Узел рельсового скрепления

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявляемая полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а именно к рельсовым скреплениям.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В уровне техники известна  система для крепления рельса на основании (RU 2541558 C2, 20.02.2015) Д1, которая включает заклиниваемый по отношению к основанию с помощью крепежного элемента пружинящий элемент с, по меньшей мере, одним пружинным рычагом, расположенную на концевом участке пружинного рычага переходную деталь и направляющую пластину.
Недостатком данного решения является низкая надежность рельсового скрепления при использовании на высокоскоростных железнодорожных линиях.
Также в уровне техники известно промежуточное рельсовое скрепление (RU 183452 U1, 24.09.2018) Д2, содержащее пружинные клеммы, крепежные элементы, подрельсовую прокладку, а также симметричную полимерную подкладку, включающую подклеммные участки с упорными стенками, направляющими ребрами, ограничительными выступами, расположенными у отверстий для прохода крепежных элементов, а также расположенный между ними подрельсовый участок, при этом подклеммная часть по концам направляющих ребер и подрельсовый участок имеют разную толщину, а часть подкладки, находящаяся под концевыми участками клеммы по оси крепежного элемента имеет возвышение относительно остального подклеммного участка, при этом на упорной стенке подкладки выполнены выступы, являющиеся продолжением ее основания, а между упорными стенками подкладки и подошвой рельса установлены до двух съемных регулировочных пластин с зацепами, позволяющими фиксировать их на выступах упорной стенки подкладки.
Недостатком данного решения является низкая надежность узла рельсового скрепления при использовании на высокоскоростных железнодорожных линиях, за счет высокой статической жесткости всех элементов конструкции узла рельсового скрепления.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение заключается в устранении недостатков, выявленных в предшествующем уровне техники.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности скрепления рельсового полотна на высокоскоростных железнодорожных линиях.
Указанный технический результат, заявленной полезной модели достигается благодаря тому, что узел рельсового скрепления, включающий упругую регулировочную прокладку, установленную на бетонное основание и снабженную полусферическими выступами, амортизирующую прокладку, установленную на упругую регулировочную прокладку, на поверхности которой выполнены прямолинейные и волнообразные углубления, металлическую пластину с ребрами жесткости, установленную  на амортизирующую прокладку, упругую прокладку с поперечными ребордами, установленную на металлическую пластину, подрельсовую амортизирующую прокладку, на поверхности которой выполнены волнообразные углубления и установленную на упругую прокладку, фиксирующие боковые упоры, установленные на металлическую пластину и подрельсовую амортизирующую прокладку, нижняя поверхности которых снабжена выступами, дюбеля, на наружной поверхности которых выполнены бурты и которые установлены в бетонном основании, W-образные клеммы, установленные на фиксирующие упоры и фиксирующие подошву рельса, при этом вершины изгиба боковых петель W-образных клемм смещены в сторону рельса, шурупы, ввинчивающиеся в дюбеля и выполненные с возможностью фиксирования амортизирующей прокладки, металлической пластины, фиксирующих упоров и W-образных клемм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре представлен узел рельсового скрепления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Узел рельсового скрепления включает упругую регулировочную прокладку (13), установленную на бетонное основание (S), амортизирующую пластину (8), установленную на упругую регулировочную прокладку (13), металлическую пластину (7), установленную  на амортизирующую пластину (8), упругую прокладку (6), установленную на металлическую пластину (7), подрельсовую амортизирующую прокладку (5), установленную на упругую прокладку (6), фиксирующие боковые упоры (3, 4), установленные на металлическую пластину (7) и амортизирующую пластину (8), дюбеля (11, 12), установленные в бетонном основании (S), W-образные клеммы (1, 2), установленные на боковые упоры (3, 4) и подошву рельса (F), шурупы (9, 10), ввинчивающиеся в дюбеля (11, 12) прижимающие клеммы к боковым упорам (3, 4) и рельсу (F) и выполненные с возможностью фиксирования амортизирующей пластины (8), металлической пластины (7), фиксирующих упоров (3, 4) и W-образных клемм (1, 2).
Упругая регулировочная прокладка (13) изготавливается из полимеров, полиамидов, либо композитных материалов. Материал должен выдерживать нагрузки, воспринимаемые упругой прокладкой (13). Прокладка (13) имеет полусферические выступы (14, 15) в боковых зонах контакта с бетонным основанием (S) для фиксации положения упора (3, 4) от продольных и поперечных перемещений, что в свою очередь снижает воздействие продольных и поперечных нагрузок на шурупы (9, 10). Бетонное основание (S) содержит углубления, в которых размещаются полусферические выступы (14, 15). Амортизирующая пластина (8) имеет показатель статической жесткости в пределах 20-70 МН/м и выполнена из резиновых смесей/композиций или полимерных и полиуретановых материалов. Амортизирующая пластина (8) имеет прямоугольную форму и снабжена двумя отверстиями, для установки в них внутренних выступов боковых упоров (3,4), а поверхность прокладки, контактирующая с металлической пластиной (7) выполнена с углублениями разной формы, например прямолинейные и волнообразные, которые позволяют наиболее равномерно воспринимать и распределять нагрузку на бетонное основание (S). Позиционирование пластины (8) осуществляется за счет выступов, путем их установки в углубления в бетонном основании. На пластину (8) устанавливаются все типовые элементы скрепления, предусмотренные конструкцией.
Металлическая пластина (7) обеспечивает распределение нагрузки, передаваемой через рельс (F) на бетонное основание (S) пути. Металлическая пластина (7) имеет прямоугольную форму и снабжена двумя отверстиями, для установки в них внутренних выступов боковых упоров (3, 4). На металлическую пластину (7) укладывается упругая прокладка (6), на которую устанавливается подрельсовая амортизирующая прокладка (5), которые располагаются по центру металлической пластины (7) и под подошвой рельса (F). Упругая прокладка (6) снабжена поперечными ребордами, обеспечивающими фиксацию относительно металлической пластины (7). Упругая прокладка (6) изготавливается из полимеров, полиамидов либо композитных материалов. Материал должен выдерживать нагрузки, воспринимаемые упругой прокладкой (6) без потери своих прочностных характеристик. Высота упругой прокладки варьируется от 2 до 8 мм, с шагом 2 мм. Для стабилизации положения вышеперечисленных элементов по обе стороны от оси рельса (F) устанавливаются фиксирующие полимерные боковые упоры (3, 4), обеспечивающие за счет своей геометрии правильное положение упругих W-образных клемм (1, 2). Боковой упор (3, 4) имеет выступы на нижних боковых гранях. В зоне отверстия для шурупа выступ повторяет геометрию отверстий на металлической пластине (7) и нижней амортизирующей пластине (8). Выступы и выемки на верхней части бокового упора (3, 4) позволяют позиционировать упругую клемму (1, 2) узла рельсового скрепления в предмонтажном и монтажном положении посредством крепежного элемента. W-образные клеммы (1, 2) выполнены с прямолинейной частью, боковыми петлями, со смещенной в сторону рельса (F) вершиной изгиба и концевыми усами. Клеммы (1, 2) в предмонтажном и монтажном положениях заклиниваются относительно бетонного основания крепежными элементами - шурупами (9, 10), ввинченными в дюбели (11, 12) из изолирующего материала (например, из полимера, полиамида, полиэтилена, либо композитного материала).
Нагрузка с прикрепляемого рельса (F) передается на подрельсовую амортизирующую прокладку (5), которая воспринимает и частично гасит в узле скрепления силы, которые передаются от подвижного состава. Непогашенные силы передаются на металлическую пластину (7), которая имеет форму прямоугольника большей площади, чем подрельсовая амортизирующая прокладка (5), для распределения давления на железобетонное основание (S). Под металлической пластиной (7), для защиты железобетонного основания, укладывается амортизирующая пластина (8) с низким значением статической жесткости и волнообразными углублениями на поверхности. Изменяемый рисунок рифлей амортизирующей пластины (8), позволяет добиться нужного показателя жесткости всего узла рельсового скрепления. Стабильное положение всей конструкции обеспечивается за счет боковых упоров (3, 4), на которые устанавливаются упругие W-образные клеммы (1, 2), необходимое прижатие рельса (F) к бетонному основанию (S) обеспечивается крепежными элементами - шурупами (9, 10).
Узел рельсового скрепления для высокоскоростных железных дорог должно обладать сравнительно низким показателем статической жесткости. Для достижения этого в конструкции узла скрепления применяются прокладки с различными значениями жесткости в комплексе с металлической пластиной (7) - прокладкой, которая имеет высокие прочностные характеристики. На металлической пластине (7) имеются ребра жесткости, которые способствуют наилучшему восприятию и равномерному распределению нагрузки на амортизирующую пластину (8) и основание в дальнейшем. Подрельсовая амортизирующая прокладка (5) имеет более высокий показатель статической жесткости в сравнении с амортизирующей пластиной (8), что предназначено для предотвращения разуклонки рельсов (F), а требуемая жесткость узла скрепления достигается за счет применения нижней амортизирующей пластины (8) с низким значением статической жесткости, что в свою очередь защищает основание от передаваемых с рельса (F)  нагрузок. На подрельсовой амортизирующей прокладке (5) выполнены углубления волнообразной формы. Ширина и глубина выемок на амортизирующей пластине (8), как и на подрельсовой амортизирующей прокладке (5), может меняться в зависимости от требуемой жесткости для определенных условий эксплуатации. Углубления на подрельсовой амортизирующей прокладке (5), так же предназначены для повышения сопротивления сдвигу подошвы рельса в продольном направлении (угону пути), увеличенное сопротивление достигается за счет разнонаправленности этих углублений и направления сдвига рельса. Также на увеличение сопротивления сдвигу рельса влияют клеммы (1, 2). Конструкция клемм (1, 2) позволяет увеличить усилие прижатия рельса к бетонному основанию (S). Достигается это за счет боковых петель со смещенной в сторону рельса вершиной изгиба. Снижение усилия прижатия рельса (F) к бетонному основанию возможно (S) при самоотвинчивании шурупа. Чтобы избежать этого, шуруп (9, 10), а соответственно и дюбель, имеет резьбу с шагом 7-12,5 мм, что позволяет уменьшить угол подъема винтовой резьбы и повысить сопротивление самоотвинчиванию. Для предотвращения самоотвинчивания дюбеля (11, 12) из наружной поверхности дюбеля выполнены бурты овальной и круглой формы. Боковой упор (3, 4) и прокладки (6, 5) имеют выступы, которые позволяют стабилизировать положение всех элементов конструкции в предмонтажном и монтажном положении. На боковых упорах (3, 4), в нижней их части, имеются выступы, по форме повторяющие углубления в бетонном основании (S). Эти выступы воспринимают часть боковой нагрузки, стабилизируя положение упора на бетонном основании (S) и снижая воздействия на шуруп. Одно из требований, предъявляемых к рельсовым скреплениям - это возможность регулировки по высоте, как в положительных, так и в отрицательных значениях. Возможность регулировки по высоте в отрицательных значениях достигается за счет упругой прокладки (6). Также различная толщина упругих регулировочных прокладок позволяет регулировать по высоте и в положительных значениях.
Стабильное положение элементов конструкции узла рельсового скрепления, предотвращение угона рельсового полотна, предотвращение самоотвинчивания элементов конструкции обеспечивает повышение надежности рельсового скрепления в целом.