ПРОКЛАДКА РЕЛЬСОВАЯ

Полезная модель относится к строительству железных дорог, в частности, верхнего строения пути и может быть использована при укладке бесстыкового пути.
Известна прокладка рельсовая /1/, изготовленная из упругого материала с поверхностями, контактирующими с рельсом и шпалой, имеющая на одной из поверхностей выступы и на противоположных краях вырезы, которые служат для центрирования на анкере и оси симметрии которых совпадают с осью симметрии прокладки. Эти признаки совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели. Выступы выполнены синусоидальной формы на обеих поверхностях прокладки на всю ее высоту. Отношение площади торцов выступов к площади поверхности, расположенной под рельсом, близко к нулю, так как торцы имеют сферическую форму.
Недостатком этой прокладки является передача в рельсовом скреплении усилия от подошвы рельса через вкладыш на анкер только выше поверхности прокладки, что снижает поперечную устойчивость рельса опрокидыванию и увеличивает напряжения от изгиба в анкере. Кроме того, прокладка имеет недостаточную упругость после нескольких сотен тысяч нагружений в пути из-за остаточной деформации и сплющивания выступов, имеющих малую площадь контакта с рельсом и шпалой и высокие контактные напряжения.
Известна прокладка рельсовая /2/, изготовленная из упругого материала с поверхностями, контактирующими с рельсом и шпалой, имеющая на одной из поверхностей выступы и на противоположных краях вырезы, которые служат для центрирования на анкере и оси симметрии которых совпадают с осью симметрии прокладки. Эти признаки совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели. Выступы выполнены на обеих поверхностях прокладки и смещены относительно друг друга. Отношение площади торцов выступов на одной из поверхностей к общей площади поверхности, расположенной под рельсом, не превышает 0,32.
Недостатком этой прокладки является передача в рельсовом скреплении усилия от подошвы рельса через вкладыш на анкер только выше поверхности прокладки, что снижает поперечную устойчивость рельса опрокидыванию и увеличивает напряжения от изгиба в анкере. Кроме того, прокладка имеет недостаточную упругость после нескольких сотен тысяч нагружений в пути из-за остаточной деформации и сплющивания выступов, имеющих малую площадь контакта с рельсом и шпалой и высокие контактные напряжения.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является прокладка рельсовая /3/, изготовленная из упругого материала с поверхностями, контактирующими с рельсом и шпалой, имеющая на одной из поверхностей выступы и на противоположных краях вырезы, которые служат для центрирования на анкере и оси симметрии которых совпадают с осью симметрии прокладки. Эти признаки совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели. Выступы выполнены на обеих поверхностях прокладок друг против друга. Отношение площади торцов выступов к площади поверхности, расположенной под рельсом, составляет 0,5.
Недостатком этой прокладки является передача в рельсовом скреплении усилия от подошвы рельса через вкладыш на анкер только выше поверхности прокладки, что снижает поперечную устойчивость рельса опрокидыванию и увеличивает напряжения от изгиба в анкере. Кроме того, прокладка имеет недостаточную упругость после нескольких сотен тысяч нагружений в пути из-за остаточной деформации и сплющивания выступов, имеющих малую площадь контакта с рельсом и шпалой и высокие контактные напряжения.
В основу полезной модели поставлена задача в прокладке рельсовой путем выполнения дополнительных вырезов обеспечить увеличение поперечной устойчивости рельса опрокидыванию, снизить напряжения от изгиба в анкере и достигнуть стабильной упругости пути.
Для решения указанной задачи в прокладке рельсовой, изготовленной из упругого материала с поверхностями, контактирующими с рельсом и шпалой, имеющей на одной из поверхностей выступы, а на двух противоположных краях вырезы, которые служат для центрирования на анкере и оси симметрии которых совпадают с осью симметрии прокладки, на краях первых вырезов выполнены в том же направлении дополнительные вырезы меньшей длины для размещения в них частей изолирующих вкладышей, причем, кромки боковых граней дополнительных вырезов расположены на боковых выступах, а отношение площади всех торцов выступов, расположенных под рельсом и составляющих по высоте более 0,4 толщины прокладки, к площади поверхности прокладки, расположенной под рельсом, находится в пределах 0,55-0,67. Отношение ширины торца каждого выступа, расположенного под рельсом, измеренной в направлении, перпендикулярном продольной оси рельса, к общей ширине поверхности прокладки, расположенной под рельсом, находится в пределах 0,07-0,12.
Вышеизложенные признаки заявляемой полезной модели обеспечивают получение технического результата, заключающегося в увеличении поперечной устойчивости рельса опрокидыванию, в снижении напряжений от изгиба в анкере и в достижении стабильной упругости пути.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.
Выполнение на краях первых вырезов в том же направлении дополнительных вырезов меньшей длины для размещения в них частей изолирующих вкладышей позволяет передать в рельсовом скреплении часть усилия от подошвы рельса через вкладыш на анкер ниже верхней поверхности прокладки. В результате увеличивается сопротивление повороту вкладыша и контактирующего с ним рельса при действии от рельса на вкладыш опрокидывающих нагрузок. Кроме того, часть усилия на анкер будет передаваться от вкладыша ближе к заделке анкера в бетон, уменьшатся изгибающий момент, воспринимаемый анкером, и опасные растягивающие напряжения в нем.
Расположение кромок боковых граней дополнительных вырезов на боковых выступах, а не на впадинах позволяет уменьшить на грани контактные напряжения, возникающие от перемещения верхних слоев прокладки под действием сил угона рельса.
Выполнение на одной из поверхностей всех торцов выступов, расположенных под рельсом и составляющих по высоте более 0,4 толщины прокладки, с отношением их площади к площади поверхности прокладки, расположенной под рельсом, в пределах 0,55-0,67 дает возможность при нагружении прокладки проходящими по рельсам составами в течение длительного срока поддерживать высокую упругость пути благодаря деформированию выступов только упругим сжатием с напряжениями, не приводящими к остаточной деформации. Осадка выступов, имеющих высоту более 0,4 толщины прокладки, происходит на достаточную для высокой упругости прокладки величину, так как по закону упругости высота осадки пропорциональна исходной высоте выступов.
Выполнение торца каждого выступа, расположенного под рельсом, с отношением ширины, измеренной в направлении, перпендикулярном продольной оси рельса, к общей ширине поверхности прокладки, расположенной под рельсом, в пределах 0,07-0,12 дает возможность оптимизировать количество выступов и соотношение ширины и высоты выступов для получения необходимой их упругости при достаточной прочности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - общий вид прокладки рельсовой;
на фиг.2 - вид сверху на фиг.1.
Прокладка рельсовая, изготовленная из упругого материала с поверхностями 1 и 2, контактирующими с рельсом и шпалой, имеет на одной из поверхностей 1 выступы 3 и на двух противоположных краях 4 вырезы 5, которые служат для центрирования на анкере и оси симметрии которых совпадают с осью симметрии 6 прокладки. На краях 5 первых вырезов выполнены в том же направлении дополнительные вырезы 7 меньшей длины для размещения
в них частей изолирующих вкладышей. Кромки 8 боковых граней 9 дополнительных вырезов расположены на боковых выступах 10. Отношение площади всех торцов выступов 3, расположенных под рельсом и составляющих по высоте "а" более 0,4 толщины "b" прокладки, к площади поверхности прокладки, расположенной под рельсом, находится в пределах 0,55-0,67. Если высота "а" выступов будет меньше 0,4 толщины прокладки, то упругий ход сжатия выступов нагрузкой от проходящего состава будет недостаточным для достижения высокой упругости прокладки.
Если отношение площади всех торцов выступов, расположенных под рельсом и составляющих по высоте более 0,4 толщины прокладки, к площади поверхности прокладки, расположенной под рельсом, будет меньше 0,55, то напряжения, возникающие в выступах от нагружения подвижным составом, могут привести к остаточной пластической деформации выступов, уменьшению высоты прокладки и снижению ее упругости.
Если отношение площади всех торцов выступов, расположенных под рельсом и составляющих по высоте более 0,4 толщины прокладки, к площади поверхности прокладки, расположенной под рельсом, будет больше 0,67, то величина напряжений от нагрузки подвижным составом и соответствующая величина упругой деформации выступов, имеющих большую площадь, окажется недостаточной для получения высокой упругости пути.
Например, прокладка толщиной 9 мм из резины имеет выступы высотой 5 мм, что составляет 0,56 толщины прокладки. Вырезы для центрирования на анкере выполнены глубиной 10 мм и длиной 100 мм. На краях первых вырезов выполнены дополнительные вырезы глубиной 16 мм и длиной 77 мм. В дополнительных вырезах размещаются выступы изолирующих вкладышей высотой 9 мм, контактирующие с анкером и передающие на него дополнительно около 30% бокового усилия со стороны рельса ниже верхней поверхности прокладки, что увеличивает поперечную устойчивость рельса опрокидыванию.
Площадь всех восьми торцов выступов прокладки длиной 174 мм, расположенных под рельсом, при ширине торца одного выступа 11,5 мм составляет 16008 мм2, а площадь поверхности прокладки, расположенной под рельсом с шириной подошвы 150 мм, составляет 26100 мм2. Отношение указанных площадей составляет 0,61, т.е. в пределах заявляемого интервала. Такое соотношение обеспечивает стабильную оптимальную величину упругости прокладки 70 кН/мм по результатам циклических испытаний.
Отношение ширины торца каждого из восьми выступов 11,5 мм, расположенных под рельсом, измеренной в направлении, перпендикулярном продольной оси рельса, к общей ширине поверхности прокладки, расположенной под рельсом, 150 мм составляет 0,077 и находится в пределах 0,07-0,12. При таком количестве выступов и соотношении ширины и высоты выступов упругость прокладки составляет 70 кН/мм и является оптимальной.
Если отношение ширины торца каждого выступа, расположенного под рельсом, к общей ширине поверхности прокладки, расположенной под рельсом, будет меньше 0,07, то узкий выступ может потерять устойчивость при наклоне рельса под действием боковой нагрузки.
Если отношение ширины торца каждого выступа, расположенного под рельсом, к общей ширине поверхности прокладки, расположенной под рельсом, будет больше 0,12, то большая ширина выступа по сравнению с его высотой приведет к повышению сопротивления его осадки и снижению упругости подкладки.
Источники информации:
1. Декларационный патент Украины №49767 А, кл. Е01В 9/54. Промислова власнiсть, №9, книга 1, 2002.
2. Патент России №2030499, кл. Е01В 9/68. Бюл. №7, 1995.
3. Патент Великобритании №2161524 А, кл. Е01В 9/68.