ПОДРЕЛЬСОВАЯ ПРОКЛАДКА

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, к элементам рельсового скрепления, а именно к прокладкам, укладываемым между шпалой и подошвой рельса.
Известна подрельсовая прокладка из упругого материала, устанавливаемая в рельсовом скреплении между подошвой рельса и подрельсовым основанием, отличающаяся тем, что прокладка выполнена многослойной, по крайней мере из не менее двух слоев, состоящих из резины и обрезиненного корда, причем прокладка имеет рифление в виде продольных и поперечных канавок как по верхней поверхности, обращенной к подошве рельса, так и по нижней поверхности, обращенной к рельсовой подкладке. Прокладка выполнена с фиксирующими упорами на боковых гранях прокладки. Поперечные канавки, размещенные по верхней и нижней поверхностям прокладки, выполнены со смещением друг относительно друга. На нижней поверхности прокладки, обращенной к подкладке, выполнены продольные канавки, соединенные с указанными поперечными канавками. Канавки, выполненные по поверхностям прокладки, могут иметь квадратное, прямоугольное или трапецеидальное поперечное сечение. Рифление по верхней поверхности прокладки выполнено в виде прямоугольных, или квадратных, или круглых, или усеченно-конических выступов со сферическими головками, или в виде сквозных отверстий в прокладке, или в комбинации отверстий, канавок, выступов, сферических головок (RU 2121029 С1, 18.12.1997).
Известна подрельсовая прокладка из композиционного материала в виде прямоугольной пластины с ребрами, имеющая равные по высоте выступы, равномерно расположенные на верхней опорной поверхности подрельсовой прокладки с промежутками в рядах, и параллельнные длине прокладки и оси рельса, в поперечном сечении трапециевидной формы с большим основанием снизу и содержащие на верхнем основании по центру вдоль всей длины канавки трапециевидной формы с большим основанием вверх, при этом нижняя поверхность подрельсовой прокладки плоская, отличающаяся тем, что в качестве композиционного материала используется термоэластопласт "Технолой", являющийся смесью двух материалов "Хайтрела" и поливинилхлорида пластиката. В подрельсовой прокладке содержание материала "Хайтрел" составляет от 20 до 90%. В подрельсовой прокладке оптимальное содержание материала "Хайтрел" составляет 25-30% (RU 35344 U1, 10.01.2004).
Известна подрельсовая нашпальная прокладка-амортизатор, содержащая несколько горизонтально расположенных слоев, образованных из разных материалов, отличающаяся тем, что 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, при этом два крайних противоположно расположенных по обе стороны прокладки-амортизатора тканевых слоя покрыты с внешней стороны резиновой смесью с добавкой 30 вес. % порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена, имеющего молекулярную массу не более 8,0 миллионов г/моль (RU 2378439 С1, 10.01.2010).
Известна прокладка-амортизатор упругая многослойная комбинированная, содержащая упругий элемент, выполнена 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 или посредством выступов и ответных соосных отверстий простым наложением (RU 2250280 С1, 20.04.2005). Использование в одном изделии полиамида и резины, имеющих различные физико-механические свойства, при длительном воздействие 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 амортизирующая прокладка для рельсового скрепления, выполненная в виде прямоугольной пластины с упругими элементами, имеющими различную жесткость и вертикальное расположение относительно опорной поверхности, при этом упругие элементы прокладки с меньшей жесткостью имеют большую высоту относительно элементов, имеющих большую жесткость, а нижняя опорная поверхность выполнена гладкой или профилированной (RU 99006 U1, 10.11.2010).
Известна подрельсовая прокладка, представляющая собой рельефную прямоугольную пластину с чередующимися выступами и впадинами на верхней и нижней поверхностях, расположенных в узлах периодической решетки с квадратной ячейкой, и с четырьмя позиционирующими выступами, попарно расположенными на нижней поверхности пластины с противоположных ее сторон параллельно друг другу, отличающаяся тем, что рельефная прямоугольная пластина снабжена ребрами жесткости преимущественно прямоугольного сечения, расположенными по краям длинных сторон указанной пластины, причем верхняя и нижняя поверхности ребер жесткости находятся в одной плоскости с вершинами указанных выступов соответственно на верхней и нижней поверхностях рельефной прямоугольной пластины, а чередующиеся выступы и впадины на ее верхней и нижней поверхностях расположены в узлах периодической решетки с квадратной ячейкой со стороной 9-11 мм (RU 103111 U, 27.03.2011).
Известна подрельсовая прокладка, представляющая собой прямоугольную пластину с расположенными на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины сверху параллельные углубления, выполненными в виде профильных пазов в поперечном сечении трапециевидной формы ориентированные вдоль оси рельса и выполнены по всей длине прямоугольной пластины, а по ее противоположным краям и параллельно друг другу расположены два выступа, отличающаяся тем, что снизу на горизонтальной, плоской части прямоугольной пластины между выступами имеются аналогичные углубления, выполненные, как и верхние углубления, в виде профильных пазов в поперечном сечении трапециевидной формы и параллельны им таким образом, чтобы их оси симметрии, были расположены по центру между осями симметрии верхних пазов, при этом профильные пазы верхних и нижних углублений в поперечном сечении имеют равнобочную трапецию одинаковых размером по высоте с углом наклона боковой стороны 15° и расположенными меньшим основанием размером 3,0 мм вовнутрь прямоугольной пластины, при этом одна из осей симметрии профильного паза верхнего углубления совпадает с осью симметрии подрельсовой прокладки, расположенной вдоль оси рельса, а другие должны отстоять друг от друга на одинаковом расстоянии, образуя в плане восемь прямоугольных выступов, шесть из которых, центральные, равны по ширине и имеют скругления углов по радиусу со скосом 15° по радиусу и всему периметру прямоугольной пластины, а высота трапеции, составляет 2,6-2,7 части от толщины прокладки равной 8,6 мм. (RU 55789 U1, 27.08.2006).
Известна подрельсовая прокладка, выполненная в виде прямоугольной пластины с верхней и нижней поверхностями и ребрами для фиксации, расположенными на двух противоположных концах нижней поверхности, при этом на верхней и на нижней поверхностях выполнены углубления, расположенные перпендикулярно ребрам для фиксации с равным шагом, причем поперечное сечение каждого углубления имеет форму равнобокой трапеции, меньшее основание которой расположено внутри прокладки, отличающаяся тем, что прокладка выполнена из термопластичного полиуретана «Эластолан», шаг углублений составляет не менее одной и не более трех толщин прокладки, при этом основание трапеции и боковые грани каждого углубления, а также ребра и нижняя поверхность прокладки сопряжены по радиусу (RU 77287 U1, 20.10.2008).
Известна подрельсовая прокладка, включающая прямоугольную пластину с равномерно расположенными канавками трапецеидальной формы на верхней и нижней поверхностях меньшим основанием внутрь и двумя опорными буртиками снизу на противоположных краях пластины (RU 2288314 С1, 27.11.2006).
Указанная прокладка недостаточно надежно обеспечивает удержание ее между рельсом и шпалой, а также не обеспечивает ее надежного крепления на шпале во время транспортировки.
Известна подрельсовая прокладка, которая включает прямоугольную пластину с равномерно расположенными канавками трапецеидальной формы на верхней и нижней поверхностях меньшим основанием внутрь и двумя опорными буртиками снизу на противоположных краях пластины. Прокладка отличается тем, что она имеет четыре выступающих ребра, каждое из которых расположено по торцам пластины заподлицо с нижней поверхностью и выполнено в виде прямоугольного треугольника со скошенным наружным углом, при этом расстояние между опорными буртиками составляет 174 мм, угол между наклонными сторонами канавок трапецеидальной формы составляет 25°, а число канавок - 15. Известен второй вариант амортизирующей прокладки, которая включает прямоугольную пластину с равномерно расположенными канавками трапецеидальной формы на верхней и нижней поверхностях меньшим основанием внутрь и двумя опорными буртиками снизу на противоположных краях пластины, причем прокладка отличается тем, что она имеет четыре выступающих ребра, каждое из которых расположено по торцам пластины заподлицо с нижней поверхностью и выполнено в виде прямоугольного треугольника со скошенным наружным углом, при этом расстояние между опорными буртиками составляет 180 мм (RU 107163 U1, 10.08.2011 - прототип).
Общими признаками прототипа и представленной в данном описании подрельсовой прокладки являются признаки, характеризующие объект - подрельсовую прокладку, выполненную в виде прямоугольной пластины с простирающимися в стороны от торцов пластины ребрами, расположенными в угловых зонах пластины, в массиве которой выполнены канавки, расположенные на верхней и нижней сторонах пластины между выступающими элементами пластины.
Недостатком прототипа (RU 107163 U1) является то, что в процессе монтажа рельсошпальной решетки (двух рельс с прикрепленными к ним шпалами) осуществляют раскладку прокладок в подрельсовую зону между анкерами и при этом опорные буртики с нижней стороны на противоположных краях каждой прокладки прилегают к подрельсовой площадке и тем самым создает помехи для плотного прижатия рельса к прокладке, а прокладки - к шпале. При этом создается зазор в соединении, что приводит к изгибу прижимного изолятора, который впоследствии может привести к излому упругой клеммы. Таким образом, как показала практика, каждый опорный буртик является помехой для нормальной работоспособности узла скрепления.
Другим недостатком прототипа является сравнительная сложность прокладки вследствие наличия в ней двух опорных буртиков с нижней стороны на противоположных краях пластины. Как показала практика, наличие буртиков на прокладке, существенно увеличивающих материалоемкость и габарит прокладки по ее толщине, усложняет процесс изготовления прокладки, а также шпальной конструкции в процессе ее сборки в заводских условиях. При этом, как показала практика, буртики прокладки при работе шпальной конструкции не оказывает существенных влияний на прочность соединения рельсов со шпалами.
Другим существенным недостатком прототипа является то, что дно каждой канавки прокладки и ее боковые стороны выполнены плоскими и при пересечении плоскостей боковых сторон с дном канавки образуются угловые зоны, каждая из которых находится в пределах от 90 до 120°, что в результате формирует наиболее опасные сечения конструкции прокладки. При длительной эксплуатации в углах каждой канавки прокладки образуются микротрещины, которые затем перерастают в трещины прокладки, что приводит к ее преждевременному износу и разрушению. В результате надежность и износостойкость прокладки существенно снижаются.
Техническим результатом представленной в данном описании полезной модели является повышение надежности прокладки и ее износостойкости.
Технический результат получен подрельсовой прокладкой, выполненной в виде прямоугольной пластины с простирающимися в стороны от торцов пластины ребрами, расположенными в угловых зонах пластины, в массиве которой выполнены канавки, расположенные на верхней и нижней сторонах пластины между выступающими элементами пластины, причем поверхность каждого выступающего элемента пластины, расположенного на ее нижней стороне, находится в одной плоскости с нижней поверхностью каждого ребра пластины, внутренняя поверхность каждой канавки имеет скругленную форму, а массив пластины выполнен из пластичного композитного армированного материала, основа которого обладает свойствами эластичности и жесткости. Основой композитного материала является полимер. Основой композитного материала является резина. Основой композитного материала является полиуретан. Габаритная длина L прокладки находится в пределах L=180-200 мм.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана прокладка в рабочем положении, вид сбоку.
На фиг. 2 - вид на прокладку сверху.
На фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.
На фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 1.
На фиг. 5 - форма выполнения канавки в ее поперечном сечении.
Подрельсовая прокладка (фиг. 1) выполнена прямоугольной на виде сверху пластины 1 (фиг. 2), на верхней поверхности 2 и на нижней поверхности 3 которой выполнены канавки 4, дно каждой из которых имеет овальную форму (фиг. 10).
На пластине 1 заподлицо с нижней поверхностью 3 выполнено четыре выступающих ребра 5 (фиг. 2), в каждом из которых выполнено отверстие 6. Каждое ребро 5 расположено на торце пластины 1 и выполнено в виде прямоугольного треугольника со скошенной наружной стороной 7.
Номинальным углом между наклонными боковыми сторонами каждой канавки 4 является угол 25°. Канавки 4 с нижней стороны прокладки (фиг. 3) расположены по всей ее длине и ширине так, что наружные поверхности выступающих элементов 8, между которыми расположены канавки 4, находятся в одной плоскости с нижней поверхностью 9 каждого ребра 5 пластины. Габаритная длина L прокладки (фиг. 1) находится в пределах L=180-200 мм, а массив прокладки, включая ребра 5, выполнен из армированного пластичного композитного материала.
Нижняя поверхность 10 каждой канавки 4, ее дно (фиг. 5), выполнено скругленным в поперечном сечении канавки или оно выполнено овальным, или по радиусу тела вращения, что повышает износостойкость прокладки и практически исключает появление в канавке продольных микротрещин, поскольку угловые зоны канавки отсутствуют.
В качестве основы композитного материала может быть полимер, резина и полиуретан. В качестве армирующих элементов могут быть использованы стекловолокна или стекловолоконная ткань.
Выступающие элементы 8 расположены на верхней и нижней сторонах пластины, при этом каждый выступающий элемент 8 имеет рабочую поверхность 11, взаимодействующую с подошвой рельса или шпалой.
Используют подрельсовую прокладку следующим образом. Укладывают каждую пластину 1 вдоль шпалы (не показана) нижней поверхностью 3 вниз. Сверху на пластину 1 вдоль канавок 4 устанавливают подошву рельса (рельс не показан). Ребра 5 прокладки крепят на шпале, для чего в отверстие 6 каждого ребра вводят анкер рельсового скрепления, который замоноличен в шпале (анкер не показан).
В процессе монтажа рельсошпальной решетки (двух рельс с прикрепленными к ним шпалами) осуществляют раскладку прокладок в подрельсовую зону между анкерами шпал. При этом каждая прокладка плотно прилегает к подрельсовой площадке и тем самым создает плотный контакт в зоне прижатия рельса к прокладке, а прокладки - к шпале. При этом исключается зазор в соединении рельсов со шпалами и исключается возможность изгиба прижимного изолятора. Исключение указанного изгиба исключает возможность излома упругой клеммы в узле соединения рельса со шпалой.
При динамической нагрузке от рельсов железнодорожного пути каждая прокладка выдерживает нагрузки сжатия и сдвига. Поскольку прокладка надежно соединена со шпалой и рельсом и соединена с замоноличенным в шпале анкером рельсового скрепления, то возможность сдвига прокладки в заданных пределах нагрузок исключается. При этом исключение из конструкции прокладки двух опорных буртиков с нижней стороны на противоположных краях пластины позволило упростить конструкцию прокладки, уменьшить ее материалоемкость, повысить плотность соединения рельсов со шпалами, надежность прокладки в работе и ее износостойкость.