РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, конкретнее к креплению рельсов к шпалам, а конкретнее к креплению рельсов через прокладки к нашпальной прокладке.
Известны рельсовые скрепления КБ-65, ЖБР-65, АРС-4, КН-65, КНУ-65, W-14 (Германия), ЖБР-65 ПШ (шурупное) [Радыгин Ю.Н., Стойда Ю.М. Лабораторные испытания рельсовых скреплений. - Путь и путевое хозяйство. - №12, 2005, с.8-12.].
Недостатком указанных рельсовых скреплений является малая способность к диссипации динамической нагрузки, низкая жесткость, надежность и как следствие малый ресурс рельсошпальной решетки и рельсового скрепления.
Известно рельсовое скрепление, содержащие металлическую подкладку с элементами крепления, упругую подрельсовую прокладку, имеющую две противоположные стороны, в виде прямоугольной пластины с бортами и размещенную между рельсом и подкладкой, и упругую нашпальную прокладку, размещенную между подкладкой и шпалой и имеющую рифления на контактирующей с металлической подкладкой поверхности, отличающееся тем, что подрельсовая и нашпальная прокладки выполнены из композиционного материала «Технолой», являющегося смесью двух материалов полиэфирного термоэластопласта «Хайтрен» и поливинилхлорида, пластиката, (рельсовое скрепление [Патент на полезную модель №40056 МПК Е01В 9/00, авторы Козлов С.В., Краштан О.В. и др., опубл. 27.08.04 г.])
Данное рельсовое скрепление выбрано в качестве прототипа.
Недостатком указанного устройства является малая способность к диссипации динамической нагрузки, недостаточная жесткость и ресурс
прокладок и, как следствие из этого, снижение надежности и ресурса рельсошпальной решетки, и самого рельсового скрепления.
Техническим результатом является повышение диссипативной способности рельсового скрепления, жесткости и ресурса подрельсовой и нашпальной прокладок, надежности и ресурса рельсошпальной решетки.
Технический результат достигается тем, что в рельсовом скреплении, содержащем пружинную стальную клемму, металлическую подкладку с элементами крепления, упругую подрельсовую прокладку, размещенную между рельсом и подкладкой и упругую нашпальную прокладку, размещенную между подкладкой и шпалой, подрельсовая и нашпальная прокладки выполнены из упругопористого нетканого проволочного материала «Меретранс», а подкладка выполнена многослойной, верхний и нижний слои которой выполнены виде прямоугольных пластин с выступами, между которыми размещен пакет стальных прямоугольных пластин, причем пружинная стальная клемма выполнена в виде многослойного пакета стальных гофрированных пластин.
На фиг.1 показано рельсовое скрепление в разрезе, на фиг.2 -фрагмент I.
Рельсовое скрепление включает закладной болт 1, многослойную упругую клемму 2, поджатую к рельсу 3 клеммным болтом 4. Между рельсом 3 и бетонной шпалой 5 установлены подрельсовая прокладка 6, нашпальная прокладка 7 и подкладка, выполненная из верхней 8 и нижнего 9 цельнометаллических пластин с выступами и крепежными отверстиями, а также пакета металлических пластин 10, установленного между выступами пластин 8 и 9.
Рельсовое скрепление собирают следующим образом.
Материал подрельсовой и нашпальной прокладок ««Меретранс»» является аналогом материала металлорезина, широко используемого в настоящее время в авиационной и ракетно-космической технике для
виброизоляции агрегатов и узлов машин и механизмов, приборов, оборудования и т.п. Материал ««Меретранс»», являющийся его аналогом, разработанным специально для железнодорожного транспорта, отличается повышенной несущей способностью, лучше чем металлорезина работает на растяжение, высокими диссипативными свойствами [Антипов В.А. и др. Совершенствование технологических параметров упругогистерезисных элементов виброизоляторов и демпферов из нетканого волоконного упругопористого проволочного материала. - «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса»: материалы IV международной научно-практической конференции [текст]. - Самара: СамГУПС, 2008. - с.263-266.]. Технология его изготовления заключается в укладке растянутых до шага, равного диаметру, проволочных спиралей в заготовку и последующего холодного прессования заготовки в пресс-форме. В зависимости от усилия прессования, геометрии спирали, проволоки и заготовки, материала проволоки и др., можно обеспечить практически любую потребную жесткость готового изделия.
Другими важными качествами готового изделия являются его высокие диссипативные свойства, стойкость к агрессивным средам и перепадам температур, достаточный ресурс, простота техобслуживания и др.
Разработана расчетная модель указанного материала и отработана технология его изготовления [Антипов В.А. и др. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. - Самара: СамГУПС, 2005.-207 с].
При воздействии на готовое изделие (подрельсовая и нашпальная прокладки) динамической нагрузки происходит упругая деформация прокладок, в результате которой реализуется проскальзывание проволочек в теле прокладок друг относительно друга. При этом реализуется работа сил трения, энергия вибрации переходит в тепло и рассеивается в окружающее пространство.
Многослойная прокладка работает следующим образом. При воздействии динамической нагрузки со стороны рельса на пластину 8 пакет пластин 10 за счет наличия впадины на пластине 9 прогибается, принимает форму гофра, вследствие чего реализуется проскальзывания между пластинами и за счет работы сил трения энергия вибрации также переходит в тепло. Механизм взаимодействия, расчетные модели и высокие диссипативные свойства таких систем показаны, например, в работах [Антипов В.А. и др. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. - Самара: СамГУПС, 2005.-207 с, Антипов В.А., Подавление вибрации агрегатов и узлов транспортных систем: монография. - М: Маршрут, 2006. -264 с]. Механизм диссипации энергии вибрации в многослойной пружинной клемме аналогичен вышеописанным.
Таким образом, в предполагаемом устройстве реализована тройная повышенная диссипация энергии вибрации, во-первых, за счет выполнения прокладок из материала с высокими вибропоглощающими свойствами, во-вторых, за счет выполнения подкладки многослойной, а также, за счет выполнения пружинной клеммы многослойной.
По данным работы Радыгина Ю.Н. и Стойда Ю.М., максимальный коэффициент рассеивания энергии известных рельсовых скреплений не превышает φ=0,5 (см.рис.5, стр.11 Радыгин Ю.Н., Стойда Ю.М. Лабораторные испытания рельсовых скреплений. - Путь и путевое хозяйство. - №12, 2005, с.8-12.). В работах [Антипов В.А. и др. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. - Самара: СамГУПС, 2005. -207 с, Антипов В.А., Подавление вибрации агрегатов и узлов транспортных систем: монография. - М: Маршрут, 2006. -264 с] показано, что эффективность подавления вибрации определяется относительным коэффициентом рассеивания энергии Ψ, величина которого равна отношению площади петли гистерезиса к
площади прямоугольного треугольника, ограниченного сверху нагрузочной характеристикой, а снизу осью абсцисс и составляет для виброизоляторов из материала «Меретранс» величин Ψ=2..3.
Внедрение заявленной полезной модели позволит повысить в несколько раз эффективность подавления вибрации (довести Ψ до величин Ψ=2-3), что существенно снизит динамическую нагрузку рельсошпальной решетки, ответных узлов подвижного состава и собственно рельсового скрепления.
Кроме того, выполнение подрельсовой и нашпальной прокладок из материала ««Меретранс»» обеспечит заданную жесткость и ресурс прокладок и в целом рельсового скрепления.
Все это позволит увеличить надежность и ресурс указанных узлов на 20...30% (Доказательством этого являются данные, приведенные в [Громаковский Д.Г. и др. О механизме диссипации в ленточном амортизаторе с угловым расположением пластин// Сборник трудов международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин», T.1, - М.: Машиностроение, 2003, с.320-324.] где показано, что снижение динамического коэффициента в 1,5 раза приводит к увеличению ресурса на 22%).