СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫКОВОЙ СТАЛЕМЕДНЫЙ ПРУЖИННЫЙ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей и предназначена для соединения рельсовых стыков для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов.
Известен соединитель рельсовый, содержащий токопроводную пластину, устанавливаемую между шейками стыкуемых рельсов и рельсовой накладки, на концах которой выполнены базирующиеся отверстия под болты стыка, пластина снабжена пружинным элементом со стороны, обращенной к рельсовой накладке, и контактными элементами со стороны, обращенной к рельсам, для взаимодействия с шейками стыкуемых рельсов, контактные элементы выполнены из токопроводного износостойкого высокопрочного материала, могут быть снабжены шабрирующими гранями, а пружинный элемент может быть выполнен в виде плоской, витой или тарельчатой пружины и/или в виде втулок, надеваемых на болты стыка между рельсовой накладкой и пластиной соединителя, выполненных из упругодеформируемого материала (Патент RU 2270283, заявка: 2002135037 от 26.12. 2002 г., МПК E01B 11/00).
Недостатки данного устройства - высокое электрическое сопротивление, устройство не применяют для пропускания высоких тяговых токов, имеется риск образования выработки в рельсе от шабрирующих граней контактных элементов.
Известен соединитель рельсовый, содержащий токопроводящую пластину с электроконтактными элементами, расположенными со стороны, обращенной к рельсам, установленную на шейке стыкуемых рельсов, выпукло-вогнутый пружинный элемент, рельсовую накладку, токопроводящая пластина имеет коробчатую форму и снабжена перемычкой, расположенной между электроконтактными элементами и выполненной из материала, имеющего электросопротивление меньше, чем материал токопроводящей пластины, пружинный элемент расположен выпуклостью к шейкам стыкуемых рельсов, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, обеспечивающие самоустановку пружинного элемента на выступе токопроводящей пластины, электроконтактные элементы выполнены из композиционного материала. Кроме того, в токопроводящей пластине выполнено углубление для перемычки, причем перемычку соединяют с токопроводящей пластиной в месте углубления пайкой (Патент RU 2330912, заявка 2006136465 от 16.10.2006 г., МПК E01B 11/00). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком известного устройства является малая площадь контакта электроконтактного элемента с рельсом, что приводит к локальному перегреву электроконтактного элемента и потере электрического контакта с рельсом при пропускании через соединитель высоких тяговых токов, а также возможность излома токопроводящей пластины по границе углубления с впаянной перемычкой по причине напряжений, возникающих из-за разницы в величине термических расширений материала токопроводящей пластины и перемычки.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы токопроводящего стыка железнодорожного пути.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в снижении величины электрического сопротивления устройства, исключении выработки в рельсе от воздействия контактных элементов, исключении потери работоспособности соединителя вследствие локального перегрева электроконтактного элемента в месте его контакта с рельсом и/или излома токопроводящей пластины по границе ее соединения с токопроводящей перемычкой при пропускании через соединитель высоких тяговых токов.
2
2
2
Технический результат достигается соединителем рельсовым стыковым сталемедным пружинным, содержащем токопроводящую пластину коробчатой формы, электроконтактные элементы из композиционного материала, расположенные со стороны, обращенной к рельсам, электропроводящую перемычку между электроконтактными элементами, пружинный выпукло-вогнутый элемент, расположенный выпуклостью к шейкам стыкуемых рельсов, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, токопроводящая пластина имеет площадь поперечного сечения 100-180 мм, выполнена из стального проката и имеет выдавки высотой не более толщины токопроводящей перемычки для позиционирования токопроводящей перемычки, электроконтактные элементы площадью поперечного сечения 140-260 мм закреплены пайкой на токопроводящей перемычке и имеют профиль рабочей поверхности, соответствующий профилю поверхности шейки рельса в месте предполагаемого контакта, токопроводящая перемычка выполнена из медного проката и имеет площадь поперечного сечения 34-80 мм, имеет углубления 0,2-1,0 мм для позиционирования электроконтактных элементов при пайке с межосевым расстоянием между ними 60-72 мм, имеет под каждым электроконтактным элементом зону площадью 200-600 мм паяного соединения с токопроводящей пластиной, поверхности устройства имеют термодиффузионное цинковое покрытие.
Кроме этого электроконтактные элементы имеют прямоугольное или круглое поперечное сечение.
2
2
2
2
2
Пропускание высоких тяговых токов без перегрева и риска разрушения элементов устройства достигается за счет следующих отличительных признаков. Оптимальной площадью поперечного сечения всех элементов электрической цепи устройства, в том числе 100-180 мм - у токопроводящей (стальной) пластины и 34-80 мм - у токопроводящей (медной) перемычки, что суммарно составляет поперечное сечение площадью 134-260 мм и соответствует площади поперечного сечения 140-260 мм электроконтактного элемента позволяют соединителю пропускать высокие тяговые токи без перегрева его отдельных элементов. Оптимальное позиционирование электроконтактных элементов на токопроводящей перемычке с межосевым расстоянием 60-72 мм, устанавливаемых в углубления 0,2-1,0 мм для удержания припоя при пайке электроконтактных элементов, позволяет получить максимальную площадь паяного соединения и снизить электрическое сопротивление в соединении. Оптимальное позиционирование токопроводящей перемычки посредством выдавок на поверхности токопроводящей пластины ограничивает при пайке вытекание припоя, что позволяет получить зоны паяного соединения площадью 200-600 мм и снизить электрическое сопротивление в соединении. Участок между зонами пайки без паяного соединения препятствует разрушению токопроводящей пластины посредством релаксации напряжений, возникающих при нагреве токопроводящей пластины и токопроводящей перемычки из-за разницы коэффициентов линейного термического расширения их материалов.
Снижение выработки на шейке рельса в месте его контакта с электроконтактным элементом достигается тем, что профиль рабочей поверхности электроконтактного элемента соответствует профилю поверхности шейки рельса, образуя контакт по всей площади 140-260 мм рабочей поверхности электроконтактного элемента с равномерно распределенным давлением на шейку рельса. Такой профиль не создает точечный контакт с высоким давлением, исключает эффект резания и интенсивный механический износ электроконтактного элемента и шейки рельса.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сверху устройства, на фиг. 2 показан разрез А-А устройства по осевой линии, на фиг. 3 показан увеличенный фрагмент устройства с зоной пайки токопроводящей перемычки к токопроводящей пластине.
Соединитель рельсовый стыковой сталемедный пружинный содержит токопроводящую (стальную) пластину 1 коробчатой формы, которая со стороны, обращенной к рельсовой накладке 6, снабжена пружинным элементом 2. Электроконтактные элементы 3 закреплены пайкой на токопроводящей (медной) перемычке 4, которая закреплена пайкой на токопроводящей пластине 1 со стороны стыкуемых рельсов 7. Для обеспечения заданного положения (позиционирования) электроконтактных элементов 3 на токопроводящей перемычке 4 выполнены углубления, а на токопроводящей пластине 1 выполнены выдавки 5. Электроконтактные элементы 3 расположены так, чтобы обеспечивался электрический контакт с обеими шейками стыкуемых рельсов 7. Паяное соединение токопроводящей перемычки 4 с токопроводящей пластиной 1 выполнено в двух зонах пайки, по одной зоне пайки, находящейся под каждым электроконтактным элементом 3. Поверхности устройства имеют термодиффузионное цинковое покрытие.
Устройство устанавливают в количестве двух штук в рельсовый стык, по одному устройству под каждую рельсовую накладку. При затяжке гаек рельсовых болтов пружина 2 сжимается и прижимает электроконтактные элементы 3 к шейкам стыкуемых рельсов 7. Профиль рабочей поверхности электроконтактных элементов 3 повторяет профиль поверхности шейки рельса 7, что обеспечивает электрический контакт максимальной площади и предотвращает износ шейки рельса и электроконтактного элемента. Электрическая цепь, выполненная электрконтактными элементами 3, токопроводящей перемычкой 4 и пластиной 1, обеспечивает пропускание электротягового тока через устройство без локальных перегревов и разрушений его элементов.
В настоящее время разработана конструкторско-технологическая документация, изготавливается опытная партия устройств.