РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ

Область техники
Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути и может быть использована для крепления рельсов к подрельсовым основаниям, в частности шпалам.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны рельсовые скрепления, содержащие подкладку подрельсовую (далее - подкладка), выполненную цельной деталью, преимущественно, из высокопрочного полиамида со стеклонаполнением. Подкладка содержит основание, на котором сформированы два подклеммных и один подрельсовый участки. Подрельсовый участок расположен между подклеммными участками и ограничен двумя центральными поперечными выступами, ограничивающими боковые перемещения рельса и прокладки, расположенной непосредственно под подошвой рельса и выполняющей функцию амортизатора, гасящего вибрации. На подклеммных участках размещены пружинные клеммы, прижимающие подошву рельса через прокладку к подкладке. Подкладка подрельсовая соединена со шпалой посредством крепежных элементов, прижимающих пружинные клеммы к упомянутой подкладке, при этом между головками крепежных элементов и пружинными клеммами установлены шайбы.
Вышеописанные рельсовые скрепления известны из RU 99490, МПК E01B 9/54, E01B 9/02, публ. 20.11.2010, фиг. 5, 6; RU 103365, кл. E01B 9/48, публ. 10.04.2011. При этом они содержат пружинные клеммы, выполненные В-образной формы. Известные технические решения имеют относительно простую и технологичную при сборке конструкцию, обеспечивающую проектно заданное позиционирование пружинных клемм и крепежных элементов в рельсовом скреплении. Однако, в вышеописанных рельсовых скреплениях В-образная клемма предназначена для железобетонных шпал с межцентровым расстоянием крепежных элементов в постели шпалы, составляющим 230 мм. Для железобетонных шпал с межцентровым расстоянием крепежных элементов в постели шпалы, составляющим 310 мм, вышеупомянутая В-образная клемма не подходит, поскольку она не сможет обеспечить необходимое усилие прижатия подошвы рельса.
В качестве ближайшего аналога принято рельсовое скрепление, известное из RU 142970, МПК E01B 9/00, публ. 10.07.2014. Каждый подклеммный участок подкладки подрельсовой снабжен опорным выступом, расположенным рядом с периферийным участком основания подкладки подрельсовой. В каждом подклеммном участке сформированы два углубления, в которых установлены ветви пружинной клеммы, приближенной в плане к Ω-образной форме с прямолинейным нарельсовым участком, при этом упомянутые углубления выполнены в опорном выступе с заходом на ступенеобразно приподнятый вверх периферийный участок основания подкладки подрельсовой.
Вышеописанное рельсовое скрепление характеризуется эксплуатационной надежностью при использовании на прямолинейных участках рельсового пути, в том числе с межцентровым расстоянием крепежных элементов в постели шпалы, составляющим 310 мм. Недостатки вышеописанной конструкции могут проявляться в кривых участках малого радиуса рельсового пути и могут быть выражены в истирании подошвой рельса центральных поперечных выступов подкладки подрельсовой.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели направлена на разработку надежного рельсового скрепления, сохраняющего проектную ширину колеи на прямолинейных и кривых участках малого радиуса рельсового пути.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности рельсового скрепления.
Указанный технический результат достигается в конструкции рельсового скрепления, содержащего подкладку подрельсовую, выполненную из композитного материала цельной деталью с основанием, два противоположных периферийных участка которого выполнены ступенеобразно приподнятыми вверх, а на упомянутом основании расположены два центральных поперечных выступа, ограничивающих подрельсовый участок, с противоположных сторон которого расположены подклеммные участки, на которых размещены пружинные клеммы, прижимающие подошву рельса к упомянутой подкладке подрельсовой, упомянутые пружинные клеммы в плане имеют форму, приближенную к Ω-образной с прямолинейным нарельсовым участком, согласно полезной модели, подкладка подрельсовая снабжена металлической пластиной, неразъемно соединенной с наружной стороны подрельсового участка с основанием и центральными поперечными выступами, при этом упомянутая пластина снабжена локальными выступами, внедренными в тело подкладки.
Металлическая пластина может быть выполнена П-образным профилем и направлена открытой зоной вверх.
Каждый из подклеммных участков может быть снабжен опорным выступом, расположенным рядом с периферийным участком основания подкладки подрельсовой, при этом в упомянутом опорном выступе выполнены два углубления с заходом на ступенеобразно приподнятый вверх периферийный участок основания подкладки подрельсовой для установки ветвей пружинной клеммы.
Пружинные клеммы прижаты к подкладке подрельсовой посредством крепежных элементов, соединяющих подкладку подрельсовую со шпалой, при этом между головкой крепежного элемента и пружинной клеммой размещена электроизоляционная шайба.
В продольном сечении подкладки подрельсовой ступенеобразно приподнятые вверх периферийные участки основания выполнены Г -образной формы.
Каждый подклеммный участок может быть снабжен, по меньшей мере, двумя ребрами жесткости, соединяющими центральный поперечный выступ с основанием подкладки и ограничивающими смещение пружинной клеммы в направлении к подрельсовому участку.
Совокупность признаков заявляемой полезной модели находится в причинно-следственной взаимосвязи с достигаемым техническим результатом и представлена в независимом пункте формулы полезной модели.
Краткое описание поясняющих фигур
фиг. 1 - изображено предлагаемое рельсовое скрепление (общий вид);
фиг. 2 - изображена взрыв-схема фиг. 1;
фиг. 3 - изображено сечение A-A фигуры 1;
фиг. 4 - изображена подкладка подрельсовая (общий вид);
фиг. 5- изображен вид B на фигуру 3;
фиг. 6 - изображен вид C на фигуру 5;
фиг. 7 - изображена пружинная клемма (общий вид);
фиг. 8 - изображена электроизоляционная шайба.
На вышеуказанных фигурах представлены:
1 - подкладка подрельсовая;
2 - шпала;
2а - периферийный участок постели шпалы;
2b - верхний участок шпалы;
3 - крепежный элемент;
3a - гайка;
4 - пружинная клемма;
4a - концевой участок;
4b - нарельсовый участок;
4c - боковой участок;
4d - промежуточный участок;
5 - рельс;
5а - подошва рельса;
6 - основание подкладки подрельсовой;
7 - подклеммный участок;
8 - подрельсовый участок;
9 - центральный поперечный выступ;
10 - подрельсовая прокладка;
11 - периферийный участок основания подкладки;
11a - верхняя площадка;
12 - краевой выступ;
13 - опорный выступ;
14 - подклеммный выступ;
15 - отверстие;
16 - ребро жесткости;
17 - углубление;
18 - металлическая пластина;
19 - выступы;
20 - шайба;
20a - электроизоляционный элемент шайбы;
20b - опорная пластина шайбы;
L - продольная ось подкладки подрельсовой 1;
W - продольная ось шпалы 2;
N - постель шпалы 2;
Z - наружная сторона подкладки 1.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели, соответственно, фигуры и подробное описание рельсового скрепления носит иллюстративный, но не ограничительный характер.
Лучший вариант осуществления полезной модели
Рельсовое скрепление (см. фиг. 1, 2, 3) содержит: подкладку 1 подрельсовую (далее - подкладку), соединенную со шпалой 2 посредством, по меньшей мере, двух крепежных элементов 3; две пружинные клеммы 4, прижимающие подошву 5а рельса 5 к подкладке 1.
Подкладка 1 (см. фиг. 4, 5, 6) предназначена для восприятия и гашения динамических нагрузок при движении подвижного состава, в том числе и высокоскоростного, особенно в кривых участках малого радиуса рельсового пути. Подкладка 1 выполнена цельной деталью с основанием 6, на котором сформированы два подклеммных 7 и один подрельсовый 8 участки. Подрельсовый участок 8 расположен между подклеммными участками 7 и ограничен с двух сторон центральными поперечными выступами 9, расположенными на основании 6. Подошва 5a рельса 5 установлена на вышеупомянутом подрельсовом участке 8, при этом между подошвой 5a рельса 5 и подкладкой 1 может быть установлена прокладка 10, выполняющая функцию амортизатора, гасящего вибрации. Центральные поперечные выступы 9 ограничивают смещения подошвы 5a рельса 5 и прокладки 10 вдоль продольной оси L подкладки 1 и продольной оси W шпалы 2.
Два противоположных периферийных участка 11 основания 6 подкладки 1 выполнены ступенеобразно приподнятыми вверх с образованием верхних площадок 11a. Следует отметить, что упомянутые периферийные участки 11 являются также
периферийными частями подклеммных участков 7. В продольном сечении подкладки 1 (вдоль продольной оси L) ступенеобразно приподнятые вверх периферийные участки 11 основания 6 выполнены Г-образной формы. В конструкции верхнего строения железнодорожного пути периферийные участки 11 сопрягаются с ответными по форме периферийными участками 2a углубленной постели N шпалы 2, при этом верхняя площадка Па периферийных участков 11 накладывается сверху на верхний участок 2b шпалы 2, расположенный рядом с ее постелью N. Таким образом, приподнятые вверх периферийные участки 11 предохраняют постель N шпалы 2 от разрушения под воздействием концевых участков 4a ветвей пружинных клемм 4. Сохранение постели N и верхнего участка 2b шпалы 2 повышает надежность рельсового скрепления и позволяет увеличить усилие прижатия пружинных клемм 4 к подошве 5a рельса 5.
На верхних площадках 11а периферийных участков 11 основания 6 расположены краевые выступы 12, ограничивающие смещение пружинных клемм 4, в частности препятствующие смещению концевых участков 4a ветвей 12 пружинных клемм 4 вдоль упомянутой продольной оси L подкладки 1 и продольной оси W шпалы 2. Краевые выступы 12 позволяют предотвратить перекос пружинных клемм 4 в период эксплуатации рельсового скрепления. Краевые выступы 12 в продольном сечении подкладки 1 (вдоль продольной оси L) со стороны расположения пружинных клемм 4 могут быть выполнены вогнутыми по радиусу, что обеспечивает максимальную площадь их контакта с концевыми участками 4a пружинных клемм 4.
Не исключается возможность выполнения краевых выступов 12 на каждом подклеммном участке 7 в виде единого цельного элемента, расположенного поперек продольной оси L.
Каждый из подклеммных участков 7 содержит: опорный 13 и подклеммный 14 выступы, между которыми в основании 6 выполнено отверстие 15, в котором установлен ранее упомянутый крепежный элемент 3; по меньшей мере, два ребра жесткости 16; два углубления 17, в которых установлены ветви пружинной клеммы 4.
Ребра жесткости 16 соединены с центральным поперечным выступом 9 и с основанием 6 подкладки 1, что повышает жесткость последней и увеличивает прочность центральных поперечных выступов 9. Кроме того, упомянутые ребра жесткости 16 выполняют функцию ограничителей, а именно, ограничивают смещение пружинных клемм 4 вдоль продольной оси L в направлении к подрельсовому участку 8.
В каждом подклеммном участке 7 опорный выступ 13 расположен рядом со ступенеобразно приподнятым вверх периферийным участком 11 основания 6 подкладки 1 и соединен с ним, а два углубления 17 выполнены в упомянутом опорном выступе 13 с заходом на ступенеобразно приподнятый вверх периферийный участок 11 основания 6 подкладки 1. В каждом подклеммном участке 7 углубления 17 выполнены в плане зеркально симметричной формы и направлены концевыми участками к противоположным удлиненным сторонам основания 6 подкладки 1. В конкретном примере исполнения концевые участки углублений направлены к краевым выступам 12. Форма углублений 17 практически повторяет форму ответных участков ветвей пружинных клемм 4. В рельсовом скреплении ветви пружинных клемм 4 установлены в вышеописанных углублениях 17, что позволяет уменьшить удельное давление пружинных клемм 4 на подкладку 1 за счет большей площади их взаимного сопряжения (прилегания) с подклеммными участками 7, предотвращает смещение пружинных клемм 4 в поперечном направлении (поперек продольной оси L), в том числе при затяжке крепежных элементов 3, повышает точность позиционирования упомянутых пружинных клемм 4 в процессе сборки рельсового скрепления.
Подкладка 1 со всеми вышеперечисленными элементами и участками может быть выполнена по существующей отработанной технологии методом литья под давлением из высокопрочного композитного материала, например, полиамид-6 со стеклонаполнением либо с минералонаполнением, или другого материала с аналогичными характеристиками.
С наружной стороны Z подкладки 1 размещена металлическая пластина 18 (далее - пластина), неразъемно соединенная с основанием 6 подрельсового участка 8 и центральными поперечными выступами 9. Пластина 18 содержит локальные выступы 19, внедренные в тело подкладки 1, что повышает надежность их соединения. В конкретном примере исполнения пластина 18, как и выступы 19, внедрена в тело подкладки 1. Также пластина выполнена изогнутой с образованием П-образного профиля поперечного сечения и направлена открытой зоной вверх.
В случае недостаточного усилия затяжки крепежных элементов 9, а значит и недостаточного прижатия пружинными клеммами 11 подошвы 6a рельса 2 к подкладке 1 и шпале 10, упомянутая подошва 6a может скользить по центральным поперечным выступам 3. Наличие вышеописанной металлической пластины 18 минимизирует возможность истирания центральных поперечных выступов 3 подошвой 6а рельса 6, что повышает эксплуатационную надежность подкладки 1 и рельсового скрепления в целом, так как сохраняется проектная ширина колеи на прямолинейных участках и кривых участках малого радиуса рельсового пути.
Для снижения массы подкладки 1 с внутренней ее стороны могут быть сформированы выемки, образующие ячеистую структуру.
Каждая из вышеупомянутых пружинных клемм 4 (см. фиг.7) выполнена единой цельной деталью и приближена в плане к Ω-образной форме. В частном случае исполнения каждая пружинная клемма 4 образована прямолинейным нарельсовым участком 4b, с противоположных сторон которого простираются две ветви, выполненные зеркально симметричной формы относительно продольной оси S. Ветви пружинной клеммы 4 образованы боковыми участками 4c, продолжением которых являются промежуточные участки 4d, заканчивающиеся ранее упомянутыми концевыми участками 4a. Нарельсовый участок 4а расположен горизонтально и переходит по радиусам скругления в дугообразно изогнутые вверх боковые участки 4c, которые переходят по радиусам скругления в промежуточные участки 4d, приближенные по форме к прямолинейным и переходящие по радиусам скругления в концевые участки 4a, направленные в противоположные стороны, при этом нарельсовый участок 4b может быть расположен выше промежуточных участков 4c. Нарельсовый 4b и боковые 4c участки пружинной клеммы 4 образуют петлеобразную часть, охватывающую центральный поперечный выступ 9.
Пружинные клеммы 4 выполнены из прутка прочного и упругого материала, в частности из стали, по существующей отработанной технологии способом гибки. В конкретном примере исполнения пруток выполнен круглым поперечным сечением.
Вышеописанная конструкция пружинных клемм 4 обеспечивает надежную передачу усилия затяжки крепежных элементов 3 на подошву 5a рельса 5 и надежное прижатие упомянутой подошвы 5a к основанию 6 подкладки 1. Кроме того, пружинные клеммы 4 компенсируют упругие деформации элементов рельсового скрепления, которые возникают под воздействием веса подвижного состава. Пружинные клеммы 4 могут быть использованы в рельсовом скреплении с межцентровым расстоянием крепежных элементов 3 в постели N шпалы 2, составляющим 310 мм.
Крепежные элементы 3 могут представлять собой путевые болты или шурупы, или другие аналогичные устройства, выполняющие такую же функцию с аналогичным результатом. Крепежные элементы 3 могут быть снабжены головками или гайками 3a. Между головкой или гайкой 3a крепежного элемента 3 и пружинной клеммой 4 размещена шайба 20. Усилие затяжки крепежных элементов 3 передаются через шайбы 20 на пружинные клеммы 4.
В частном случае исполнения шайба 20 выполнена электроизоляционной (см. фиг. 8). Шайба 20 содержит электроизоляционный элемент 20a и две металлические пластины 21b. Выполнение электроизоляционной шайбы 20 в виде «пакета»: металлическая опорная пластина 21b - электроизоляционный элемент 20а - металлическая опорная пластина 21b, позволяет создать прочную конструкцию, которая воспринимает высокие нагрузки в рельсовом скреплении и одновременно исключает электрическую связь между крепежным элементом 3, пружинной клеммой 4 и рельсом 5, что повышает безопасность грузопассажирских перевозок. Не исключается выполнение электроизоляционной шайбы 20 другой конструкции, но при этом выполняющей аналогичную функцию.
Вышеописанное рельсовое скрепление характеризуется эксплуатационной надежностью, как на прямолинейных участках, так и кривых участках малого радиуса рельсового пути, поскольку исключается возможность истирания центральных поперечных выступов 9 подошвой 5a рельса 5, и, таким образом, сохраняется ширина колеи.