СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА К ШПАЛЕ
METHOD OF RAIL ATTACHMENT TO SLEEPER

Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, в частности к устройствам для прикрепления рельсов к шпалам.
Известен способ крепления рельса к шпале, включающий установку на подрельсовое основание рельса, введение между анкерами и кромками подошвы рельса металлических вкладышей в сочетании с регулировочными пластинами, укладывание пружинных клемм, заведение в анкеры клеммных болтов и затяжку гаек до нормируемой величины крутящего момента [1].
Недостатками этого способа являются:
- сложность и относительно большая металлоемкость конструкции, реализующей способ;
- трудоемкость регулировки рельса в поперечном направлении;
- недостаточная надежность крепления, обусловленная возможностью отвинчивания гайки при вибрационных и пульсирующих нагрузках;
- сложность механизации монтажа, связанная с наличием Т-образных клеммных болтов, которые необходимо вставлять и удерживать снизу в момент начала навинчивании гайки.
Прототипом является способ крепления рельса к шпале, включающий установку рельса на двухребордную подкладку, введение в последнюю одного конца клеммы, проведение упругой деформации последней посредством перемещения резьбового элемента и прижим за счет упругой силы клеммы рельса [2].
Недостатками прототипа являются:
- ослабление резьбового соединения при вибрационных и пульсирующих нагрузках, что снижает безопасность и требует увеличения эксплуатационных расходов. Кроме того, воспринимаемые крепежным элементом боковые колебания рельса передаются непосредственно на резьбовые нитки, в результате чего может произойти повреждение резьбы и возрасти трудоемкость демонтажа;
- трудоемкость регулировки рельса в поперечном направлении.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение безопасности и снижение расходов при эксплуатации пути.
Задача решается тем, что в способе крепления рельса к шпале, включающем установку рельса на двухребордную подкладку, введение в последнюю одного конца клеммы, проведение упругой деформации последней посредством перемещения резьбового элемента и прижим за счет упругой силы клеммы рельса, резьбовой элемент снабжают пружиной и фиксируют ее на нем, на рельс накладывают другой конец клеммы, деформацию которой производят перемещением резьбового элемента по анкеру, предварительно укрепленному в шпале, при этом в процессе перемещения закрепляют конец пружины относительно клеммы и производят на него перенос фиксации с одновременным прекращением фиксации на резьбовом элементе, и возобновляют прекращенную фиксацию по окончании перемещения.
После закрепления рельса место наложения конца клеммы на рельс маркируют. Маркирование производят на участке, отстоящем от конца клеммы на расстоянии возможного перемещения его по рельсу в процессе эксплуатации. Часть конца клеммы, контактируемого с рельсом, выполняют с проточкой. Величину прижима рельса к подкладке определяют путем регистрации усилия отделения конца клеммы от рельса. Момент отделения конца клеммы от рельса определяют визуально. Момент отделения конца клеммы от рельса определяют посредством изменения величины электрического сопротивления между клеммой и рельсом. Регистрацию усилия отделения конца клеммы от рельса производят одновременно с обеих сторон рельса.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Накладывание на рельс другого конца клеммы и проведение ее деформации перемещением резьбового элемента по анкеру, предварительно укрепленному в шпале, позволяют, во-первых, упростить конструкцию, так как за счет упругой силы клеммы происходит одновременное выполнение двух функций - удерживание двухребордной подкладки на шпале и прижим к ней рельса. Во-вторых, боковые и вертикальные колебания рельса (при воздействии на него нагрузки) непосредственно воспринимаются и амортизируются клеммой, что снижает воздействие нагрузки на анкер. В-третьих, упрощается регулировка положения рельса по высоте и в поперечном направлении. Для этого достаточно ослабить резьбовое крепление, сняв деформацию с клеммы, и передвинуть подкладку вместе с рельсом при поперечной регулировке или изменить толщину регулировочной пластины при вертикальной регулировке, после чего нужно затянуть крепление. Все это повышает надежность и, следовательно, безопасность, а также снижает затраты при эксплуатации пути.
Снабжение резьбового элемента пружиной и фиксирование ее на нем, закрепление в процессе перемещения конца пружины относительно клеммы, на который производят перенос фиксации с одновременным прекращением фиксации на резьбовом элементе, и возобновление прекращенной фиксации по окончании перемещения позволяют достичь следующих преимуществ.
Проведение фиксирования пружины на резьбовом элементе до навинчивания его на анкер способствует сокращению времени прижима клеммы к рельсу, поскольку резьбовой элемент, представляющий собой уже сборочный узел, навинчивается заодно с пружиной, при этом на установку последней не требуется дополнительного времени.
Осуществление в процессе навинчивания переноса фиксации на конец пружины с одновременным прекращением ее на резьбовом элементе позволяет сэкономить время прижима рельса, поскольку на фиксацию указанного конца не затрачивается дополнительное время. При этом одновременное прекращение фиксации на резьбовом элементе дает возможность продолжать навинчивание его на анкер без какой-либо остановки, что упрощает процесс механизации крепления рельса и снижает расходы на эксплуатацию.
Возобновление прекращенной фиксации по окончании навинчивания также экономит время крепления рельса, так как указанная фиксация создает противодействующий отвинчиванию момент в течение временного промежутка, затрачиваемого на завинчивание резьбового элемента. При воздействии вибрации или динамических нагрузок резьбовой элемент не сможет отвернуться, так как поворот его в обратную сторону вызывает многократное увеличение силы трения между цилиндрической поверхностью элемента и витками, за счет затягивания последних.
Все это повышает безопасность и снижает затраты при эксплуатации пути.
Маркирование, например краской, места наложения конца клеммы на рельс после закрепления рельса позволяет быстро визуально оценить состояние элементов крепления рельса. В нормальном режиме работы конец клеммы перемещается (трется) по рельсу (при его колебаниях под нагрузкой) на определенном небольшом участке, на котором происходит стирание краски. При выходе из нормального режима работы, например при проседании шпалы, участок истирания увеличится и сместится на другое место, что будет зафиксировано нанесенной на рельс краской.
Маркирование, например нанесением полоски, отстоящей от конца клеммы на расстоянии возможного перемещения его по рельсу в процессе эксплуатации, упрощает контроль состояния элементов крепления рельса. Наличие полоски свидетельствует о нормальной работе крепления. Это упрощает автоматический контроль (например, с помощью технического зрения), который позволяет обследовать большую протяженность пути за короткий промежуток времени, что повышает безопасность эксплуатации пути.
Выполнение части конца клеммы, контактируемого с рельсом, с проточкой дает возможность использовать зацеп для измерения, в случае необходимости, усилия прижатия рельса к подкладке, что уменьшает время контроля и снижает расходы при эксплуатации. Кроме того, улучшаются условия контроля маркировки (участок осмотра становится более открытым), что помогает лучше оценить положение метки относительно конца клеммы, что снижает время контроля.
Определение величины прижима рельса к подкладке путем регистрации усилия отделения конца клеммы от рельса позволяет простым устройством измерить силу прижима рельса к подкладке, что снижает затраты при эксплуатации.
Визуальное определение момента отделения конца клеммы от рельса позволяет выполнять эту процедуру без каких-либо приборов, что снижает затраты при эксплуатации.
Определение момента отделения конца клеммы от рельса посредством изменения величины электрического сопротивления между клеммой и рельсом дает возможность автоматизировать процесс регистрации усилия прижима рельса, что снижает затраты при эксплуатации в случае проведения большого числа измерений и ведения соответствующей документации.
Одновременная регистрация усилия отделения от рельса конца клеммы с обеих сторон позволяет осуществлять измерение с помощью простого устройства, что снижает затраты при эксплуатации.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен резьбовой элемент.
На фиг.2 изображено устройство крепления рельса к шпале в момент начала монтажа.
На фиг.3 изображен вид А устройства крепления рельса к шпале.
На фиг.4 изображено устройство крепления рельса к шпале после окончания монтажа.
На фиг 5 изображен вариант выполнения конца клеммы.
На фиг.6 изображен вариант маркирования места наложения на рельс конца клеммы.
На фиг.7 изображена схема измерения силы прижима рельса к подкладке.
Устройство содержит резьбовой элемент 1, имеющий цилиндрическую поверхность 2, на которой с натягом зафиксирована пружина 3 с загнутым концом 4. Резьбовой элемент посредством резьбы соединен с анкером 5, закрепленным в шпале 6, на которой установлена с возможностью перемещения двухребордная подкладка 7 с пазом 8 и отверстиями 9, 10. В отверстиях 10 размещен один конец клеммы 11, другой конец которой наложен на рельс 12, установленный в пазу на прокладке 13. Клемма через накладку 14, имеющую отверстие 15 для ввода конца пружины, взаимодействует с резьбовым элементом и может иметь проточку 16, контактирующую с зацепом 17, связанным через канат 18 с блоком 19, установленным возможностью вращения на оси 20 вилки 21. На рельс может быть нанесена полоска 22 краски.
Способ реализуют следующим образом.
Устанавливают двухребордную подкладку 7 на шпалу 6 так, чтобы анкер 5 прошел сквозь отверстие 9. Последовательно укладывают в паз 8 прокладку 13 и рельс 12, вставляют один конец клеммы 11 в отверстия 10 подкладки, а другой конец накладывают на рельс. Надевают на анкер накладку 14 так, чтобы она охватила с обеих сторон клемму, и наживляют резьбовой элемент 1 на анкер (фиг.1, 2, 3). Аналогичные операции с клеммой, накладкой и резьбовым элементом проделывают на другой стороне рельса. При необходимости регулируют положение рельса в поперечном направлении, сдвигая его заодно с подкладкой 7, и начинают завинчивать резьбовой элемент (с обеих сторон рельса). После того как конец 4 коснется поверхности накладки 14 и попадет в отверстие 15, переносят фиксацию на этот конец пружины и накладку 14 (вследствие неподвижности конца пружины в отверстии) и одновременно прекращают фиксацию на резьбовом элементе путем продолжения его навинчивания на анкер. Фиксация при навинчивании прекращается потому, что закрепившийся в пазу конец пружины остается неподвижным, а витки пружины за счет натяга разворачиваются, увеличивая при этом внутренний диаметр пружины. В результате этого натяг ослабевает, и резьбовой элемент проскальзывает в пружине, продолжая наворачиваться на анкер 5.
После окончания навинчивания резьбового элемента 1 возобновляют прекращенную фиксацию, путем останова вращения, при этом витки пружины сжимаются, обеспечивая натяг, - рельс закреплен (фиг.4).
Для последующего контроля состояния элементов крепления наносят на рельс полоску 22 краски на участке, отстоящем от конца клеммы на расстоянии возможного перемещения его по рельсу в процессе эксплуатации, или маркируют место наложения конца клеммы на рельс (фиг.6). Кроме того, для крепления используют клемму, часть конца которой выполняют с проточкой 16 (фиг.5).
При необходимости величину прижима рельса к подкладке определяют путем регистрации усилия отделения конца клеммы от рельса, для чего посредством зацепов 17, заведенных в проточку 16, и каната 18, перекинутого через блок 19, приподнимают последний, приложив к вилке 21 силу F (фиг.7). При этом визуально или посредством изменения величины электрического сопротивления (между клеммой и рельсом) определяют момент отрыва конца клеммы от рельса. Усилие отделения (прижима рельса) будет равно половине величины F, зарегистрированной в момент отрыва. Следует заметить, что вследствие разброса параметров усилия отделения с той и другой сторон рельса почти всегда различны, поэтому сначала произойдет отделение (и регистрация) конца с меньшим усилием прижима. Последующий подъем блока будет приводить к приподниманию над рельсом клеммы 11 и к возрастанию ее упругой деформации, при этом блок 19 будет поворачиваться на оси 20 до тех пор, пока не произойдет отделение конца клеммы с другой стороны, которое тоже регистрируют.
Демонтаж крепления производят в обратной последовательности, предварительно сняв фиксацию конца пружины путем вынимания его из отверстия 15. Затем частично отвинчивают резьбовой элемент для регулировки положения рельса или полностью откручивают его и разбирают элементы крепления.
Заметим, что для упрощения снятия фиксации конца пружины вместо отверстия на накладке 14 могут быть сформированы выступы, между которыми фиксируют конец пружины, который в этом случае можно не загибать. При демонтаже этот конец выводят из-за выступа, прекращая тем самым его фиксацию.
Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции, дешевое и удобное в эксплуатации устройство, предназначенное для прикрепления рельсов к железобетонным, полимербетонным или композитным подрельсовым основаниям на магистральных железнодорожных линиях, способное противостоять вибрационным и пульсирующим нагрузкам.
Источники информации
1. Пат. РФ 2267569, МПК Е01В, 9/00, 2006 - аналог.
2. Пат. РФ 2128747, МПК Е01В, 9/38, 1999 - прототип.