УПОРНАЯ СКОБА РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Техническое решение относится к устройствам для упругого закрепления рельсов, в том числе и железнодорожных, на жестком основании.
Известна упорная скоба бесподкладочного рельсового скрепления, в состоянии окончательного монтажа опирающаяся на подрельсовую опору и контактирующая с нашпальными участками упругой клеммы, причем упорная скоба выполнена из синтетического материала (патент СССР №1819304 «Устройство для крепления рельса на шпале», опубликованное 30.05.93).
При эксплуатации упорная скоба рельсового скрепления воспринимает большие горизонтальные усилия со стороны подошвы рельса и вертикальные усилия со стороны нашпальных участков упругой клеммы и передает эти усилия в виде распределенной нагрузки на подрельсовую опору. Синтетический материал (пластмасса), используемый для упорных скоб, должен удовлетворять необходимым для надежной эксплуатации рельсового скрепления требованиям - быть твердым и, одновременно, упругим. Такие свойства имеют только специальные пластмассы, стоимость которых велика. Неправильно выбранная пластмасса для упорных скоб может привести к их массовому выходу из строя из-за растрескивания или смятия (А.В.Потлов «Бесстыковой путь со скреплением ЖБР-65», журнал «Путь и путевое хозяйство», 2002 г., №2, с.2).
Известна упорна скоба бесподкладочного рельсового скрепления ЖБР-65, описанная в книге «Надежность железнодорожного пути» под редакцией Лысюка B.C., M., Транспорт, 2001, стр.192, рис.5.21. и выбранная в качестве прототипа.
Данная упорная скоба рельсового скрепления, в состоянии окончательного монтажа, опирается на подрельсовую опору и контактирует с нашпальными участками упругой клеммы, причем упорная скоба выполнена из металла, а между упорной скобой и подрельсовой опорой расположена резиновая прокладка.
К достоинствам рассматриваемой скобы следует отнести способность к восприятию больших статических и динамических нагрузок без разрушения.
Для уменьшения износа шпалы между жесткой металлической упорной скобой и поверхностью шпалы расположена резиновая прокладка, которая одновременно служит для электрической изоляции клеммы рельсового скрепления от шпалы. Но под действием динамических и статических нагрузок резиновая прокладка разрушается, что приводит к нарушению электрической изоляции между клеммой рельсового скрепления и шпалой, а затем и к коррозии нижней поверхности стальной упорной скобы, что сказывается на надежности работы всего рельсового скрепления. Кроме того, массивная металлическая скоба является материалоемким элементом рельсового скрепления, то есть достаточно дорогим.
Таким образом, недостатком известной упорной скобы является ее эксплуатационная ненадежность и высокая стоимость.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является разработка дешевой, надежно работающей в условиях высоких статических и динамических нагрузок, упорной скобы.
Поставленная задача решается тем, что упорная скоба рельсового скрепления, в состоянии окончательного монтажа опирающаяся на подрельсовую опору и контактирующая с нашпальными участками упругой клеммы, согласно полезной модели упорная скоба состоит из формообразующего каркаса, представляющего собой набор вертикальных взаимно перпендикулярных, или вертикальных и, по крайней мере, одной горизонтальной пластин.
Формообразующий каркас может быть выполнен из твердой пластмассы, взаимно перпендикулярные пластины каркаса могут пересекаться с образованием промежутков в виде квадратных или прямоугольных, а промежутки между пластинами каркаса могут быть заполнены упругой пластмассой.
По крайней мере, одна из рабочих поверхностей упорной скобы может быть выполнена из упругой пластмассы.
По крайней мере, одна из рабочих поверхностей упорной скобы может быть выполнена в виде съемного элемента, установленного на каркасе.
Формообразующие каркасы упорных скоб, расположенных по обе стороны от рельса, могут быть соединены между собой в подрельсовой зоне с образованием единого элемента в виде подкладки.
Каркас, определяющий внешнюю форму упорной скобы, служит для восприятия основных нагрузок, действующих на скобу. Вертикально расположенные взаимно перпендикулярные пластины каркаса, выполненные из любого прочного материала, в том числе и из твердой пластмассы, и играющие роль ребер жесткости, обеспечивают прочность и устойчивость конструкции, что позволяет воспринимать без разрушения большие горизонтальные усилия со стороны подошвы рельса и вертикальные усилия со стороны нашпальных участков упругой клеммы. Выполнение каркаса в виде вертикальных и, по крайней мере, одной горизонтальной пластины позволяет еще больше увеличить жесткость каркаса за счет дополнительной связки элементов каркаса между собой. Количество и толщина пластин каркаса выбираются из условий эксплуатации рельсового скрепления (грузонапряженности железнодорожного пути). В зависимости от выбранного количества пластин каркаса, взаимно перпендикулярные пластины каркаса могут пересекаться с образованием промежутков в виде прямоугольных или квадратных ячеек.
Заполнение промежутков между пластинами каркаса упругой пластмассой позволяет гасить интенсивные высокочастотные вибрации,
возникающие при прохождении по рельсам подвижного состава, и тем самым повысить надежность всех элементов верхнего строения пути. Для выполнения предлагаемой упорной скобы применяются обычные, широко используемые в промышленности и достаточно дешевые пластмассы, расход которых для выполнения предлагаемой скобы невелик.
Под рабочими поверхностями упорной скобы понимают внешнюю поверхность, в состоянии окончательного монтажа контактирующую с нашпальными участками упругой клеммы, и опорную поверхность, в состоянии окончательного монтажа контактирующую с подрельсовой опорой. Формы выполнения рабочих поверхностей скобы обусловлены конструктивными особенностями упругой клеммы рельсового скрепления и подрельсовой опоры.
Упорная скоба, у которой только одна из рабочих поверхностей выполнена из упругой пластмассы, может использоваться на участках пути с малой грузонапряженностью. Такая скоба уменьшает жесткость пути и позволяет более эффективно гасить высокочастотные вибрации, что предохраняет подрельсовую опору от преждевременного разрушения и обеспечивает надежную работу рельсового скрепления. На участках пути с большой и средней грузонапряженностью используют упорную скобу, у которой обе рабочих поверхности выполнены из упругой пластмассы, что еще более повышает упругость скобы и позволяет смягчать ударно-циклические нагрузки, гасить вибрации и предохранять подрельсовую опору и рельсовое скрепление в целом от преждевременного разрушения.
Выполнение, по крайней мере, одной из рабочих поверхностей упорной скобы в виде съемного элемента, установленного на каркасе и сформированного из упругой пластмассы, позволяет обеспечить быструю замену поврежденного элемента, без замены всей упорной скобы, что экономически оправдано.
Соединение между собой в подрельсовой зоне формообразующих каркасов упорных скоб, расположенных по обе стороны от рельса, позволяет
создать дешевый, надежно работающей в условиях высоких статических и динамических нагрузок элемент в виде подкладки, которая может быть использована в подкладочных скреплениях, например, в скреплениях ЖБР-65П (см. РФ патент №2185471 «Рельсовое скрепление для пути на железобетонном основании», опубликованный 20.07.2002).
Упорная скоба может использоваться как только в виде каркаса, так и в виде каркаса с применением упругой пластмассы.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где схематично изображено: на фиг.1 - первый вариант выполнения пластинчатого каркаса упорной скобы (изометрия, вид сверху); на фиг.2 - второй вариант выполнения пластинчатого каркаса упорной скобы (изометрия, вид снизу); на фиг.3 - съемный элемент для внешней рабочей поверхности скобы.
Упорная скоба состоит из формообразующего каркаса, представляющего собой набор, например, из пяти вертикально расположенных пластин 1, форма каждой из которых повторяет форму скобы в соответствующем продольном сечении. Пластины 1 выполнены из твердого термопластичного эластомерного материала, например, из стеклонаполненного полиамида ПА-6, имеющего твердость по Шору «А» до 100 ед. Толщина каждой из пластин 1 равна 1,5-2 мм. В состоянии окончательного монтажа пластины 1 ориентированы вдоль подрельсовой опоры (на чертеже не показано). Пластины 1 соединены между собой с помощью, например, одной горизонтальной пластины 2 или четырех вертикальных пластин 3, выполненных толщиной 1,5-2 мм из полиамида ПА-6. Промежутки 4 между пластинами 1 каркаса могут быть заполнены упругой пластмассой, например,
полиэтиленом или полипропиленом (группа полиолефинов). По крайней мере, одна из рабочих поверхностей скобы - внешняя рабочая поверхность 5 скобы и/или ее опорная рабочая поверхность 6 - сформированы из упругой пластмассы толщиной 7-10 мм и могут быть выполнены, например, в виде съемного элемента 7.
Монтаж рельсового скрепления производится на месте сборки рельсошпальной решетки: на подрельсовую опору устанавливают прокладку, на которую укладывают рельс (на чертеже не показаны), по обе стороны подошвы которого располагают упорные скобы, образующие направляющий канал для рельса. Опорная рабочая поверхность 6 скобы контактирует с подрельсовой опорой. На внешней рабочей поверхности 5 скобы установлен съемный элемент 7, на который укладывают нашпальные участки клеммы. Нарельсовые прижимные участки размещают на подошве рельса. Затем путем затяжки анкерного болта (на чертеже не показан), пропущенного через отверстие 8 упорной скобы, фиксируют элементы рельсового скрепления и рельс в заданном положении на подрельсовой опоре. После этого рельсовое скрепление считается готовым к работе.
При прохождении подвижного состава в верхнем строении пути возникают ударно-циклические нагрузки, высокочастотные вибрации, сжимающие и сдвиговые усилия. Вертикальные пластины 1 каркаса, ориентированные вдоль подрельсовой опоры и работающие как ребра жесткости, воспринимают горизонтальные усилия со стороны подошвы рельса и вертикальные усилия со стороны нашпальных участков упругой клеммы и равномерно распределяют их по подрельсовой опоре, предохраняя ее от разрушения. Упругая пластмасса, которой заполнены промежутки 4 каркаса и/или из которой сформированы, по крайней мере, одна из рабочих поверхностей 5 и/или 6 скобы, в том числе и в идее съемного элемента 7, гасит возникающие интенсивные высокочастотные вибрации и тем самым предотвращает преждевременное разрушение элементов верхнего строения пути.