УПРУГАЯ КЛЕММА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО РЕЛЬСОВОГО БЕЗБОЛТОВОГО БЕСПОДКЛАДОЧНОГО СКРЕПЛЕНИЯ И ПОДРЕЛЬСОВАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ УТОПЛЕННЫХ ПОДРЕЛЬСОВЫХ ПЛОЩАДОК
ELASTIC TERMINAL OF RAILWAY RAIL BOLT-FREE PAD-FREE FASTENING AND UNDER-RAIL GASKET FOR RECESSED UNDER-RAIL AREAS

Изобретение относится к железнодорожному рельсовому безболтовому бесподкладочному скреплению и железнодорожной подрельсовой прокладке для утопленных подрельсовых площадок.
Утопленная подрельсовая площадка представляет собой поперечное углубление (канал) в верхней поверхности бетонной железнодорожной шпалы, в которое помещают подошву железнодорожного рельса. С обеих сторон данного углубления устанавливают противоугоны (закладные анкеры), предназначенные для удержания упругих рельсовых безболтовых бесподкладочных скреплений, который давят на подошву рельса. Пример такого рельсового безболтового бесподкладочного скрепления приведен в документе GB 1510224, в котором описана рельсовая клемма, которая заводится на подошву рельса в направлении, параллельном продольной оси рельса.
Железнодорожные рельсовые безболтовые бесподкладочные скрепления, известные, например, из документов ЕР 0619852А и ЕР 1987201А и показанные, соответственно, на фиг. 1А и фиг. 1В, предназначены для установки на подошве рельса сбоку относительно продольной оси рельса. Одним из преимуществ таких скреплений является то, что их можно быстро устанавливать с помощью автоматического оборудования. Один из типов автоматических устройств для монтажа клемм имеет педали, устанавливаемые на определенной высоте так, что при надавливании на них они входят в контакт с задними сводами (пяткой) клеммы, но не касаются поверхности шпалы или какой-либо части анкерного устройства.
Желательно создать железнодорожное рельсовое безболтовое бесподкладочное скрепление, которое можно было бы устанавливать сбоку с помощью вышеупомянутых автоматических устройств установки клемм на рельс, зафиксированных на утопленной подрельсовой площадке.
Первым объектом изобретения является упругая клемма железнодорожного рельсового безболтового бесподкладочного скрепления для крепления железнодорожного рельса к нижележащему основанию. Клемма выполнена с возможностью изменения конфигурации из нерабочего положения в по меньшей мере одно рабочее положение, в котором нижний криволинейный участок клеммы может опираться на железнодорожный рельс. Клемма выполнена в виде стержня из упругого материала, форма которого при переходе от одного его конца к противоположному концу последовательно имеет по существу прямолинейный первый участок, изогнутый второй участок, третий участок, четвертый участок по существу U-образной формы, образующий нижний криволинейный участок клеммы, пятый участок, изогнутый шестой участок и, наконец, по существу прямолинейный седьмой участок. Первый и седьмой участки клеммы образуют лапки, продольные оси которых в нерабочей конфигурации клеммы лежат по существу в первой плоскости, а третий и пятый участки расположены между первым и седьмым участками, причем в нерабочей конфигурации второй и шестой участки клеммы отходят по существу в сторону и вверх от первой плоскости, а по меньшей мере части третьего и пятого участков направлены к первой плоскости и находятся выше нее, так что продольные оси третьего и пятого участков расположены по существу во второй плоскости, отличной от первой плоскости. Эта вторая плоскость пересекается с первой плоскостью под первым острым углом α, a четвертый участок находится по существу в первой плоскости или ниже нее, так что продольная ось четвертого участка лежит по существу в третьей плоскости, отличной от второй плоскости и пересекающейся с первой плоскостью под вторым острым углом β, причем 0°≤β<α.
В одном из вариантов выполнения клеммы практически все части третьего и пятого участков направлены к первой плоскости и расположены выше нее.
Предпочтительно 15°≤α≤45°, 0°<β≤20°, при этом 0°≤β<α.
Благодаря такой форме клемма, выполненная согласно первому объекту изобретения, может использоваться для крепления рельса, установленного на утопленной подрельсовой площадке, и ее можно устанавливать на подошву рельса сбоку с помощью вышеупомянутых автоматизированных приспособлений.
Когда рельс установлен на утопленной подрельсовой площадке, кромки подошвы рельса опираются на соответствующие электроизолирующие износостойкие части (боковые опорные изоляторы), которые обычно проходят по всей длине канала, то есть по всей ширине поверхности шпалы. Боковые опорные изоляторы обычно представляют собой элементы с поперечным сечением L-образной формы, одна часть L-образного профиля которых устанавливается на верхней поверхности шпалы, а другая часть L-образного профиля спускается вниз по боковой стенке углубления подрельсовой площадки до основания углубления подрельсовой площадки. Подрельсовую прокладку, представляющую собой пластину из упругого материала, предназначенную для обеспечения амортизации между подошвой рельса и находящейся под ним шпалой, обычно устанавливают на основании углубления подрельсовой площадки таким образом, чтобы торцы боковых опорных изоляторов располагались под прокладкой.
Некоторые утопленные подрельсовые площадки оборудуются прокладками корытообразной формы с приподнятыми частями электроизоляционного материала, выполняющими функцию боковых опорных изоляторов для изоляции противоугона и самого рельса. Указанные прокладки крепятся к подрельсовым площадкам по всей своей длине, образуя канал. Однако таким прокладкам может быть свойственна проблема продольной миграции, т.е. прокладка может смещаться вдоль поверхности шпалы при перемещении рельса при прохождении по нему железнодорожного состава.
Из документа ЕР 1987201 А известен еще один тип амортизирующей подрельсовой прокладки, подрельсовая часть которой выполнена за одно целое (по центральным частям противоположных краев) с боковыми опорными изоляторами. Прокладка имеет участки, соединенные с углами части подрельсовой площадки, выходящей вбок от нее и образующей ушки, между которыми имеется углубление, в которое входит передняя часть противоугона. Данные ушки предназначены для решения проблемы продольной миграции подрельсовой прокладки. Однако из-за наличия этих ушек такую прокладку невозможно применять на утопленных подрельсовых площадках.
Желательно создать подрельсовую прокладку с выполненными за одно целое боковыми опорными изоляторами, которую можно было бы использовать на утопленных подрельсовых площадках.
Вторым объектом изобретения является подрельсовая прокладка для использования в качестве амортизатора и/или электрического изолятора под подошвой железнодорожного рельса в углублении, выполненном в верхней поверхности рельсовой опоры. Прокладка содержит основную поверхность, образующую подрельсовую площадку, предназначенную для установки на нее подошвы железнодорожного рельса. Подрельсовая площадка имеет противоположные боковые кромки, к по меньшей мере части каждой из которых прикреплена вертикальная часть прокладки. Каждая вертикальная часть подрельсовой прокладки соединена с подрельсовой площадкой по всей длине вертикальной части прокладки и отходит от нее вверх, отличается тем, что прокладка не имеет какой-либо части, отходящей вбок от подрельсовой площадки в той же плоскости, что и подрельсовая площадка, а каждая вертикальная часть прокладки соединена с по меньшей мере одним выступом, который отходит вбок от вертикальной части прокладки таким образом, что он расположен по вертикали на расстоянии от подрельсовой площадки и не нависает над ней. Указанный выступ проходит лишь по части длины вертикальной части прокладки в местах, расположенных на расстоянии от ее торцов.
Выступ на каждой вертикальной части предназначен для предотвращения продольного смещения прокладки в углублении посредством сцепления с соответствующим отверстием в передней части противоугона, расположенного рядом с этим углублением.
Могут быть выполнены два или более таких выступов, расположенных на расстоянии друг от друга по длине вертикальной части прокладки.
Эрозия бетона, вызываемая воздействием водосодержащего песка, является проблемой для поверхности соприкосновения прокладки со шпалой. Поскольку верхняя поверхность подошвы рельса является наклонной, вода, попадающая на подошву рельса, стекает вниз на верхние поверхности подошвы рельса в небольшие зазоры между кромкой рельса и передней поверхностью бокового опорного изолятора. Вода также стекает с верхней поверхности шпалы в зазоры между кромками рельса и боковыми опорными изоляторами (особенно если рельс выполнен с подуклонкой). Если, как это обычно бывает, уплотнение между боковыми опорными изоляторами и подрельсовой прокладкой отсутствует, то вода и приносимый ею песок могут поступать вниз по боковым сторонам подрельсовой прокладки на поверхность бетонной шпалы и засасываться внутрь под прокладку. Подрельсовые прокладки необходимо регулярно заменять при регулярном техобслуживании железнодорожных путей, но устранить значительную эрозию поверхности бетонных шпал обычно можно только посредством дорогостоящего ремонта или замены таких шпал.
Вышеупомянутые подрельсовые прокладки выполнены корытообразной формы благодаря тому, что боковые опорные изоляторы уплотнены относительно подрельсовой площадки, предотвращают стекание воды между кромкой подошвы рельса и передней поверхностью бокового опорного изолятора и ее попадание в пространство между шпалой и прокладкой под рельсом. Однако вода, попадающая на верхнюю поверхность шпалы и стекающая обратно вниз к рельсу, может попадать между кромкой углубления и задней поверхностью бокового опорного изолятора и проникать далее вниз на бетонную поверхность шпалы под прокладкой, что может приводить к эрозии шпалы.
Чтобы решить эту проблему, подрельсовая прокладка в соответствии со вторым объектом изобретения содержит также защитные участки, прикрепленные к каждой вертикальной части прокладки вдоль ее длины и отходящие вбок от вертикальных частей прокладки. В такой подрельсовой прокладке защитные участки закрывают зазоры между боковыми кромками прокладки и боковыми стенками углубления шпалы, отводя в сторону попадающую на них воду.
Вертикальная часть прокладки может быть по всей своей длине прикреплена либо к выступу, либо к защитному участку. В этом случае на по меньшей мере одном защитном участке, расположенном непосредственно рядом с выступом, может быть выполнен паз для приема части противоугона.
Как вариант, между по меньшей мере одним защитным участком и одним из расположенных непосредственно рядом с ним выступов для приема части противоугона может иметься зазор.
Верхние поверхности указанных выступов могут быть расположены выше подрельсовой площадки и выше верхних поверхностей защитных участков.
Третьим объектом изобретения является устройство, содержащее подрельсовую прокладку, выполненную в соответствии со вторым объектом изобретения, и рельсовую опору, на верхней поверхности которой выполнено углубление, образующее подрельсовую площадку для железнодорожного рельса. К рельсовой опоре с противоположных сторон углубления прикреплены соответствующие клеммные противоугоны, в передней части каждого из которых выполнен вырез, причем когда подрельсовая площадка подрельсовая прокладки находится в углублении, выступы подрельсовой прокладки входят в указанные вырезы.
В одном из возможных вариантов осуществления изобретения, передние части противоугонов расположены на расстоянии от кромок углубления. Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1А и 1В показаны известные клеммы железнодорожного рельсового безболтового бесподкладочного скрепления.
на фиг. 2А, 2В и 2С - клемма железнодорожного рельсового безболтового бесподкладочного скрепления согласно изобретению, виды сверху, спереди и сбоку, соответственно.
на фиг. 3А, 3В и 3С - подрельсовая прокладки согласно изобретению, виды в перспективе, сверху и спереди, соответственно.
на фиг. 4 - устройство, в котором подрельсовая прокладка согласно изобретению расположена в утопленной подрельсовой площадке.
на фиг. 5 - узел, содержащий железнодорожное рельсовое безболтовое бесподкладочное скрепление согласно изобретению и устройство, показанное на фиг. 4.
На фиг. 2А-2С показана упругая клемма 3 железнодорожного рельсового безболтового бесподкладочного скрепления, предназначенная для крепления железнодорожного рельса к расположенному под ним основанию. При установке данной клеммы в соответствующий рельсовый противоугон она переходит от своей нерабочей (ненапряженной) конфигурации в по меньшей мере одну рабочую (напряженную) конфигурацию, когда нижний криволинейный участок 34 клеммы 3 опирается на железнодорожный рельс.
Клемма 3 содержит семь последовательно расположенных участков 31-37. Когда клемма 3 находится в нерабочей конфигурации, первый и седьмой участки 31, 37 клеммы 3 образуют лапки, которые лежат в первой плоскости Р, второй и шестой участки отходят по существу в сторону и вверх от первой плоскости Р, по меньшей мере, части третьего и пятого участков 33, 35 проходят по направлению к первой плоскости Р, находясь при этом над данной плоскостью таким образом, что продольные оси третьего и пятого участков 33, 35 лежат по существу во второй плоскости R, отличной от первой плоскости Р, причем вторая плоскость R пересекается с первой плоскостью Ρ под первым острым углом α, a четвертый участок 34 расположен по существу в указанной первой плоскости Ρ или ниже нее таким образом, что продольная ось четвертого участка 34 лежит по существу в третьей плоскости Q, отличной от указанной второй плоскости R и пересекающейся с указанной первой плоскостью Ρ под вторым острым углом β, причем 0°≤β<α.
В частности, клемма 3 выполнена в виде стержня из упругого материала, форма которого при переходе от одного его конца E1 к противоположному концу Е2 последовательно имеет по существу прямолинейный первый участок 31, изогнутый второй участок 32, третий участок 33, четвертый участок 34 по существу U-образной формы, образующий нижний криволинейный участок клеммы, пятый участок 35, изогнутый шестой участок 36 и, наконец, по существу прямолинейный седьмой участок 37. Первый и седьмой участки 31, 37 клеммы 3 образуют лапки, которые входят в зацепление с рельсовым клеммным противоугоном 5 (фиг. 4 и 5), а второй и шестой участки 32, 36 образуют задние своды, являющиеся пяточными частями клеммы. Продольные оси первого и седьмого участков клеммы лежат по существу в первой плоскости Р, когда клемма 3 находится в нерабочей конфигурации, и при взгляде в направлении, перпендикулярном указанной первой плоскости Р, третий и пятый участки 33, 35 (центральная часть клеммы) располагаются между первым и седьмым участками 31, 37, а четвертый участок 34 клеммы расположен ниже торцов E1 и Е2 стержня. Когда клемма 3 находится в нерабочей конфигурации, как показано на фиг. 2А-2С, второй и шестой участки по существу отходят в сторону и вверх от первой плоскости Р, а третий и пятый участки 33, 35 проходят по существу в направлении к первой плоскости Р, находясь при этом над данной плоскостью, так что продольные оси третьего и пятого участков 33, 35 лежат по существу во второй плоскости R, отличной от первой плоскости Р, причем вторая плоскость R пересекается с первой плоскостью Ρ под первым острым углом α, a четвертый участок 34 расположен по существу ниже указанной первой плоскости Ρ таким образом, что продольная ось четвертого участка 34 лежит по существу в третьей плоскости Q, отличной от указанной второй плоскости R. В данном варианте третья плоскость Q также является отличной от первой плоскости Р. Третья плоскость Q пересекается с указанной первой плоскостью Ρ под вторым острым углом β, который меньше указанного первого острого угла α.
Принимая первую плоскость Ρ лапок 31, 37 в качестве базовой линии, видно, что задние своды (пяточная часть) 32, 36 клеммы 3 сначала поднимаются, набирая достаточную высоту в задней части клеммы 3, чтобы обеспечить возможность установки клеммы 3 на рельс 2 (фиг. 5). Центральная часть 33, 35 клеммы 3 затем круто спускается, но потом изгибается снова вверх, так что при установке клеммы на рельс 2 в рабочем положении передняя часть 34 располагается практически горизонтально. Форма такой клеммы позволяет использовать ее для рельса, устанавливаемого на утопленной подрельсовой площадке, уменьшая при этом вероятность застревания клеммы или повреждения прижимного изолятора 6, надетого на переднюю часть клеммы (фиг. 5) в процессе установки клеммы на рельс.
В описанном выше варианте выполнения третий и пятый участки 33, 35 по существу полностью расположены над первой плоскостью Р, но в других вариантах выполнения клеммы 3 третий и пятый участки 33, 35 могут частично пересекать первую плоскость Р.
Для клеммы, изготовленной из стержня диаметром 15 мм, типовые размеры А и В для клеммы согласно изобретению составляют 32 мм и 26 мм, соответственно, а для клеммы, показанной на фиг. 1А, данные размеры, как правило, составляют 30 мм и 10 мм, соответственно, а для клеммы, показанной на фиг. 1В, данные размеры, как правило, составляют 14 мм и 14,5 мм соответственно.
Размер С клеммы согласно изобретению составляет 45 мм.
В рассматриваемом варианте выполнения клеммы диаметр второго и шестого участков 32, 36 (задних сводов) клеммы, как правило, составляет около 18,5 мм. В других вариантах этот диаметр может составлять приблизительно от 12 мм до 24 мм.
В рассматриваемом варианте выполнения клеммы 3 тупой угол между первой плоскостью Ρ и третьей плоскостью Q составляет приблизительно 165°, а тупой угол между второй плоскостью R и третьей плоскостью Q также составляет приблизительно 165°. Таким образом, в данном случае второй острый угол β равняется приблизительно 15°, а первый острый угол α составляет приблизительно 30°.
В других вариантах выполнения клеммы первый острый угол α может составлять от 15° до 45°, а второй острый угол β может составлять от 0° до 20°, при условии, что α>β. Желательно, чтобы увеличение угла α сопровождалось пропорциональным уменьшением угла β. Например, если угол α равен приблизительно 45°, угол β может равняться приблизительно 0°. Если угол β равен 0°, третья плоскость Q лежит в первой плоскости Р, так что первая и третья плоскости Ρ и Q совпадают, или, если третий и пятый участки 33, 35 частично проходят сквозь первую плоскость Р, третья плоскость Q представляет собой плоскость, проходящую параллельно первой плоскости Р, но ниже нее.
На верхних поверхностях лапок 31, 37 клеммы рядом с торцами E1, Е2 выполнены стопоры, которые входят в зацепление с соответствующими выступами на противоугоне, в результате чего обеспечивается удержание клеммы в предварительно собранном положении, когда клемма удерживается противоугоном, но не оказывает давления на рельс. На торцах E1, Е2 выполнены небольшие фаски, которые облегчают ввод клеммы в противоугон.
На фиг. 3А-3С показана подрельсовая прокладка 4 с выполненными за одно целое с ней боковыми опорными изоляторами, предназначенная для установки на утопленной подрельсовой площадке, боковые опорные изоляторы которой перекрывают поверхность шпалы, прилегающую к утопленной подрельсовой площадке, предотвращая попадание на нее воды и абразивных частиц. Данную прокладку можно использовать совместно с упругим рельсовым безболтовым бесподкладочным скреплением, таким как показанное на фиг. 2, которое создано для установки на подошву железнодорожного рельса и снятия с подошвы сбоку относительно продольной оси рельса. Подрельсовая прокладка 4 имеет основную поверхность 41, выполняющую функцию подрельсовой площадки 42, на которой установлена подошва железнодорожного рельса при эксплуатации подрельсовой прокладки 4. Подрельсовая площадка содержит противоположные боковые кромки 43, по меньшей мере, к части которых прикреплена вертикальная часть 44 прокладки. Каждая вертикальная часть 44 соединена с подрельсовой площадкой 42 по всей своей длине и отходит вверх от площадки 42. Таким образом, все части прокладки 4, прикрепленные к подрельсовой площадке 42, проходят по существу перпендикулярно ей. В отличие от существующих прокладок ни одна часть прокладки 4 не соединена с подрельсовой площадкой 42 таким образом, чтобы отходить от нее вбок. Вместо этого, к каждой вертикальной части 44 прокладки 4 прикреплены два выступа 45А, 45В, каждый из которых отходит вбок от выступающей вверх части 44, так что эти выступы располагаются на расстоянии по вертикали от подрельсовой площадки 42 и не нависают над ней (т.е. отходят от нее вбок). Выступы 45А, 45В отходят от верхних кромок вертикальных частей 44 прокладки. Выступы 45А, 45В расположены на расстоянии друг от друга по длине вертикальной части 44 прокладки и проходят только по части ее длины в местах, расположенных на расстоянии от ее торцов 44а. В данном варианте выполнения выступы 45А, 45В расположены по центру относительно торцов 44а вертикальных частей 44 прокладки.
Подрельсовая прокладка также содержит защитные участки 46А, 46В, 46С, прикрепленные к каждой из вертикальных частей 44 и отходящие от них в стороны. Защитные участки 46А, 46В, 46С расположены в соответствующих местах по длине вертикальных частей 44 таким образом, что по всей своей длине обе вертикальные части 44 соединены либо с выступами 45А, 45В, либо с защитными участками 46А, 46В, 46С. Выступы 45А и 45В и прилегающий к ним защитный участок 46В можно рассматривать как единый выступ. Защитные участки 46А, 46С имеют паз 46А', 46С для приема части противоугона 5.
В альтернативном варианте (не показан) вместо пазов 46А', 46С имеются зазоры между защитными участками 46А, 46С и расположенные непосредственно рядом с ними выступы 45А, 45В для приема части противоугона, что сделано для размещения противоугона, части которого проходят до кромок углубления.
В показанном варианте выполнения верхние поверхности 451А, 451В выступов 45А, 45В расположены выше подрельсовой площадки 42 и выше, чем верхние поверхности 461А, 461В, 461С защитных участков 46А, 46В, 46С, так что выступы 45А, 45В имеют больше материала и, следовательно, обладают более высокой прочностью.
На фиг. 4 показано устройство, включающее в себя подрельсовую прокладку 4, изображенную на фиг. 3А-3С, и рельсовую опору 1, на верхней поверхности 1А которой выполнено углубление 10, образующее подрельсовую площадку для железнодорожного рельса 2 (фиг. 5). Подрельсовая прокладка 4 установлена в углублении 10 таким образом, что ее вертикальные части 44 упираются в боковые стенки углубления 10, а их высота равна высоте боковых стенок углубления 10. Выступы 45А, 45В этих вертикальная частей 44 перекрывают часть верхней поверхности 1А рельсовой опоры 1. Нижние поверхности защитных участков 46А-46С контактируют с верхней поверхностью 1А рельсовой опоры 1, образуя уплотнение, предотвращающее возможность попадания воды и/или абразивных частиц. В данном варианте выполнения соответствующие рельсовые клеммные противоугоны 5 крепятся к рельсовой опоре 1 с противоположных сторон углубления 4, так что передние части 50 противоугонов 5 отделены от кромок углубления 10 (хотя, как указано выше, в альтернативном варианте выполнения передние части 50 могут проходить вверх и достигать кромок углубления 10). Передняя часть 50 каждого противоугона 5 содержит вырез 51, а выступы 45А, 45В подрельсовой прокладки 4 входят в эти вырезы 51, так что контакт между выступами 45А, 45В и внутренними поверхностями выреза предотвращает перемещение прокладки в продольном направлении.