Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления

Полезная модель относится к железнодорожному и промышленному рельсовому транспорту, в частности к конструкциям верхнего строения рельсового пути и предназначена для крепления рельсов к железобетонным шпалам или железобетонному основанию с помощью упругих клемм.
Одним из главных элементов промежуточного рельсового скрепления является анкер, который, как правило, выполнен в виде головки, выступающей над подрельсовой площадкой и соединенной с хвостовиком, который закрепляется (например, бетонируется) в теле шпалы или железобетонного основания. Головка анкера ограничивает боковое перемещение рельса и выполнена со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении, в котором упругая клемма прижимает подошву рельса к шпале или железобетонному основанию. Хвостовик должен иметь исполнение, обеспечивающее надежное соединение анкера со шпалой или железобетонным основанием.
Широкое распространение нашли анкеры, в которых средства установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении представляют собой две направляющие, выполненные в боковых частях головки симметрично относительно продольной оси анкера и перпендикулярно рельсовой колее с возможностью установки в них прямолинейных концевых участков упругой клеммы. При этом одна из направляющих выполнена в виде закрытого отверстия в головке анкера, а вторая направляющая представляет собой такое же отверстие в головке анкера, но открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера.
Установку и фиксацию упругой клеммы в рабочем положении в такой конструкции анкера выполняют путем установки одного из прямолинейных концевых участков упругой клеммы в закрытом отверстии головки анкера, последующего проворачивания клеммы вокруг оси закрытого отверстия (вокруг оси прямолинейного концевого участка упругой клеммы, установленной в закрытом отверстии головки анкера) до момента попадания второго прямолинейного концевого участка упругой клеммы в противоположное отверстие, открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера. При этом упругая клемма занимает фиксированное рабочее положение, в котором она своим прижимным участком прижимает подошву рельса к шпале или железобетонному основанию.
Примером таких анкеров является закладной анкер рельсового скрепления (shoulder/rail sleeper inserts), изготовитель Suzhou Suyu Railway Material Co., Ltd - один из крупнейших профессиональных производителей железнодорожных крепежных изделий и стандартных компонентов в Китае, http://suyurailwaymaterial.en.china.cn/selling-leads/detail, 1115952844, shoulderrail-sleeper-inserts.html.
Анкер включает головку, выступающую над подрельсовой площадкой и соединенную с хвостовиком, который закрепляется в теле шпалы или железобетонного основания. Головка анкера выполнена со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении в виде двух направляющих, выполненных в боковых частях головки симметрично относительно продольной оси анкера и перпендикулярно оси рельса рельсового пути с возможностью установки в них прямолинейных концевых участков упругой клеммы. При этом одна из направляющих выполнена в виде закрытого отверстия в головке анкера, а вторая представляет собой такой же отверстие в головке анкера, но открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера.
Хвостовик выполнен с двутавровым поперечным сечением и поперечными ребрами, размещенными вдоль хвостовика.
Один из прямолинейных концевых участков упругой клеммы устанавливают в закрытом отверстии головки анкера, проворачивают клемму вокруг оси прямолинейного конечного участка упругой клеммы, установленного в закрытом отверстии головки анкера до момента попадания второго прямолинейного концевого участка упругой клеммы в противоположное отверстие, открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера, то есть до рабочего положения, в котором упругая клемма прижимает подошву рельса к шпале или железобетонному основанию.
Общими признаками указанного аналога и заявляемого решения являются: анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, содержащий головку со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении в виде двух направляющих отверстий, выполненных в боковых частях головки перпендикулярно оси рельса рельсового пути и противоположно симметрично относительно продольной оси анкера, одно из которых выполнено открытым по всей его длине со стороны боковой поверхности головки, и хвостовик, выполненный в виде вертикального стержня, соединенного с головкой в нижней ее части.
Конструкция данного анкера не обеспечивает надежного соединения хвостовика с головкой анкера в условиях интенсивных динамических воздействий, не обеспечивает достаточного анкерного эффекта закрепления анкера в шпале.
В качестве прототипа выбран анкер для рельсового скрепления, известный по патенту Российской Федерации на полезную модель №52402, МПК Е01В 9/30, дата подачи заявки 01.03.2005.
Анкер содержит головку, которая выступает над подрельсовой площадкой и соединена с хвостовиком, который закрепляется в теле шпалы или железобетонного основания. Головка анкера выполнена со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении. Указанные средства выполнены в виде двух направляющих (пазов) в боковых частях головки, выполненных перпендикулярно рельсовой колее симметрично относительно продольной оси анкера. При этом одна из направляющих выполнена в виде закрытого круглого отверстия в головке анкера, размер которого обеспечивает возможность свободного ввода в отверстие прямолинейной концевого участка упругой клеммы, а вторая представляет собой такое же отверстие в головке анкера, но открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера.
Хвостовик выполнен с двутавровым поперечным сечением и с, минимум двумя, поперечными ребрами, размещенными вдоль хвостовика. Для уменьшения металлоемкости в стенке хвостовика могут быть выполнены отверстия произвольной формы. Хвостовик закрепляется в основании, например, путем замоноличивания.
Установку и фиксацию упругой клеммы в ее рабочем положении на анкере выполняют следующим образом.
Один из прямолинейных концевых участков упругой клеммы вводят в закрытое отверстие головки анкера. Поперечный размер указанного отверстия допускает свободное введение прямолинейного концевого участка упругой клеммы в отверстие. С помощью рычажного устройства упругую клемму проворачивают вокруг оси закрытого отверстия (вокруг оси прямолинейного концевого участка упругой клеммы, введенного в закрытое отверстие головки анкера) до момента попадания второго прямолинейного концевого участка упругой клеммы в противоположное отверстие, открытое по всей его длине со стороны боковой поверхности головки анкера. Размер открытой части указанного отверстия должен превышать максимальный линейный размер поперечного сечения прутка клеммы. При попадании прямолинейного концевого участка упругой клеммы в открытое противоположное отверстие упругая клемма занимает фиксированное рабочее положение, в котором ее прижимной участок прижимает подошву рельса к шпале или железобетонному основанию.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, содержащий головку, со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении в виде двух направляющих отверстий, выполненных в боковых частях головки перпендикулярно оси рельса рельсового пути и противоположно симметрично относительно продольной оси анкера, одно из которых выполнено открытым по всей его длине со стороны боковой поверхности головки, и хвостовик, выполненный в виде вертикального стержня, соединенного с головкой в нижней ее части.
Решение по прототипу не обеспечивает надежного соединения хвостовика с головкой анкера, как наиболее нагруженного узла анкера в условиях интенсивных динамических воздействий, не обеспечивает достаточного анкерного эффекта для предупреждения вырывания анкера из шпалы в процессе эксплуатации рельсового пути, особенно в условиях скоростного движения поездов.
В основу полезной модели поставлена задача повышения эксплуатационных характеристик анкера закладного промежуточного рельсового скрепления за счет усиления узла соединения хвостовика с головкой анкера и увеличение анкерного эффекта закрепления хвостовика анкера в шпале.
Поставленная задача решается тем, что в анкере закладном промежуточного рельсового скрепления, содержащем головку, со средствами установки и фиксации упругой клеммы в рабочем положении в виде двух направляющих отверстий, выполненных в боковых частях головки перпендикулярно оси рельса рельсового пути и противоположно симметрично относительно продольной оси анкера, одно из которых выполнено открытым по всей его длине со стороны боковой поверхности головки, и хвостовик, выполненный в виде вертикального стержня, соединенного с головкой в нижней ее части, в соответствии с полезной моделью, головка содержит опорные площадки, которые выполнены с противоположных сторон головки вдоль оси, перпендикулярной оси рельса рельсового пути, хвостовик выполнен с поперечным ребром, соединенным с головкой и с опорными площадками боковыми укосинами, расположенными в параллельной и перпендикулярной относительно оси рельса рельсового пути плоскостях, поперечное ребро и вертикальный стержень в нижней его части выполнены с разветвлениями в виде стержней, расположенных с противоположных сторон вертикального стержня в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути.
Указанные признаки являются существенными признаками полезной модели. Существенные признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с достигаемым результатом.
Так, отличительные признаки полезной модели (головка содержит опорные площадки, которые выполнены с противоположных сторон головки вдоль оси, перпендикулярной оси рельса рельсового пути, хвостовик выполнен с поперечным ребром, соединенным с головкой и с опорными площадками боковыми укосинами, расположенными в параллельной и перпендикулярной относительно оси рельса рельсового пути плоскостях, поперечное ребро и вертикальный стержень в нижней его части выполнены с разветвлениями в виде стержней, расположенных с противоположных сторон вертикального стержня в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути) в совокупности с существенными признаками, общими с прототипом, повышают эксплуатационные характеристики анкера за счет усиления узла соединения хвостовика с головкой анкера и увеличивают анкерный эффект закрепления хвостовика анкера в шпале.
Соединение головки, опорных площадок головки, вертикального стержня хвостовика, поперечного ребра хвостовика боковыми укосинами в единую пространственную конструкцию повышает сопротивляемость узла соединения хвостовика с головкой анкера поперечным и осевым динамическим нагрузкам без увеличения размеров поперечного сечения хвостовика в месте его соединения с головкой.
Выполнение поперечного ребра и вертикального стержня (хвостовика) с разветвлениями в виде стержней, расположенных с противоположных сторон вертикального стержня (хвостовика) усиливает анкерный эффект закрепления хвостовика анкера в теле шпалы, снижает вероятность вырывания анкера из шпалы.
Расположение стержней разветвлений в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути (в плоскости, перпендикулярной продольной оси шпалы), предотвращает образование трещин в продольном направлении в центральной части шпалы, так как указанные стержни разветвлений выполняют функцию поперечного армирования шпалы.
Целесообразно опорную площадку с внешней стороны головки, выполнить более удлиненной вдоль оси, перпендикулярной оси рельса рельсового пути, по сравнению с опорной площадкой, выполненной со стороны рельса рельсового пути. Это улучшает поперечную устойчивость анкера в условиях динамических нагрузок
Поверхность головки с внешней стороны над направляющими отверстиями целесообразно выполнить наклонной в направлении рельса рельсового пути, что позволяет уменьшить вес анкера (уменьшить расход металла на его изготовление) без снижения прочности анкера.
Целесообразно на внешней стороне головки по периметру направляющих отверстий выполнить выступающие бортики, которые обеспечивают необходимую длину направляющих отверстий с меньшим расходом металла.
Вертикальный стержень, поперечное ребро и стержни разветвлений целесообразно выполнить с образованием "Ф" образной фигуры в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Такое исполнение дополнительно усиливает анкерный эффект закрепления хвостовика в шпале и улучшает восприятие знакопеременных поперечных и продольных нагрузок.
Любой из стержней разветвлений может быть выполнен прямолинейным или изогнутым.
Любой из стержней разветвлений может быть выполнен перпендикулярно продольной оси анкера или с наклоном относительно продольной оси анкера в ту или иную сторону в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути.
Концы стержней разветвлений могут быть свободными или соединены в парных стержнях непосредственно или с помощью дополнительных стержней. Соединение концов парных стержней разветвлений повышает жесткость анкера.
В местах соединения концов стержней разветвлений и на свободном конце вертикального стержня целесообразно выполнить утолщение или ребро для дополнительного повышения анкерного эффекта.
Поверхности вертикального стержня и стержней разветвлений могут быть гладкими или выполнены с периодическим профилем.
Ниже приводится описание заявляемого анкера закладного промежуточного рельсового скрепления со ссылками на чертежи, на которых показано:
Фиг. 1 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, вид с внешней стороны.
Фиг. 2 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, вид сверху.
Фиг. 3 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, вид А на фиг. 1 (вид сбоку).
Фиг. 4 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, разрез Б-Б на фиг. 1.
Фиг. 5 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, вид В на фиг. 3 (вид с внутренней стороны).
Фиг. 6 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, расположение анкера в форме для изготовления шпалы, поперечный разрез.
Фиг. 7 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, расположение анкера в форме для изготовления шпалы, продольный разрез.
Фиг. 8 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, схема расположения анкера в шпале, поперечный разрез шпалы в подрельсовая части.
Фиг. 9-13 - Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления, примеры выполнения.
Анкер закладной промежуточного рельсового скрепления содержит головку 1, которая в рабочем положении выступает над подрельсовой площадкой 2 шпалы, и хвостовик 3, выполненный в виде вертикального стержня, соединенного с головкой 1 в нижней ее части.
Головка выполнена со средствами установки и фиксации упругой клеммы (не показана) в рабочем положении в виде двух направляющих отверстий 4, 5, выполненных в боковых частях головки 1 перпендикулярно оси рельса рельсового пути (не показана) и противоположно симметрично относительно продольной оси анкера, одно из которых (отверстие 4) выполнено открытым по всей его длине со стороны боковой поверхности головки 1. На боковой поверхности головки 1 соосно с продольной осью анкера выполнен глухой паз 6 для установки выступа изолирующего вкладыша (не показан). На внешней стороне головки 1 по периметру направляющих отверстий 4, 5 выполнены выступающие бортики 7, 8, которые обеспечивают необходимую длину направляющих отверстий 4. 5 с меньшим расходом металла. Поверхность головки 1 с внешней стороны головки 1 над направляющими отверстиями 4, 5 выполнена наклонной в направлении рельса рельсового пути.
Головка 1 содержит опорные площадки, которые выполнены с противоположных сторон головки 1 вдоль оси, перпендикулярной оси рельса рельсового пути в виде опорных выступов 9, 10 Выступ 9 с внешней стороны головки 1, выполнен более удлиненным вдоль оси, перпендикулярной оси рельса рельсового пути, в сравнении с выступом 10, который выполнен со стороны рельса рельсовой колеи. Верхние поверхности 11 и 12 соответственно на опорных выступах 9 и 10 выполнены плоскими для плотного контакта с технологической оснасткой, особенно с подрельсовой площадкой 2 технологической формы и уплотнительной пластиковой коробочкой 13 (фиг. 6, фиг. 7).
Между удлиненным 9, укороченным 10 опорными выступами и хвостовиком 3 анкера в плоскости, перпендикулярной оси рельса рельсового пути, выполнены парные боковые укосины, увеличенные 14 и уменьшенные 15. Между головкой 1 и хвостовиком 3 анкера в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути, выполнены боковые укосины 16. Между каждыми двумя укосинами 14 и двумя укосинами 15 выполнены соответствующие углубления 17 и 18 для уменьшения веса анкера.
Хвостовик выполнен с поперечным ребром 19, которое по своему внешнему периметру выполнено с выступающими бортами 20. Боковые укосины 14, 15 и 16 в верхней части соединены с опорными выступами 9, 10 и с головкой 1, а в нижней части соединены с поперечным ребром 19. То есть головка 1 и опорные площадки головки 1 (опорные выступы 9, 10) соединены с поперечным ребром 19 боковыми укосинами 14, 15, 16, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Поперечное ребро 19 выполнено с разветвлениями в виде стержней 21, расположенных с противоположных сторон анкера в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Хвостовик 3 выполнен с разветвлениями в виде стержней 22. соединенных с вертикальным стержнем 23 и расположенных с противоположных сторон анкера в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути
Вертикальный стержень 23 поперечное ребро 19 и стержни 21, 22 разветвлений могут быть выполнены с образованием "Ф" образной фигуры в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Свободный конец стержня 23 располагают в шпале между правой и левой частями арматурных зон 24. Такое исполнение дополнительно усиливает анкерный эффект закрепления хвостовика 3 в шпале и улучшает восприятие знакопеременных поперечных и продольных нагрузок.
Любой из стержней 21, 22 разветвлений может быть выполнен прямолинейным или изогнутым.
Любой из стержней 21, 22 разветвлений может быть выполнен перпендикулярно продольной оси анкера или с наклоном относительно продольной оси анкера в ту или иную сторону в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути.
Концы стержней 21, 22 разветвлений могут быть выполнены свободными или соединенными в парных стержнях 21, 22 непосредственно или с помощью дополнительных стержней.
В местах соединения концов стержней 21, 22 разветвлений могут быть выполнены утолщения или ребра 25, обеспечивающие анкерный эффект и предупреждающие возможность образования трещин вдоль средней части шпалы (выполняют функции поперечного армирования шпалы).
Свободный конец вертикального стержня 23 может быть выполнен с утолщением или ребром 26, что обеспечивает повышение несущей способности анкера от возможного вырывание из бетона вверх в направлении головки 1.
Поверхности вертикального стержня 23 и стержней 21, 22 разветвлений могут быть гладкими или выполнены с периодическим профилем.
Стержни 21 разветвлений со стороны головки 1 анкера могут иметь плоскую поверхность 27, а с внутренней и боковых сторон периодические впадины и выступы.
Форма поперечного сечения вертикального стержня 23 и стержней 21, 22 разветвлений может иметь прямоугольную, овальную, круглую или иную форму.
На фиг 6, 7 показано расположение анкера в форме для изготовления шпалы. Поперечный разрез - фиг. 6, продольный разрез - фиг. 7.
На фиг. 8 показана схема расположения анкера в поперечном сечении подрельсовой зоны шпалы, где нижние стержни 22 разветвлений размещены удаленно от верхнего ряда арматурной зоны 24 для обеспечения защитного слоя от возможного прохождения электрического тока, а свободный конец вертикального стержня 23 размещен между правой и левой частями арматурных зон 24. Такое исполнение дополнительно усиливает анкерный эффект закрепления хвостовика 3 в шпале.
С учетом возможностей выполнения стержней 21, 22 разветвлений прямолинейными или изогнутыми, перпендикулярными продольной оси анкера или с наклоном относительно продольной оси анкера в ту или иную сторону в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути, выполнение концов стержней 21, 22 свободными или соединенными непосредственно или с помощью дополнительных стержней, конструкция анкера может иметь множество вариантов практического выполнения.
Примеры отдельных вариантов выполнения анкера приведены ниже.
Так, на фиг. 1, 5 показана конструкция анкера, в которой стержни разветвлений выполнены в виде верхней пары стержней 21, соединенных с поперечным ребром 19, выполненных прямолинейными с симметричным наклоном относительно продольной оси анкера в сторону, противоположную головке 1 в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути, и нижней пары стержней 22, соединенных с вертикальным стержнем 23, выполненных перпендикулярно относительно продольной оси анкера в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Концы стержней 21 соединены с концами стержней 22 с ребром 25 в месте соединения концов стержней 21, 22.
На фиг. 9 показана конструкция анкера, аналогичная конструкции на фиг. 1, 5, в которой концы стержней 21, 22 выполнены свободными (не соединены между собой).
На фиг. 10 показана конструкция анкера, аналогичная конструкции на фиг. 1, 5, в которой стержни 21, 22 выполнены изогнутыми в сторону головки 1.
На фиг. 11 показана конструкция анкера, в которой стержни разветвлений выполнены в виде верхней пары стержней 21, соединенных с поперечным ребром 19, выполненных прямолинейными и перпендикулярными относительно продольной оси анкера, и нижней пары стержней 22, соединенных с вертикальным стержнем 23 и выполненных прямолинейными с симметричным наклоном относительно продольной оси анкера в сторону головки 1 в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Концы стержней 21 соединены с концами стержней 22 с ребром 25 в месте соединения концов стержней 21, 22.
На фиг. 12 показана конструкция анкера, в которой стержни разветвлений выполнены в виде верхней пары стержней 21, соединенных с поперечным ребром 19, выполненных прямолинейными с симметричным наклоном относительно продольной оси анкера в сторону, противоположную головке 1 в плоскости, параллельной оси рельса рельсовой пути, и нижней пары стержней 22, соединенных с вертикальным стержнем 23, выполненных прямолинейными с симметричным наклоном относительно продольной оси анкера в сторону головки 1 в плоскости, параллельной оси рельса рельсового пути. Концы стержней 21 соединены с концами стержней 22 с выполнением ребра 25 в месте соединения концов стержней 21, 22.
На фиг. 13 показана конструкция анкера, в которой стержни разветвлений выполнены в виде верхней пары стержней 21, соединенных с поперечным ребром 19, выполненных прямолинейными и перпендикулярными относительно продольной оси анкера, и нижней пары стержней 22, соединенных с вертикальным стержнем 23, выполненных прямолинейными и перпендикулярными относительно продольной оси анкера. Концы стержней 21 соединены с концами стержней 22 с помощью дополнительных стержней 28.
Понятно, что приведенные примеры выполнения анкера не являются исчерпывающими, возможны и другие варианты практического выполнения конструкции анкера в пределах сущности полезной модели.