Демпфирующий уголок рельсового скрепления
DAMPING ANGLE FOR RAIL FASTENING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к рельсовым скреплениям (промежуточным рельсовым скреплениям) для прикрепления рельсов к железобетонным или иным шпалам или иным подрельсовым основаниям. Более конкретно, изобретение относится к демпфирующему уголку рельсового скрепления, также известному под названиями изолирующий уголок, изолятор или нарельсовая изолирующая прокладка.
Уровень техники
Известны различные конструкции рельсовых скреплений и демпфирующих уголков рельсовых скреплений.
В патенте РФ №2244777 С1 на изобретение, дата публикации - 20.01.2005 г., раскрыто промежуточное рельсовое скрепление с изолирующим элементом (варианты). А именно, согласно вышеуказанному патенту промежуточное анкерное рельсовое скрепление содержит анкер, жестко установленный в железобетонной шпале, амортизирующую подрельсовую прокладку, две пружинные клеммы, каждая из которых взаимодействует через регулятор напряжения с кронштейнами головки анкера, скругленными частями клемма опирается на подклеммную подкладку, расположенную на шпале, а прямолинейной частью каждая клемма прижимает рельс через нарельсовую изолирующую прокладку в виде уголка. Известный из вышеуказанного патента демпфирующий уголок выбран в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
Уголок по ближайшему аналогу имеет три полки: вертикальную и две наклонные, направленные в разные стороны друг от друга, что увеличивает стоимость и расход материала при изготовлении уголка. Нижняя часть вертикальной полки простирается ниже уровня нижней стороны подошвы рельса и выполнена скошенной, что в ходе эксплуатации рельсового скрепления приводит к постоянному движению вверх (поднятию) уголка в связи с воздействием на него снизу шпалы или иного подрельсового основания. Особенно это критично в конструкциях рельсовых скреплений, в которых отсутствует зазор между уголком и шпалой. Такие длина и конфигурация нижней части вертикальной полки являются нелогичными и приводят к расшатыванию рельсового скрепления под действием нагрузок, передаваемых ему подвижным составом. Таким образом, снижается надежность, прочность и срок эксплуатации рельсового скрепления.
В средней части уголка по ближайшему аналогу имеется выемка с вогнутыми поверхностями, с которыми взаимодействует прямолинейная часть клеммы, предназначенная для прижатия рельса через уголок. Данная выемка расположена одновременно на обоих наклонных полках и обеспечивает возможность полного размещения в ней всего прижимного участка клеммы, тем самым обхватывая данный участок клеммы. В результате подобного исполнения уголка и выполненной в нем выемки под клемму в ходе эксплуатации рельсового скрепления уголок вслед за клеммой под действием нагрузок, передаваемых им от подвижного состава, подвергается выворачиванию/выдергиванию, что также существенным образом снижает надежность, прочность и срок эксплуатации рельсового скрепления. Выполнение в уголке полноценной выемки для полного размещения в ней всего прижимного участка клеммы с обхватом прижимного участка клеммы с двух сторон двумя полками уголка изначально задумывалось для облегчения укладки клемм в уголки на заводе-производителе, а также их фасовки и транспортировки. Однако после эксплуатации таких трехполочных уголков стало очевидным, что их конструкция должна разрабатываться прежде всего исходя из потребностей при их эксплуатации, а не для целей удобной укладки, фасовки и транспортировки.
Раскрытие изобретения.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке такого демпфирующего уголка и рельсового скрепления, включающегося в себя такой демпфирующий уголок, которые бы устраняли приведенные выше недостатки уровня техники.
Технический результат настоящего изобретения заключается в снижении материалоемкости, повышении срока эксплуатации (ресурса) демпфирующего уголка и всего рельсового скрепления, а также в повышении их надежности и прочности, в обеспечении надежного прижатия клеммой рельса через демпфирующий уголок с одновременным сохранением безопасности, электрической изоляции и экологичности.
Технический результат достигается за счет демпфирующего уголка рельсового скрепления, содержащего вертикальную полку, снабженную нижней стороной, внутренней стороной, наружной стороной и верхней стороной, наклонную полку, снабженную внутренней стороной, боковой наружной стороной и верхней наружной стороной, и выступ. При этом нижняя часть вертикальной полки имеет длину, обеспечивающую возможность установки нижней стороны заподлицо с нижней стороной подошвы рельса и параллельно ей, а верхняя наружная сторона наклонной полки содержит закругленную выемку протяженностью, обеспечивающей возможность размещения в ней лишь части прижимного участка клеммы и ограниченную верхней стороной вертикальной полки и боковой наружной стороной наклонной полки, соответственно.
Согласно настоящему изобретению нижняя сторона вертикальной полки может быть выполнена прямолинейной.
Согласно настоящему изобретению внутренняя сторона вертикальной полки может соответствовать геометрии боковой стороны подошвы рельса, а внутренняя сторона наклонной полки - геометрии взаимодействующей с ней части верхней стороны подошвы рельса.
Согласно настоящему изобретению выступ может быть расположен на наружной стороне вертикальной полки, а его верхняя сторона может быть установлена заподлицо с выполненной прямолинейной верхней стороной вертикальной полки и сопряжена с ней.
Согласно настоящему изобретению боковая наружная сторона наклонной полки может быть выполнена прямолинейной и расположена перпендикулярно внутренней стороне наклонной полки.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан вид сбоку заявленного демпфирующего уголка рельсового скрепления.
На Фиг. 2 показан вид сзади заявленного демпфирующего уголка рельсового скрепления.
На Фиг. 3 показан вид сверху заявленного демпфирующего уголка рельсового скрепления.
На Фиг. 4 показан участок Б с Фиг. 2.
На Фиг. 5 показан участок В с Фиг. 3.
Осуществление изобретения
Заявленный демпфирующий уголок рельсового скрепления (промежуточного рельсового скрепления) предназначен для снижения/устранения колебаний рельса и рельсового скрепления и разработан на основе трехполочного уголка, но при этом все три полки уголка были обрезаны таким образом, что в результате демпфирующий уголок получился двухполочным с незначительно выступающей вверх вертикальной полкой, что обусловлено обрезом прежней третьей полки по уровню выступа демпфирующего уголка.
А именно, вертикальная полка была обрезана снизу таким образом, чтобы ее нижняя сторона в собранном рельсовом скреплении была установлена заподлицо с нижней поверхностью подошвы рельса, была выполнена прямолинейной и была расположена параллельно нижней стороне подошвы рельса. Наклонная полка, которая своим прежним краем обхватывала и удерживала один край прижимного участка клеммы, и прежняя третья полка, которая своим прежним краем обхватывала и удерживала другой край прижимного участка клеммы, были обрезаны таким образом, чтобы протяженность, глубина выемки и обхват прижимного участка клеммы выемкой уменьшились и чтобы возможность полного размещения в выемки всего прижимного участка клеммы не обеспечивалась. Таким образом, в заявленном демпфирующем уголке закругленная выемка (вогнутая поверхность наклонной полки) соответствует лишь части (например, центральной части) прежней выемки и лишь части геометрии нижней поверхности прижимного участка клеммы и ограничена в результате обрезов верхней стороной вертикальной полки и боковой наружной стороной опорной полки, соответственно.
Заявленный демпфирующий уголок рельсового скрепления содержит вертикальную полку 1, наклонную полку 2 и выступ 3. Вертикальная полка 1 снабжена нижней стороной 4, внутренней стороной 5, наружной стороной 6 и верхней стороной 7. Наклонная полка 2 снабжена внутренней стороной 8, боковой наружной стороной 9 и верхней наружной стороной 10.
Нижняя часть вертикальной полки 1 имеет длину, обеспечивающую возможность установки нижней стороны 4 заподлицо с нижней стороной подошвы рельса и параллельно ей, а верхняя наружная сторона 10 наклонной полки 2 содержит закругленную выемку протяженностью, обеспечивающей возможность размещения в ней лишь части прижимного участка клеммы и ограниченную верхней стороной 7 вертикальной полки 1 и боковой наружной стороной 9 наклонной полки 2, соответственно. Закругленная выемка расположена в верхней наружной стороне 10 наклонной полки 2. Выемка имеет неравномерную геометрию. В зоне наклонной полки 2 выемка является более пологой. В зоне вертикальной полки 1 выемка является более крутой (угол R8).
Нижняя сторона 4 вертикальной полки 1 в предпочтительном варианте выполнена прямолинейной. Внутренняя сторона 5 вертикальной полки 1 предпочтительно соответствует геометрии боковой стороны подошвы рельса, а внутренняя сторона 8 наклонной полки 2 соответствует геометрии взаимодействующей с ней части верхней стороны подошвы рельса.
Выступ 3 предпочтительно расположен на наружной стороне 6 вертикальной полки 1, а его верхняя сторона установлена заподлицо с выполненной прямолинейной верхней стороной 7 вертикальной полки 1 и сопряжена с ней. Выступ 3 предпочтительно имеет форму параллелограмма. Выступ 3 предназначен для размещения в кронштейне головки анкера.
Боковая наружная сторона 9 наклонной полки 2 предпочтительно выполнена прямолинейной и расположена перпендикулярно внутренней стороне 5 наклонной полки 2.
Вертикальная полка 1 и наклонная полка 2 сопряжены друг с другом. По своим внутренним сторонам вертикальная полка 1 и горизонтальная полка 2 имеют плавное сопряжение предпочтительно под углом R4 max, равным 104 градуса Цельсия ±2 градуса Цельсия.
Длина нижней стороны 4 вертикальной полки 1 предпочтительно может составлять 90±1 мм. Ширина нижней стороны 4 вертикальной полки 1 предпочтительно может составлять 8±0,3 мм. Длина боковой наружной стороны 9 наклонной полки 2 предпочтительно может составлять 90±1 мм. Ширина наружной стороны 9 наклонной полки 2 предпочтительно может составлять 8 мм. Длина верхней стороны 7 вертикальной полки 1 предпочтительно может составлять 90±1 мм. Ширина верхней стороны 7 вертикальной полки 1 предпочтительно может составлять 5 мм. Длина верхней наружной стороны 10 наклонной полки 2 предпочтительно может составлять 90±1 мм. Ширина верхней наружной стороны 10 наклонной полки 2 предпочтительно может составлять 24 мм. Высота наружной стороны 6 вертикальной полки 1 предпочтительно может составлять 27±1 мм, а высота снизу до начала выступа - 17±1 мм.
Длина выступа 3 предпочтительно может составлять 28±1 мм. Ширина выступа 3 предпочтительно может составлять 7 мм. Высота выступа 3 предпочтительно может составлять 10±0,5 мм.
Сборка рельсового скрепления с демпфирующим уголком осуществляется следующим образом. На подрельсовую зону шпалы укладывают подрельсовую амортизирующую прокладку, затем после укладки рельса между боковой гранью подошвы рельса и кронштейнами головки анкера вставляют демпфирующие уголки. Вплотную к основанию каждой головки анкера на шпалу укладывают подклеммные подкладки. Каждую пружинную клемму надевают на головку анкера сверху, располагая концевые усы клеммы между кронштейнами над основанием головки анкера, при этом нашпальные скругленные участки клеммы располагаются на подклеммной подкладке, а часть прижимного участка клеммы располагается в выемке демпфирующего уголка, ограниченной верхней стороной вертикальной полки и боковой наружной стороной наклонной полки, соответственно. Регулятор напряжения размещают над усами клеммы и заводят его ось в зацепление с кронштейнами, а затем путем поворота регулятора напряжения на одну из граней регулируют натяжение клеммы.
Таким образом, в результате разработки настоящего изобретения кардинально изменена конструкция демпфирующего уголка. Исключена одна из трех полок демпфирующего уголка, что существенно снижает стоимость и расход материала при изготовлении уголка. Нижняя часть вертикальной полки имеет длину, обеспечивающую возможность установки нижней стороны заподлицо с нижней стороной подошвы рельса и параллельно ей, что в ходе эксплуатации рельсового скрепления исключает постоянное поднятию уголка вверх и, тем самым, расшатывание конструкции рельсового скрепления. Таким образом, повышается надежность, прочность и срок эксплуатации рельсового скрепления.
Закругленная выемка, выполненная в верхней наружной стороне наклонной полки, обеспечивает возможность размещения в ней лишь части прижимного участка клеммы и ограничена верхней стороной вертикальной полки и боковой наружной стороной наклонной полки, соответственно, тем самым исключается выворачивание демпфирующего уголка вслед за клеммой. Таким образом, существенным образом повышается надежность, прочность и срок эксплуатации рельсового скрепления.
Заявленный демпфирующий уголок может быть выполнен из различного материала: полимерный, композиционный, металлический, пластиковый и т.д. Благодаря разработанной инновационной конструкции, в которой объединены оптимальные форма, конфигурация, геометрия, эргономика, расположение полок, сторон, выступа и выемки уголка, для производства демпфирующего уголка может использоваться любой относительно прочный материал, т.к. возникающие нагрузки на него распределяются равномерно и по возможности сведены к минимуму.
Авторами изобретения произведены опытные образцы заявленного демпфирующего уголка рельсового скрепления. Кроме того, на опытном полигоне одного из направлений железной дороги проведены предварительные испытания заявленного демпфирующего уголка. В результате проведенных испытаний заявленного демпфирующего уголка были достигнуты следующие результаты:
снижение материалоемкости на 15%;
повышение срока эксплуатации (ресурса) демпфирующего уголка и всего рельсового скрепления на 35-40%;
повышение надежности и прочности рельсового скрепления на 25%.