ИЗОЛИРУЮЩИЙ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫК

Область техники.
Полезная модель относится к изолирующим стыкам, в частности к стыкам рельсов типа Р65, предназначенным для применения предпочтительно на скоростных и высокоскоростных участках пассажирского движения с нагрузкой от подвижного состава до 21,5 тонн на ось.
Уровень техники.
Из уровня техники известно стыковое соединение рельсов с косой срезкой торцовых поверхностей, выполненных перпендикулярно основанию подошвы концевых частей принимающего и отдающего рельсов, включающее стыковые накладки и болтовые соединения накладок с рельсами. В пазухах рельсов и накладок между стержнями болтовых соединений накладок с рельсами размещены упругие прокладки, каждая из которых выполнена с центральным выступом, взаимодействующим с шейкой рельса в зоне острого среза рельса, и боковыми выступами, опирающимися на внутреннюю поверхность пазуха накладки в зоне болтовых соединений, при этом упругие прокладки обеспечивают постоянное контактирование поверхностей срезов концевых частей принимающего и отдающего рельсов (RU 104190 U1, дата публикации 10.05.2011 г.).
Недостатком такого соединения является отсутствие электрической изоляции элементов стыкового соединения, что приводит к невозможности исключения пропуска электрического тока через рельсовый стык.
Известно изолирующее стыковое рельсовое соединение (европейский патент ЕР 1164222, дата публикации 19.12.2001), в котором концы стыкуемых рельсов расположены под углом к плоскости, перпендикулярной стыку рельсов, и скреплены крепежными элементами. Между двумя стыкуемыми поверхностями рельсов расположен изолирующий элемент, выполненный в виде прокладки.
Недостатками такого стыкового соединения являются сложность конструкции и ее технического обслуживания, в частности, из-за размещения рельса в кожухе, а также отсутствие электрической изоляции элементов стыкового соединения.
Известен рельсовый стык, концы рельсов в котором скошены на 30° в плоскости, перпендикулярной оси рельса, между концами расположена изоляционная прокладка (патент Германии DE 1981329, дата публикации 31.03.1968).
Недостатком такого стыкового соединения является отсутствие крепежных элементов рельсов (накладок, болтов, гаек, втулок), что приводит к низкой надежности скрепления и невозможности применения на высокоскоростных участках пассажирского движения.
Известен изолирующий стык (RU №149203 U1, дата публикации 27.12.2014 г.), содержащий расположенные по обе стороны от рельса металлические накладки, стянутые посредством гаек, болтов и шайб вкладыши, установленные в пазухи накладок, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, боковые прокладки, расположенные между накладками и рельсом, болты выполнены изолированными с интерференционным покрытием на основе эпоксидных компаундов, При этом стыковая прокладка выполнена на основе фибры полиамидной, а боковая прокладка, охватывающая металлическую накладку, выполнена армированной, с интерференционным покрытием на основе эпоксидных компаундов.
Недостатками такой конструкции стыка являются низкая надежность, а также невозможность применения на высокоскоростных участках пассажирского движения, так как конструкция не обеспечивает необходимое усилие продольной растягивающей нагрузки, установленное требованиями ГОСТ 33185-2014.
В качестве наиболее близкого аналога к заявляемому решению принят электроизолирующий стык для рельсовых цепей, содержащий установленные с обеих сторон рельс полнопрофильные накладки с закрепленными на них, как минимум, по сопрягаемой с рельсами поверхности электроизолирующими оболочками и стянутые болтами. Между электроизолирующими оболочками накладок и стенками рельс размещены клеевые прослойки, выполненные из слоев двухмерного армирующего материала, например, стеклоткани, пропитанных связующим, и склеенные со стенками рельс и электроизолирующими оболочками с помощью эластичного клея (RU 2245411 С2, дата публикации 27.01.2005).
Недостатком такого соединения является низкая электрическая изоляция элементов стыкового соединения, что приводит к невозможности исключения пропуска электрического тока через рельсовый стык. Кроме того, такой стык обладает низкой надежностью, и его невозможно применять на высокоскоростных участках пассажирского движения.
Технической проблемой заявляемой полезной модели является преодоление технических недостатков, присущих аналогам, что ведет к необходимости создания надежного изолирующего стыка, предназначенного для скоростных и высокоскоростных участков и обеспечивающего надежную электрическую изоляцию одного блок-участка от другого на магистральных железных дорогах.
Раскрытие сущности полезной модели.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и долговечности изолирующего стыка при обеспечении возможности применения рельсового стыка на скоростных и высокоскоростных участках движения.
Технический результат достигается при использовании изолирующего рельсового стыка, содержащего расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов изолирующие накладки со стальным сердечником и электроизолирующим покрытием, присоединенные к рельсам за счет элементов крепления, и торцевую изолирующую прокладку, расположенную между торцов стыковых рельсов, причем изолирующие накладки содержат сквозные отверстия для крепежных элементов, изолирующие накладки дополнительно присоединены к рельсам посредством клеевого слоя, размещенного между ними и контактирующей с накладкой поверхностью рельса, в отверстие рельса для крепежного элемента вставлена изолирующая втулка, а стыковые рельсы выполнены с косой срезкой торцевых поверхностей.
За счет косого среза торцов рельсов в стыке обеспечивается прокат колеса над стыком без расклепа и ударов, по сравнению с обычным стыком, что приводит к повышению надежности и долговечности стыка, минимизирует образование стружки на поверхности катания.
За счет применения клеевого слоя между изолирующими накладками и контактирующей с накладкой поверхностью рельса и наличия крепежных элементов обеспечивается жесткое соединение элементов конструкции неразборного стыка, что приводит к повышенной надежности стыка, достигается необходимое усилие продольной растягивающей нагрузки, установленное требованиями ГОСТ 33185-2014.
За счет наличия изолирующего покрытия на накладках, изолирующей втулки и выполнения торцевой (стыковой) прокладки из изолирующего материала, контактирующей со скошенными торцами рельсов, обеспечивается электрическая изоляция элементов стыкового соединения, что повышает надежность и долговечность и снижает неисправности, связанные с намагниченностью рельсов, снижает сбои в работе автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН).
Таким образом, заявленная конструкция стыка обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и долговечности изолирующего стыка и возможность применения рельсового стыка на скоростных и высокоскоростных участках движения.
В частном случае реализации полезной модели изолирующее покрытие и втулка в отверстии для крепежного соединения могут быть выполнены полимерными, например, из термопластичного полиуретана с высокой ударной вязкостью.
Торцевая (стыковая) изолирующая прокладка может быть выполнена в виде пластины из полиамида и может быть присоединена к торцам стыковых рельсов посредством клеевого слоя, что делает конструкцию стыка неразборной и повышает его надежность.
Клеевой слой может быть выполнен из двухкомпонентного материала.
В качестве элементов крепления предпочтительно могут быть использованы болты, гайки и шайбы, стопорные планки.
Торцы стыковых рельсов могут быть выполнены скошенными под острым углом или углом 40°-60° к продольной оси рельса.
Внутренняя поверхность сквозного отверстия накладок может содержать электроизолирующее полимерное покрытие.
Краткое описание чертежей.
Заявленная полезная модель поясняется следующими фигурами, иллюстрирующими частный случай ее выполнения.
На фиг. 1 показан вид рельсового стыка сверху;
на фиг. 2 - вид рельсового стыка сбоку;
на фиг. 3 - сечение А-А с фиг. 2;
на фиг. 4 - стыковая прокладка.
Позициями на чертежах обозначены следующие элементы:
1 - рельс;
2 - изолирующая накладка;
3 - сердечник накладки;
4 - покрытие изолирующей накладки;
5 - торцевая изолирующая прокладка;
6 - изолирующая втулка;
7 - гайка;
8 - шайба;
9 - болт;
10 - стопорная планка;
11 - клеевой слой.
Изолирующий стык содержит расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов 1 изолирующие накладки 2 со стальным сердечником 3 и электроизолирующим полимерным покрытием 4, присоединенные к рельсам 1 за счет элементов крепления, и торцевую изолирующую прокладку 5, расположенную между торцов стыковых рельсов 1. Накладки 2 содержат сквозные отверстия для крепежного элемента. В отверстии рельса для крепежного элемента вставлена изолирующая втулка 6, а стыковые рельсы 3 выполнены с косой срезкой торцевых поверхностей. В качестве элементов крепления использованы гайка 7, шайба 8 и болт 9, стопорные планки 10. Накладки 2 дополнительно присоединены к рельсам 1 посредством клеевого слоя 11, размещенного между ними и контактирующей с накладкой поверхностью рельса.
Осуществление полезной модели.
Рельс разрезают под углом 45° от головки до подошвы, выставляют зазор 8 мм, в него вставляют стыковую прокладку, далее в отверстия в рельсе вставляют изолирующие втулки, устанавливают накладки, покрывают клеевой композицией со стороны прилегания к рельсу и все соединяют болтами. Клееболтовой косой рельсовый стык используют преимущественно для пассажирского движения с нагрузкой до 21,5 тонн на ось.
Пример.
В конструкции стыка использовали рельсы типа Р65, 4 стопорных планки, 2 накладки изолирующие металлополимерные, эпоксидный клей.
Электрическое сопротивление стыка составляет не менее 1,0 кОм.
Конструкция обеспечивает сопротивление продольной растягивающей нагрузке - 2300 кН за счет применения трехкомпонентной клеевой композиции.
Толщина изолирующего покрытия изолирующей накладки в зоне прилегания к рельсу - 2-4 мм.
Таким образом, заявленный металлокомпозитный клееболтовой косой рельсовый стык представляет собой надежную конструкцию, применяемую предпочтительно на скоростных и высокоскоростных участках пассажирского движения.