КЛЕММА 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 21499 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 90о 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 (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, кроме того, площадь контакта приложения усилия к подошве рельса свободными концами недостаточна для устранения эффектов концентрации напряженности и механического износа в месте контакта.
Наиболее близким аналогом патентуемой полезной модели является 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.
Как видно в предшествующем уровне техники в конструкции одной клеммы предусмотрены либо уплощения на прижимных участках свободных концов клемм, либо уплощения на внутренних ветвях клеммы, входящие в контакт с головкой шурупа рельсового скрепления. К тому же верхняя точка петлевого среднего участка у известных клемм расположена, как правило, ниже верхних точек промежуточных петлевых участков, что связано с геометрией узла скрепления.
Техническая проблема состоит в недостаточной площади контакта свободных концов, а также петлевой части с прикрепителем, а также выходе из строя (изломе свободных концов) по причине создания концентрации напряжения на участках мест перегиба свободных концов.
Техническим результатом патентуемой полезной модели является повышение площади контакта элементов скрепления, за счет чего обеспечивается снижение концентрации напряжения в местах контакта свободных концов и петлевой части с другими деталями узла рельсового скрепления и повышение сопротивления разноименным нагрузкам при прохождении транспортного средства по рельсовому пути с узлом рельсового скрепления, содержащим заявленную клемму, также за счет геометрии клеммы обеспечивается снятие напряжения в участках перегиба клеммы. За счет сказанного повышается надежность клеммы и срок ее службы.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции клеммы 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, при этом верхние точки промежуточных ветвей в ненагруженном состоянии расположены выше верхней точки среднего участка на 0,5-4 мм, 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, заостренные со стороны среднего участка и закругленные со стороны опорных участков, а прижимные свободные концы содержат контактные уплощенные участки в нижней части.
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 с незначительной разницей позволяет обеспечить заданное усилие прижатие и прогиб центральной петли. При этом в конструкции клеммы предусмотрены уплощения на верхней части внутренних ветвей, позволяющие увеличить площадь опирания и контактной поверхности с головкой шурупа, что обеспечивает продольное сопротивление смещению при движении транспортного средства по рельсам, а за счет закругления со стороны опорных участков клеммы и за счет заострения со стороны среднего участка задается направляющая для позиционирования головки шурупа относительно петлевой части клеммы. 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, за счет чего в совокупности с плоской поверхностью прижимной части свободных концов уменьшается точечное напряжение, возникающее при контакте прижимной поверхности с рельсом. При этом увеличение площади контакта замкнутой части клеммы повышает силу взаимодействия с рельсом, что в свою очередь повышает надежность удерживания клеммой рельса при его колебаниях при движении по нему состава.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 – вид клеммы рельсового скрепления сверху.
Фиг. 2 – вид клеммы рельсового скрепления сбоку.
Фиг. 3 – вид клеммы со стороны прижимных концов.
Клемма рельсового скрепления выполнена из стального прутка и содержит несколько петлевых участков.
Средний участок 1 клеммы, предназначенный для опоры головки шурупа и прижатия элементов скрепления, выполнен в виде петли с радиусом 10-12°. 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. Прижимные свободные концы 6 и 7 обращены друг к другу 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 выше верхней точки среднего участка примерно на одном уровне с разницей, составляющей 0,5-4 мм. 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.
Внутренние ветви 4 и 5 имеют в верхней части уплощенные удлиненные площадки 10 и 11, соответственно. Площадки 10 и 11 выполнены заостренными со стороны среднего участка 1 и закругленными со стороны опорных участков 2 и 3.
Прижимные свободные концы 6 и 7 содержат контактные уплощенные участки 12 и 13 в нижней части, контактирующей с подошвой рельса в рабочем положении.
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 примерно 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 (скругленный и заостренные концы площадки) создавая направление для точного позиционирования головки шурупа относительно петлевой части клеммы.