеса 15 нарушается неровностью типа «впадина» и происходит смятие концов сердечников, расположенных по границам зоны l перекатывания. В предлагаемой конструкции перекатывание колес 15 с сердечника 2 на усовик 4 начинается на расстоянии Δl от практического острия 16 сердечника 2 до точки К, находящейся против сечения сердечника равного t по фиг.1в:
p
t=B-c,
где В - ширина поверхности колеса;
с - ширина желоба.
Именно в этом сечении в точке К начинается взаимодействие крайнего круга катания колеса с возвышенным усовиком 4, это и есть границы зоны L перекатывания. Как показано на фиг 1б, в пределах этой зоны L возвышение Δh усовиков 3 и 4 остается постоянным, а в пределах вылетов отводится до уровня ГР головок рельсов, примыкающих к крестовине.
Устройство работает следующим образом.
0
При движении колеса 15 по крестовине в направлении, указанном стрелкой I от первого контакта колеса 15 с усовиком 4 в точке К до практического острия 16 колесо одновременно опирается на усовик 4 и сердечник 2. Площадки их взаимного контакта показаны жирными полосами 17. Затем колесо 16 движется по усовику 3, опираясь на всю ширину его поверхности катания, и, наконец, опускается в пределах вылета 11 до уровня поверхности катания рельсов, примыкающих к крестовине в стыке 13. Не трудно себе представить, что при движении колеса 15 в направлении, указанном стрелкой II возвышение усовика 3 принимает на себя часть вертикальной нагрузки, передаваемой на тонкие сечения сердечника 1. Совместная работа сердечников 1, 2 и усовиков 3, 4 на вертикальную нагрузку обеспечивается в предлагаемой конструкции не только равенством поперечных уклонов их поверхностей катания укланом профилей колес, но и разностью δ высотного расположения их боковых рабочих кантов 9, 10 в желобах. Эта разность равна: δ=ci, где с-ширина желоба, i-уклон поверхности катания типового профиля железнодорожного колеса (см. фиг.1в). Следует отметить, что возвышение усовиков над сердечниками позволяет заменить локальную неровность типа «впадина» на участке l неровностью типа «бугор», что так же является положительным фактором. Известно, что уровень силового взаимодействия на неровностях типа «бугор» существенно (в 1,5-2 раза) ниже, чем на неровностях типа «впадина», тем более, что в нашем случае сама форма «бугра» обеспечивает плавный въезд колеса на возвышение в пределах вылетов крестовины.
Все это способствует снижению контактных напряжений, возникающих по поверхностям катания крестовины и обеспечивает увеличение сроков службы рассматриваемой конструкции.