БАЛКА УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ СХОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к средствам обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте, а именно к устройствам контроля схода подвижного состава (УКСПС).
Технический уровень заявляемой полезной модели известен из устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), содержащего датчики, установленные в стойках на платформе. Платформой для всех датчиков служит шпала. Крепления датчиков к шпале осуществляется штырями и прижимными планками (патент РФ №2279369). Недостаток данного решения - ограниченная область использования деревянных шпал при возрастающем применении железнодорожного пути на железобетонных шпалах.
Известен УКСПС, представляющее собой платформу с датчиками. Платформа расположена в межшпальном пространстве - между шпалами, которая крепится к шпале скобами, прижимными планками в виде горизонтальных консолей, гайками и выполнена из токонепроводящего и влагостойкого материала (патент РФ на полезную модель №83473).
Недостаток данной платформы заключается в том, что платформа выполнена в виде единого бруса из токонепроводящего и влагостойкого материала, который не конкретизирован какой-либо характеристикой, напрямую или опосредовано указывающей на стойкость платформы к эксплуатационным вибрационным нагрузкам, что не исключает разрушение платформы, приводящего к ложному срабатыванию УКСПС.
Известно техническое решение в виде платформы наборной диэлектрической для устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), выполненной из токонепроводящего и влагостойкого материала с возможностью крепления к шпалам, выполненной в виде плоской виброударостойкой балки, состоящей из отдельных плоских элементов, соединенных между собой с ограниченной подвижностью болтовыми соединениями, отдельные плоские элементы уложены в четное количество слоев внахлест по 2 плоских элемента в одном слое. Кроме того, ширина платформы 120-160 мм, высота 20-100 мм, длина не менее 2700 мм, плоские элементы выполнены из материала, аналогичного по физико-механическим свойствам стеклотекстолиту, плоские элементы имеют различную геометрическую форму и соединены в слое с зазором не более 4,0 мм, стыки плоских элементов в слое расположены между датчиками устройства контроля схода подвижного состава, стыки плоских элементов в каждом последующем слое не совпадают по месту расположения со стыками плоских элементов в предыдущем слое, количество слоев составляет 2 или 4 слоя, которые имеют подвижность между собой в рамках зазора между болтом и отверстием в плоском элементе при усилиях, превышающих силу трения между слоями, обеспеченную усилием затяжки болтов, температура эксплуатации платформы от -60 до +80°С (патент РФ на полезную модель №177016).
Недостатком данной платформы является наличие вертикальных зазоров в стыке двух плоских элементов в каждом слое, что не исключает накопление в зазоре и между слоями дождевой или талой воды, замерзающей при переходе температуры окружающей в диапазон минусовых температур, и приводящей к деформации платформы из-за увеличения объема при льдообразовании. Как следствие, стойкость платформы к вибрационным и ударным нагрузкам снижается, а циклические деформации платформы в виде изгибов создают дефектообразующие напряжения в датчиках УКСПС, приводящих к разрушению, вызывающего ложное срабатывание устройства.
Задачей заявляемой балки для установки УКСПС является повышение надежности работы УКСПС.
В процессе решения задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении прочности и ресурса балки УКСПС.
Технический результат достигается балкой устройства контроля схода подвижного состава, характеризующейся тем, что имеет профиль прямоугольного сечения длиной не менее 2660 мм, толщиной 28-36 мм, шириной 135-155 мм, выполненной из стеклопластика, содержащего стеклоткань 50-80% по массе, слои стеклоткани располагаются по толщине балки и скреплены между собой полимерным связующим.
Длина балки не менее 2660 мм определяется длинной датчиков УКСПС и длинной крепежных элементов - кронштейнов, которыми датчики крепятся к балке. Профиль балки имеет ширину 135-155 мм. Расстояние между осями шпал составляет порядка 420 мм, при этом шпалы имеют ширину 250 мм, а ширина межшпального пространство составляет примерно 170 мм, в связи с чем ширина балки по максимальной величине ограничивается шириной межшпального пространства и наличием зазора между балкой и шпалой, а по минимальной величине шириной кронштейнов - крепежных элементов датчиков. Величина диапазона значений толщины балки 28-36 мм определялась из условия сохранения прочности в диапазоне значений ширины 135-155 мм. При этом выполнение балки в виде профиля простой прямоугольной формы, позволяет повысить надежность и прочность балки, так как в этом случае будут отсутствовать концентраторы напряжений, которые возникают в зонах сопряжения формообразующих элементов-ребер жесткости, галтелей, углублений и подобных сопряжений.
Выполнение балки из стеклопластика обусловлено тем, что такой материал обладает уникальным комплексом свойств: легкий, прочный, упругий, высокое электросопротивление (диэлектрик), немагнитный, стойкий к механическим и климатическим воздействиям. Такой материал состоит из двух основных компонентов - армирующего наполнителя и связующей матрицы. Армирующий наполнитель представляет собой стеклоткань, уложенную послойно. Преимущество балки из стеклопластика, упрочненного стеклотканью в том, что если в одном из слоев происходит разрыв волокна или образуется расслоение, то рост трещины и расслоения прекращается на очередном слое армирующего наполнителя, при этом сама балка будет сохранять свои функциональные свойства, что позволяет предотвратить разрушение установленных на ней датчиков УКСПС и, тем самым, исключить ложное срабатывание УКСПС и повысить срок его службы в целом. Так как, в основном, нагрузка на балку направлена вертикально вниз или горизонтально, то слои стеклоткани располагают горизонтально по толщине балки. Если произойдет расслоение материала, то благодаря болтовым соединениям, крепящим кронштейны датчиков к балке, балка сохранит свою функциональную целостность.
Стеклопластик, применяемый для изготовления балки УКСПС, представляет собой диэлектрический слоистый композиционный материал, упрочненный стеклотканью, и получаемый такими технологиями, как прямое прессование, автоклавное формование, пропитка под давлением или под вакуумом, вакуумная инфузия, пултрузия. Именно такие технологии позволяют получить стеклопластик со степенью наполнения стеклотканью 50-80% по массе, обеспечивающий максимальные прочностные свойства, а также позволяют получить профиль прямоугольного сечения без применения сложной технологической оснастки. В качестве связующей матрицы, которая скрепляет слои стеклоткани и придает форму, как правило, используются реактопласты на основе эпоксидных, фенолформальдегидных, полиэфирных смол и их комбинаций, и термопласты типа полиэтилена, полипропилена, полиамида и подобные. Реактопласты и термопласты являются диэлектриками и имеют высокое электрическое сопротивление. Стеклопластики обладают высокой прочностью на растяжение и изгиб сопоставимой с прочностью стали. Ресурс изделий из пластиков, армированных стеклотканью, составляет более 20 лет.
В результате проведения конструкторских и технологических работ разработана конструкторско-технологическая документация, обеспечивающая производство устройства контроля схода подвижного состава с балкой из стеклопластика. Получены положительные результаты испытаний произведенных образцов балки.