ВКЛАДЫШ ОПОРНЫЙ ИЗОЛИРУЮЩИЙ ПРОМЕЖУТОЧНОГО РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к железнодорожному и промышленного рельсовому транспорту, в частности к конструкциям верхнего строения рельсового пути и предназначена для использования в промежуточном скреплении рельсов со шпалами с помощью упругих клемм в условиях прямолинейных и криволинейных участков высокоскоростных магистралей, а также на криволинейных участках малых радиусов кривизны с возможностью регулировки ширины рельсовой колеи.
Вкладыш опорный изолирующий является неотъемлемой частью узла промежуточного скрепления рельсы со шпалой, которая размещена между головкой анкера и подошвой рельсы и выполняет функции изоляции рельсы от головки анкера, ограничения бокового перемещения рельсы, передачи упругого усилия клеммы на подошву рельсы для ее прижатия к шпале, а также обеспечения ступенчатого перемещения рельсы при изменении ширины рельсовой колеи.
Известный изолирующий упор рельсового скрепления по патенту Российской Федерации на изобретение №2505637, МПК E01B 9/30, 9/48, дата подачи заявки 21.08.2012.
Изолирующий упор рельсового скрепления включает верхнюю поверхность, опорную поверхность для контакта с верхней стороной подошвы рельса, опорную поверхность для контакта с краем подошвы рельса и боковую опорную поверхность для опирания на головку анкера рельсового скрепления, выполненную под углом α=0-10° к вертикальной плоскости. Изолирующий упор рельсового скрепления включает дополнительный упор для опирания на шейку рельсы. Опорная поверхность, контактирующая с головкой анкера, выполненная с клиновым скосом под углом 0<β<30° к горизонтальной плоскости, обеспечивает возможность регулирования ширины рельсовой колеи путем перемещения вкладыша вдоль рельсы. Верхняя поверхность изолирующего упора рельсового скрепления имеет продольный паз для установки прижимной ветви упругой клеммы. Ширина продольного паза соответствует наибольшему диаметру используемого прутка упругой клеммы. Продольный паз выполнен с торцевыми стенками с обеих сторон изолирующего упора и содержит не менее двух поперечных пазов, соединяющих его с боковой поверхностью для опирания на анкер рельсового скрепления и выполненных с возможностью размещения в них боковых ветвей упругой клеммы.
В процессе монтажа рельсового промежуточного скрепления изолирующий вкладыш размещают между головкой анкера и подошвой рельсы. Устанавливают упругую клемму. В рабочем состоянии рельсового скрепления прижимная ветвь упругой клеммы размещена в продольном пазу, а боковые ветви клеммы - в поперечных пазах. Вкладыш прижимает подошву рельсы к шпале упругим усилием клеммы, ограничивает боковое перемещение рельсы и изолирует ее от головки анкера.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: вкладыш изолирующий промежуточного рельсового скрепления, включающий опорные поверхности для контакта с головкой анкера, с верхней стороной и краем подошвы рельса, а также верхнюю поверхность, на которой выполнен продольный паз для размещения прижимной ветви упругой клеммы.
Выполнение опорной поверхности, контактирующей с головкой анкера, с клиновой скосом под углом 0<β<30° к горизонтальной плоскости, и с углом α=0-10° к вертикальной плоскости и необходимость увеличения конструктивной длины изолирующего упора для обеспечения его технологического перемещения вдоль рейки снижает технологичность изготовления изолирующего упора. Указанный клиновой скос создает несимметричные нагрузки изолирующего упора со стороны головки анкера, способствует повышению контактных напряжений и возможности потери устойчивости изолирующего упора в узле скрепления в продольном рельсовой колее направлении от колебаний путевой структуры при скоростном движении поездов.
Известен вкладыш боковой изолирующий рельсового скрепления по патенту Украины на изобретение №63615, МПК E01B 9/00, 9/30, дата подачи заявки 13.05.2003.
Вкладыш включает две противоположные стенки, контактирующие соответственно с краем подошвы рельса и с анкером, и выступ, контактирующий с верхней поверхностью подошвы рельсы и прижимающий подошву к шпале. В центральной части вкладыша выполнен паз с возможностью размещения в нем концов упругой клеммы. На нижней части выполнен дополнительный выступ с длиной, больше длины паза, но меньше длины вкладыша. Паз имеет дно, поверхность которого в положении окончательного монтажа скрепления расположена с зазором относительно концов клеммы.
В рабочем положении вкладыш размещен между головкой анкера и подошвой рельсы, две противоположные стенки вкладыша контактируют соответственно с краем подошвы рельсы и головкой анкера, выступ контактирует с верхней поверхностью подошвы рельсы, прижимная петля упругой клеммы опирается на верхнюю поверхность вкладыша, концы упругой клеммы размещены в пазу. В таком состоянии вкладыш изолирует рельсу от головки анкера, ограничивает боковое перемещение рельсы,, прижимает подошву рельсы к шпале упругим усилием клеммы.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: вкладыш изолирующий промежуточного рельсового скрепления, включающий опорные поверхности для контакта с головкой анкера, торцевым краем и верхней поверхностью подошвы рельсы, а также с верхнюю поверхность для контакта с прижимной петлей упругой клеммы.
При регулировании ширины рельсовой колеи путем подбора толщины вкладыша, расположенного между головкой анкера и краем подошвы рельса, прижимная петля упругой клеммы неизбежно будет смещаться от своего оптимального (расчетного) положение относительно вертикальной оси симметрии рельса, в результате чего уменьшается надежность скрепления рельсы со шпалой.
В качестве прототипа выбран вкладыш боковой изолирующий рельсового скрепления, известный по патенту Украины на изобретение №50016, МПК E01B 9/30, дата подачи заявки 16.03.2000.
Вкладыш боковой изолирующий рельсового скрепления с прутковой пружинной многопетлевой клеммой изолирует рельсу от анкера и ограничивает боковое перемещение рельсы. Вкладыш выполнен в виде призматического тела, образованного передней, задней и боковыми стенками, верхней и нижней поверхностями. Верхняя и нижняя поверхности выполнены наклонными в направлении от передней к задней стенке с возможностью взаимодействия верхней поверхности с прижимными элементами упругой клеммы, а нижней поверхности - с верхней поверхностью подошвы рельсы. Задняя стенка выполнена с возможностью взаимодействия с анкером рельсового скрепления, который закреплен в шпале. На нижней поверхности вдоль задней стенки выполнен выступ с возможностью его взаимодействия с краем подошвы рельсы. В центральной части вкладыша со стороны задней стенки имеется паз, выполненный с возможностью размещения в нем средней петли упругой клеммы.
В рабочем положении вкладыш расположен между анкером и подошвой рельсы. Задняя стенка контактирует с соответствующей поверхностью анкера. Нижняя поверхность вкладыша опирается на верхнюю поверхность подошвы рельсы. Выступ на нижней поверхности вкладыша упирается в край подошвы рельсы. Концевые участки упругой клеммы, как прижимные элементы упругой клеммы расположены на верхней поверхности вкладыша, средняя петля упругой клеммы размещена в пазу. В таком положении вкладыш изолирует рельсу от анкера, ограничивает боковое перемещение рельсы и прижимает рельсу к шпале упругим усилием клеммы.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, который выполнен в виде призматического тела, образованного передней, задней и боковыми стенками, верхней и нижней поверхностями, при этом верхняя и нижняя поверхности выполнены наклонными в направлении от передней к задней стенке с возможностью взаимодействия верхней поверхности с прижимными элементами упругой клеммы, а в нижний - с верхней поверхностью подошвы рельсы, задняя стенка выполнена с возможностью взаимодействия с анкером рельсового скрепления, на нижней поверхности вдоль задней стенки выполнен выступ с возможностью его взаимодействия с торцевым краем подошвы рельсы.
В процессе регулирования ширины рельсовой колеи путем подбора толщины вкладыша, расположенного между головкой анкера и краем подошвы рельсы, прижимная петля упругой клеммы смещается от своего оптимального (расчетного) положения относительно подошвы ы в результате чего уменьшается надежность скрепления рельсы со шпалой.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования вкладыша опорного изолирующего промежуточного рельсового скрепления, конструкция которого обеспечивает надежность скрепления рельсы со шпалой, за счет сохранения оптимального (расчетного) положения прижимной петли упругой клеммы относительно подошвы рельса при регулировании ширины рельсовой колеи.
Поставленная задача решается тем, что во вкладыше опорном изолирующем промежуточного рельсового скрепления, который выполнен в виде призматического тела, образованного передней, задней и боковыми стенками, верхней и нижней поверхностями, при этом верхняя и нижняя поверхности выполнены наклонными в направлении от передней к задней стенке с возможностью взаимодействия верхней поверхности с прижимными элементами упругой клеммы, а нижней поверхности - с верхней поверхностью подошвы рельсы, задняя стенка выполнена с возможностью взаимодействия с анкером рельсового скрепления, на нижней поверхности вдоль задней стенки выполнен выступ с возможностью его взаимодействия с торцевым краем подошвы рельсы, в соответствии с полезной моделью, на верхней поверхности вкладыша выполнена выемка для фиксации прижимной петли упругой клеммы в ее рабочем положении, а в теле вкладыша со стороны задней стенки выполнены углубления, расположенные симметрично относительно продольной оси вкладыша с возможностью свободного нефиксированного размещения в них концов упругой клеммы.
Указанные признаки в своей совокупности обеспечивают достижение технического результата - надежность скрепления рельсы со шпалой, за счет сохранения оптимального (расчетного) положения прижимной петли упругой клеммы относительно подошвы рельсы при регулировании ширины рельсовой колеи, то есть являются существенными признаками полезной модели.
При любом перемещении рельсы в боковом направлении на заданную величину (при регулировании ширины рельсового пути) путем подбора вкладыша с соответствующей толщиной выступа, размещенного между головкой анкера и краем подошвы рельсы, прижимная петля упругой клеммы всегда остается в одном положении относительно вертикальной оси симметрии рельсы - на расстоянии от вертикальной оси симметрии, которое является оптимальным (расчетным) для надежного скрепления рельсы со шпалой. Это обеспечивается фиксацией прижимной петли упругой клеммы в ее неизменном рабочем положении выемкой на верхней поверхности вкладыша и возможностью свободного нефиксированного размещения конечных прямолинейных участков упругой клеммы в углублениях, выполненных на задней стенке вкладыша, при изменении толщины указанного выступа вкладыша.
Целесообразно вдоль боковых стенок выполнить выступы с возможностью их зацепления с головкой анкера, что повышает надежность фиксации вкладыша в рельсовом скреплении в заданном положении.
Целесообразно выемку на верхней поверхности вкладыша выполнить симметричной относительно продольной оси вкладыша с длиной, меньшей ширины вкладыша. Такое исполнение обеспечивает надежную фиксацию упругой клеммы в ее рабочем положении, симметричную нагрузку вкладыша и равномерную передачу упругого усилия клеммы на подошву рельсы.
Целесообразно для прямолинейных участков рельсового пути глубину углублений на задних стенках и толщину выступов на нижних поверхностях вкладышей, предназначенных для внутренней и внешней сторон рельсы рельсового скрепления, выполнить одинаковыми, а для криволинейных участков рельсового пути глубину углублений на задней стенке вкладыша и толщину выступов на нижней поверхности вкладыша, предназначенного для внутренней стороны каждой рельсы рельсового пути, выполнить больше по сравнению с вкладышем, предназначенным для наружной стороны каждой рельсы рельсового пути. Указанное выполнение вкладышей обеспечивает возможность регулирования ширины рельсовой колеи как на прямолинейных, так и на криволинейных участках.
Ниже приводится описание заявляемого вкладыша опорного изолирующего промежуточного рельсового скрепления со ссылками на чертежи, на которых показано:
Фиг. 1 - Вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, поперечный разрез Α-A на фиг 3.
Фиг. 2 - вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, вид Б на фиг. 1 (вид сзади).
Фиг. 3 - вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, вид В на фиг. 1 (вид сверху).
Фиг. 4 - вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, рельсовое скрепление с вкладышем.
Фиг. 5 - вкладыш опорный изолирующий промежуточного рельсового скрепления, для внешней стороны рельсы криволинейного участка рельсового пути.
Фиг. 6 - Вкладыш изолирующий промежуточного рельсового скрепления, для внутренней стороны рельсы криволинейного участка рельсового пути.
Фиг. 7 - Вкладыш изолирующий промежуточного рельсового скрепления, схема регулирования ширины рельсовой колеи.
Вкладыш изолирующий промежуточного рельсового скрепления выполнен в виде призматического тела 1, образованного передней 2, задней 3 и боковыми стенками 4, верхней 5 и нижней 6 поверхностями. Задняя стенка 3 выполнена с возможностью взаимодействия с головкой 7 анкера рельсового скрепления. Верхняя 5 поверхность выполнена наклонной в направлении от передней 2 к задней 3 стенке с возможностью взаимодействия верхней поверхности 5 с прижимной петлей 8 упругой клеммы. Нижняя поверхность 6 также выполнена наклонной в направлении от передней 2 к задней 3 стенке с возможностью взаимодействия с верхней поверхностью 9 подошвы рельсы. На нижней поверхности 6 вдоль задней стенки 3 выполнен опорный выступ 10, совмещенный с задней стороны с задней стенкой 3, который имеет переднюю стенку 11 с возможностью ее упора в торцевой край 12 подошвы 9 рельсы.
На верхней поверхности 5 вкладыша выполнена выемка 13 для фиксации прижимной петли 8 упругой клеммы в ее рабочем положении. На задней стенке 3 вдоль боковых стенок 4 выполнены выступы 14 с возможностью их взаимодействия с боковыми стенками головки 7 анкера и углубление 15, симметричные относительно оси 16 вкладыша и выполнены с возможностью свободного размещения в них концов 17 упругой клеммы 8.
Выемка 13 на верхней поверхности 5 вкладыша имеет длину, меньше ширины вкладыша, и выполнена симметричной относительно оси 16 вкладыша.
Для прямолинейных участков рельсового пути глубина углублений 15 на задних стенках 3 и толщина выступов 10 на нижней поверхности 6 вкладышей, предназначенных для внутренней и внешней сторон рельсы, выполнены одинаковыми.
Для криволинейных участков рельсового пути глубина углублений 15 на задней стенке 3 и толщина выступов 10 на нижней поверхности 6 вкладышей, предназначенных для внутренней части пути, выполнены большими (фиг. 6) по сравнению с вкладышами, предназначенными для внешней стороны рельсового пути (фиг. 5).
Для устройства путевой структуры на прямолинейных участках используются опорные изолирующие вкладыши одинаковых размеров и конструкции, независимо от их расположения - в межрельсовых или внешних частях рельсового пути.
Для устройства путевой структуры на криволинейных участках пути используются специальные комплекты опорных изолирующих вкладышей в зависимости от радиуса кривизны железнодорожного пути в соответственно нормативными допусками правил и условий технической эксплуатации скоростных магистралей, а также на криволинейных участках пути с малыми радиусами кривизны в сложных условиях работы, например, в горных районах, на промышленных предприятиях, портовых и других объектах. Так, для устройства путевой структуры с изменением ширины колеи от номинальной до расширенной на 20 мм используется специальный комплект опорных изолирующих вкладышей примерно из 20 пар в соответствии с рабочим проектом сборки и укладки рельсового пути на криволинейных участках.
В состав промежуточного рельсового скрепления каждой из двух рельсов рельсовой колеи относится индивидуальная пара внешних (фиг. 5) и внутренних (фиг. 6) опорных изолирующих вкладышей с различной толщиной выступов 10 и с разной глубиной углублений 15 в соответствии с величиной изменения ширины колеи. Уменьшение толщины выступа 10 внешнего вкладыша равно увеличению толщины выступа 10 внутреннего вкладыша, и однозначно определяет перемещение одной из двух рельс и увеличения ширины колеи на заданную величину. При необходимости, другая из двух рельс рельсовой колеи также перемещается в сторону увеличения размера ширины колеи. Уменьшение размера ширины рельсовой колеи выполняется в соответствии с изложенным выше, но для этого толщина выступов 10 внешних вкладышей (фиг. 5) увеличивается, а толщина выступов 10 внутренних (фиг. 6) вкладышей уменьшается, при этом соответствующая рельса рельсового скрепления перемещается в сторону уменьшения ширины рельсовой колеи. При этом, соответственно, увеличивается размер углублений 15 и толщина опорного выступа 10 внешнего вкладыша и уменьшается размер углублений 15 и толщина опорного выступа 10 внутреннего вкладыша.
Вкладыши, как для прямолинейных, так и для криволинейных участков рельсового пути, имеют следующую особенность:
- суммарная толщина опорных выступов 10 внешнего и внутреннего вкладышей вдоль шпалы рельсового пути остается неизменной как в отдельном рельсовом скреплении, так и в двух смежных рельсовых скреплениях;
- размер между вертикальной осью 18 выемки 13 на верхней поверхности 5 вкладыша и передней стенкой 11 опорного выступа 10 на нижней поверхности 6 остается неизменным для всех комплектов и типоразмеров вкладышей.
В процессе монтажа рельсового скрепления опорный изолирующий вкладыш размещают между головкой 7 анкера и подошвой рельсы. При этом задняя стенка 3 контактирует с соответствующей поверхностью головки 7 анкера. Выступы 14 вкладыша контактируют с боковыми стенками головки 7 анкера. Нижняя поверхность 6 опирается на верхнюю поверхность 9 подошвы рельсы. Опорный выступ 10. вкладыша передней стенкой 11 упирается в торцевой край 12 подошвы рельсы.
С помощью рычажного монтажного устройства устанавливают упругую клемму в ее фиксированное рабочее положение, в котором носик 10 прижимной петли 8 размещен в выемке 13 на верхней поверхности 5 вкладыша. В таком положении опорный изолирующий вкладыш прижимает подошву рельсы к шпале упругим усилием клеммы, ограничивает боковое перемещение рельсы и изолирует ее от головки 7 анкера. Выступы 14 вкладыша зацепляются за боковые стенки головки 7 анкера для предотвращения продольного перемещения вкладыша относительно анкера в процессе монтажа и эксплуатации.
На фиг. 7 показана схема регулирования ширины рельсовой колеи в промежуточном рельсовом скреплении с использованием заявляемого вкладыша. В рабочем положении элементов промежуточного рельсового скрепления прижимная петля 8 упругой клеммы прижимает подошву 19 рельсы 20 к подрельсовой площадке 21 шпалы через вкладыш 22 или 23, который установлен между головкой 7 анкера и торцевым краем 12 подошвы 19 рельсы 20. Концевые прямолинейные участки 17 упругой клеммы расположены в пазах 24 головки 7. Прижимная петля 8 упругой клеммы находится в оптимальном (расчетном) положении относительно вертикальной оси симметрии 25 рельсы 20, обеспечивающим эффективный прижим подошвы 19 к подрельсовой площадке 21. Перемещение рельсы 20 в боковом направлении на заданную величину Δ (регулировка ширины рельсовой колеи) выполняют путем подбора вкладышей с соответствующей толщиной выступов 10, которые размещают между головкой 7 анкера и торцевым краем 12 подошвы 19 рельсы 20. При этом важно, чтобы при любом боковом перемещении рельсы 20 прижимная петля 8 упругой клеммы оставалась в оптимальном (расчетном) положении относительно вертикальной оси симметрии 25 рейки 20. Как видно из схемы, приведенной на фиг. 7, при боковом перемещении рейки 20 на величину Δ прижимная петля 8 упругой клеммы остается в неизменном положении относительно вертикальной оси симметрии 25 рельсы 20 - на расстоянии L от вертикальной оси симметрии 25 рельсы 20 и расстоянии I от торцевого края 12 подошвы 19 рельсы 20 которые являются оптимальными (расчетными). Это обеспечивается фиксацией прижимной петли 8 упругой клеммы в ее рабочем положении выемкой 13 вкладыша и возможностью свободного перемещения конечных прямолинейных участков 17 упругой клеммы в пазах 24 головки 7 анкера и в углублениях 15 вкладыша при изменении ширины рельсовой колеи.