Клемма промежуточного рельсового скрепления

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности к конструкциям рельсового скрепления верхнего строения железнодорожного пути, а именно к упругой клемме, предназначенной для прижима подошвы рельса к подрельсовому основанию (шпалы, брусья и др.). Полезная модель может быть использована при прокладке высокоскоростных путей для магистрального и промышленного транспорта, а также в путевом хозяйстве метрополитена.
Из уровня техники известны следующие решения.
Известна клемма рельсового скрепления (ЕА 021499 В1, дата публикации 30.06.2015), изготовленная в виде плавно изогнутой кривой из одного куска стальной пружинной проволоки, выполненная зеркально симметричной относительно плоскости, проходящей через центральную часть клеммы. Зажим имеет выполненный в форме петли U-образный средний участок с двумя ориентированными параллельно и находящимися на расстоянии между собой коленами и соединяющий указанные колена полукруглый участок. Через загнутый на 90° переходный участок к каждому из колен присоединен соответственно отходящий в боковом направлении скручиваемый участок. К концам скручиваемых участков присоединены переходные участки.
Недостаток известной клеммы заключается в возможном контакте центральной петли одним из свободных концов в виду деформации при прогибе и крутящем моменте от шурупа и, как следствие, потере прижатия, кроме того, геометрия клеммы в местах перегиба имеет резкие переходы повышающие концентрацию напряжения в этих участках при рабочем положении клеммы.
Также известна клемма рельсового скрепления (SU 1831542, дата публикации 30.07.1993), содержащая свободные концы, расположенные располагаются снаружи проекции U-образной удлиненной средней части и внутреннего плеча. Наружные плечи зажима расположены с некоторым расширением относительно внутренних плеч в направлении к подошве рельса. На внутренних плечах выполнены уплощения для контакта с рельсовым шурупом.
Недостаток известной клеммы заключается в недостаточной площади контакта приложения усилия к подошве рельса свободными концами для устранения эффектов концентрации напряженности и механического износа в месте контакта.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является клемма рельсового скрепления (RU 2034944 С1, дата публикации 10.05.1995), содержащая среднюю часть с верхней поверхностью, опорные участки, свободные концы, промежуточные участки и площадки для контакта с подошвой рельса. Средняя часть клеммы выполнена в виде петли, опорные участки выполнены также в виде петель и расположены по обе стороны средней части клеммы. Свободные концы клеммы обращены к средней части клеммы и соединены с опорными участками через промежуточные участки, при этом свободные концы и опорные участки клеммы расположены друг от друга на расстоянии, увеличивающемся по их длине по мере удаления от средней части клеммы. При этом угол между проекциями продольных осей, соответственно, свободных концов и опорных участков клеммы на плоскость, перпендикулярную плоскостям размещения продольных осей опорных участков, составляет 1-18°.
Недостаток известной клеммы заключается в том, что свободные концы клеммы испытывают одновременно значительные изгибающие и скручивающие динамические нагрузки, что отрицательно влияет на стойкость и надежность конструкции.
Техническая проблема состоит в необходимости компенсации влияния на конструкцию клеммы разноименных нагрузок.
Техническим результатом патентуемой полезной модели является обеспечение надежной посадки клеммы на реборду подкладок различных типов, с исключением разворота болта при монтаже клеммы в узле скрепления, и с уменьшением напряжения в опорных частях клеммы, вызванных перемещением свободных концов при затяжке болта.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции клеммы промежуточного рельсового скрепления, выполненной из стального прутка и содержащей средний участок, выполненный в виде петли, опорные участки, выполненные в виде петель и соединенные со средним участком внутренними ветвями, и прижимные свободные концы, обращенные друг к другу и соединенные с опорными участками через промежуточные ветви, выполненные в виде петель, промежуточные ветви и внутренние ветви расположены друг от друга на расстоянии, увеличивающемся по их длине в направлении от опорных участков к прижимных свободным концам, внутренние ветви имеют в верхней части уплощенные удлиненные площадки, при этом диаметр изгиба внутренних ветвей составляет от 44 до 64 мм, разница высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части составляет от 20 до 30 мм, расстояние между точками перехода внутренних ветвей к опорным участкам составляет от 5 до 15 мм, длина свободных концов составляет от 5 до 15 мм.
В частном случае осуществления полезной модели расстояние от среднего участка до опорных участков клеммы меньше расстояния от свободных концов клеммы до опорных участков клеммы на величину, равную половине ширины поперечного сечения прутка, из которого изготовлена клемма.
Конструкция предлагаемой клеммы за счет конфигурации петель промежуточных ветвей и среднего участка примерно на одном уровне и разницы высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части порядка от 20 до 30 мм, позволяет обеспечить заданное усилие прижатие и прогиб центральной петли (среднего участка), а также уменьшает напряжение в опорных частях клеммы, вызванных перемещением свободных концов при затяжке. При этом в конструкции клеммы предусмотрены уплощения на верхних частях внутренних ветвей, позволяющие увеличить площадь опирания и контактной поверхности с головкой шурупа, что обеспечивает продольное сопротивление смещению при движении транспортного средства по рельсам. Расстояние между точками перехода внутренних ветвей к опорным участкам, представляющее собой также «горло» центральной петли, составляет от 5 до 15 мм, при этом расстояние меньше данного размера может привести к соприкосновению ветвей при движении состава, а увеличение размера может привести к развороту болта при монтаже в узле скрепления. Для сохранения мягкой упругой характеристики свободных концов, промежуточные ветви и внутренние ветви расположены друг от друга на расстоянии, увеличивающемся по их длине в направлении от опорных участков к прижимных свободным концам, в связи с чем зажим имеет достаточную длину свободных концов - от 5 до 15 мм, за счет чего уменьшается точечное напряжение, возникающее при контакте прижимной поверхности с рельсом.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее:
фиг. 1 - общий вид клеммы рельсового скрепления;
фиг. 2 - вид клеммы со стороны прижимных концов;
фиг. 3 - вид клеммы рельсового скрепления сверху;
фиг. 4 - вид клеммы рельсового скрепления сбоку в разрезе А-А с фиг. 2.
Клемма рельсового скрепления выполнена из стального прутка диаметром 13 мм и содержит несколько петлевых участков.
Средний участок 1 клеммы, предназначенный для опоры головки шурупа и прижатия элементов скрепления, выполнен в виде петли с радиусом изгиба 12°. Опорные участки 2 и 3, предназначенные для опоры клеммы на подрельсовое основание и прижатия подрельсового основания, выполнены в виде петель и соединены со средним участком внутренними ветвями 4 и 5, соответственно. Радиус закругления промежуточных ветвей 4 и 5 составляет от 44 до 64 мм. Прижимные свободные концы 6 и 7 обращены друг к другу, расположены на расстоянии от 30 до 55 мм друг от друга и соединены с опорными участками через промежуточные ветви 8 и 9, выполненные в виде петель.
Конфигурация петлевых участков в ненагруженном состоянии клеммы предусматривает расположение верхних точек промежуточных ветвей 8 и 9 на одном уровне. Промежуточные ветви 4 и 5 и внутренние ветви, соответственно, 8 и 9 расположены друг от друга на расстоянии, увеличивающемся по их длине в направлении от опорных 2 и 3 участков к прижимных свободным концам 6 и 7. Разница высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части составляет от 20 до 30 мм, расстояние между точками перехода внутренних ветвей к опорным участкам составляет от 5 до 15 мм, длина свободных концов составляет от 5 до 15 мм.
Внутренние ветви 4 и 5 имеют в верхней части уплощенные удлиненные площадки 10 и 11, соответственно. Площадки 10 и 11 выполнены закругленными с коротких сторон.
В смонтированном положении свободные концы 6 и 7 прижимают одну из сторон подошвы рельса к подрельсовой прокладки, при этом средний участок 1 клеммы находится на расстоянии над подошвой рельса, шуруп устанавливается внутри U-образного участка, образованного средним участком 1 клеммы и внутренних ветвей 4 и 5, а головка рельсового шурупа контактирует с уплощенными площадками 10 и 11 на верхних поверхностях внутренних ветвей клеммы. Шуруп ввинчивают в пластмассовый дюбель, расположенный в шпале, до тех пор, пока не будут достигнуты необходимые усилия натяжения. Расположение в ненагруженном состоянии верхней точки среднего участка 1 и верхних точек промежуточных ветвей 8 и 9 на одном уровне позволяет достичь заданный прогиб, обеспечивающий прижатие подрельсового основания и подошвы рельса.
U-образная форма среднего участка 1 вместе с внутренними ветвями позволяет осуществлять перемещение клеммы в уже установленном положении для регулировки положения прижимных свободных концов. При этом форма уплощенных площадок 10 и 11 на внутренних ветвях позволяет увеличить площадь опирания и контактной поверхности, при этом за счет формы создавая направление для точного позиционирования головки шурупа относительно петлевой части клеммы.
Геометрия клеммы, включающая радиусы изгибов ее петлевых участков и расстояния между участками обеспечивает ее оптимальную посадку на реборду подкладок различных исполнений за счет радиуса изгиба внутренних ветвей равного от 44 до 64 мм и расстояния между свободными концами от 30 до 55 мм, препятствует развороту болта при монтаже в узле скрепления за счет ширины «горла» центрального петли (расстояние между точками перехода внутренних ветвей к опорным участкам) от 5 до 15 мм и длине прямой части свободных прижимных концов от 5 до 15 мм, которая также позволяет уменьшить напряжение в опорных частях клеммы, вызванных перемещением свободных концов при затяжке, чему также способствует расположение петель промежуточных ветвей и среднего участка примерно на одном уровне и разницы высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части порядка от 20 до 30 мм.
Пример
Радиус закругления промежуточных ветвей составляет 54 мм. Прижимные свободные концы расположены на расстоянии 50 мм друг от друга. Разница высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части составляет 25 мм, расстояние между точками перехода внутренних ветвей к опорным участкам составляет 10 мм, длина свободных концов составляет 7 мм. Изгиб внутренних ветвей, равный 54 мм и расстояние между свободными концами 50 мм. Разница высот между нижним краем опорного участка и нижним краем средней части составляет 25 мм.