ТУПАЯ КРЕСТОВИНА ДЛЯ ГЛУХОГО ПЕРЕСЕЧЕНИЯ
BLUNT CROSSPIECE FOR DEAD CROSSING

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям пересечений рельсовых путей.
Известна тупая крестовина для глухого пересечения (С.В.Амелин. Соединения и пересечения рельсовых путей. М.: Трансжелдориздат, 1957 г., стр.217-218, рис.204.), содержащая желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, а также зону перекатывания колес с усовиков на сердечники. Крестовина собрана из рельсовых рубок, связанных между собой болтами через вкладыши.
Форма поверхностей катания головок рельсов и их расположение в одном уровне на всей длине крестовины не в полной мере отвечает требованиям рационального распределения нагрузок между усовиками и сердечниками в зоне перекатывания, что приводит к ускоренному износу сердечников крестовин в этой зоне, а ослабление затяжки болтов под действием вибраций, передаваемых на путь колесами подвижного состава, создает реальные предпосылки к отказам в работе конструкции из-за нарушения связей между отдельными ее несущими элементами. Поэтому главными недостатками сборнорельсовых крестовин является их невысокая износостойкость и надежность в работе.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция тупой крестовины для глухого пересечения (RU 84852, Е01В 7/10, 2009 г.), содержащая желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, снабженных поверхностями катания с поперечными уклонами, равными уклонам типового профиля колес, зону перекатывания колес с усовиков на сердечники, в которой усовики выполнены с возвышением относительно сердечников, а отвод этого возвышения до уровня головок путевых рельсов выполнен в пределах вылетов крестовины. Данная конструкция в сравнении со сборнорельсовой не отличается многодетальностью и не содержит резьбовых соединений, которые под действием вибраций могут приводить к ослаблению связей между элементами крестовины. Поэтому можно утверждать, что цельнолитая крестовина обладает большей устойчивостью и надежностью в работе, чем сборная. Кроме того, ее преимущество заключается в том, что в литейной модели поверхностям катания усовиков и сердечников крестовины можно придать практически любую форму. В частности, в конструкции прототипа эти поверхности выполнены с поперечными уклонами, равными уклонам типового профиля колес подвижного состава, обращающегося по крестовине. Такое соответствие уклонов поверхностей катания колес и крестовины позволяет обеспечить максимальные площади взаимодействия колес с крестовинами, и тем самым свести к минимуму контактные напряжения во взаимодействующих элементах, а следовательно, и интенсивность износа металла в контактных зонах колес с усовиками и сердечниками.
Недостаток конструкций, выявленный в результате испытаний ее опытных образцов, заключается в том, что в процессе ее эксплуатации на поверхностях катания крестовины развивается волнообразный износ, который является источником колебаний и вибраций подрессоренных и неподрессоренных масс подвижного состава и ускоряет износ как самой крестовины, так и примыкающих к ней путевых рельсов.
При разработке изобретения решалась задача повышения срока службы тупой крестовины.
Технический результат достигается тем, что в тупой крестовине для глухого пересечения, содержащей желобы, образованные боковыми рабочими кантами усовиков и сердечников, имеющих поверхности катания с поперечными уклонами, равными уклонам типового профиля колес, зону перекатывания колес с усовиков на сердечники, в которой усовики выполнены с возвышением относительно сердечников, а отвод этого возвышения до уровня головок путевых рельсов выполнен в пределах вылетов крестовины, продольный профиль возвышения усовиков дополнен фигурой в форме симметричной трапеции с основанием, соединяющим границы зоны перекатывания с верхней горизонтальной стороной, соответствующей расстоянию между концами сердечников и высотой, равной допуску на вертикальный износ крестовины.
Суть технического решения раскрывается с помощью чертежа предлагаемой конструкции крестовины в плане - «а» и продольного профиля «б» возвышения ее поверхностей катания.
Тупая крестовина для глухого пересечения содержит сердечники 1, 2, усовики 3, 4, 5, 6 и желобы 7, 8, ограниченные боковыми рабочими кантами 9, 10 усовиков 3, 4 и сердечников 1, 2, а также вылеты 11, 12, предназначенные для соединения крестовины концами 13, 14 с примыкающими к ней путевыми рельсами (на чертеже не показаны). В пределах зоны L перекатывания колес 15 с сердечников 1, 2 на усовики 3, 4 площадки 16 опирания колес на поверхности катания крестовины (на чертеже «а» эти площадки показаны жирными линиями) уменьшаются из-за наличия желобов 7, 8, а действующие по ним контактные напряжения увеличиваются. Этим объясняется ускоренный износ металла в указанной зоне L крестовины. У крестовины конструкции прототипа продольный профиль 17 усовиков 3, 4 в этом месте выполнен с возвышением Δh, постоянным по всей длине указанной зоны L с отводами до уровня головок рельсов ГР к концам 13, 14 вылетов 11, 12. В процессе эксплуатации на участке наиболее интенсивного износа образуется неровность типа «впадина» 18, и продольный профиль крестовины приобретает волнообразную конфигурацию, показанную пунктиром 19. Каждое колесо, входящее на крестовину, например, в направлении, указанном стрелкой, слева направо, сначала по отводу вылета 11 поднимается на неровность 20 типа «бугор», затем опускается во «впадину» 18 и снова преодолевает неровность 21 типа «бугор» теперь уже в пределах вылета 12. Нетрудно проследить, что по такой же волнообразной траектории движется колесо в противоположном направлении.
0
Продольный профиль предлагаемой крестовины выполнен с учетом неравномерности износа металла в пределах самой зоны L перекатывания. В этой зоне L ее продольный профиль имеет дополнительное возвышение в форме трапеции 22 с основанием 23, соединяющим границы зоны L перекатывания и с верхней горизонтальной стороной 24, соответствующей расстоянию l между концами 25 сердечников 1 и 2, где колесо опирается только на усовики (без сердечников) и вертикальный износ происходит особенно интенсивно. При обосновании высоты Д 22 трапеции мы руководствовались следующими соображениями. Чем больше эта высота, тем больше дополнительный запас металла до того момента, когда возвышение Д сгладится и неровность типа «бугор» начнет превращаться в неровность типа «впадина». Но научно обоснованный допуск Д на вертикальный износ крестовин фактически определяет максимально допустимое отклонение траектории движения колеса от ее прямолинейной формы на неровностях пути. Поэтому высота трапеции 22 не должна выходить за пределы этого допуска Д.
Устройство работает следующим образом. На первом этапе эксплуатации крестовины возвышение профиля в форме трапеции 22 является вертикальной неровностью типа «бугор». Но мы знаем, что силы взаимодействия колес 15 с неровностью пути типа «бугор» во много раз ниже, чем на неровности типа «впадина». И соответственно ниже интенсивность вертикального износа. По мере сглаживания неровности Д ее высота постепенно уменьшается, а вместе с ней снижаются контактные напряжение и интенсивность износа металла.
Первый этап работы заканчивается, когда траектория спрямляется и неровность типа «бугор» 22 начинает превращаться во «впадину» 18. Второй этап ничем не отличается от работы крестовин традиционных конструкций.
Таким образом, повышение срока службы крестовины обеспечивается в данном случае за счет наличия ее первого этапа работы, который полностью отсутствует у крестовин, конструкции прототипа. Дополнительный объем металла и рациональное его распределение по зоне L, наиболее интенсивного износа, позволит повысить срок службы крестовин, по меньшей мере, в два раза.