КРЕСТОВИНА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Полезная модель относится к области строительства путей железнодорожного транспорта, а именно, к проектированию крестовин с запасом металла на износ для стрелочных переводов промышленных железных дорог.
Известна конструкция крестовины стрелочного перевод (RU №14942, E01B 25/06, 10.09.2000), содержащая сердечники два усовика, образующие горло крестовины, зону перекатывания колес с сердечника на усовики и обратно, заключенную между сечением сердечника, равным ширине головки рельса и горлом крестовины, и имеющая в этой зоне возвышение продольного профиля поверхностей катания, которое описывается логарифмической функцией.
Недостаток конструкции, заключается в том, что она не позволяет проектировщику, задавшись объемом запаса металла на износ крестовины, рассчитать координаты профиля, которые гарантировали бы намеченный запас. Интересующий нас дополнительный объем металла можно оценить только тогда, когда профиль крестовины будет запроектирован. Если полученный объем нас не устраивает, мы не сможем ни увеличить, ни уменьшить запас металла на износ. Надо найти новое уравнение для описания формы профиля.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция крестовины стрелочных переводов (RU №2444585, E01B 7/10, 10.03.2012), содержащая передний и задний вылеты, сердечник и два усовика, образующие горло крестовины, зону перекатывания колес с сердечника на усовики и обратно, заключенную между сечением сердечника, равным ширине головки рельса и горлом крестовины, имеющая в этой зоне возвышение продольного профиля с въездами на него с обеих сторон, выполненными в виде двух параболических кривых, построенных в разных системах координат, начала которых расположены в противоположных концах зоны перекатывания, оси абсцисс направлены навстречу друг другу, а сами кривые сопряжены с примыкающими к ним прямыми участками. Расположение начал координат в разных концах зоны перекатывания позволило обеспечить одинаково благоприятные условия входа колес подвижного состава на возвышение с обеих сторон без образования локальных неровностей. Ее преимущество перед аналогом заключается в том, что, варьируя коэффициентами двух парабол, мы можем в определенных пределах изменять координаты продольного профиля крестовины, и использовать это для приближение объема возвышения профиляк величине наперед заданного объема металла на износ.
Недостаток конструкции заключается в том, что в ней построение продольного профиля по заданному объему дополнительного металла на износ связано с применением трудоемкого метода подбора, требующего многократных вычислений и не всегда приводящего к ожидаемому результату. Парадокс состоит в том, что, начиная проектировать крестовину с запасом металла на износ, проектировщик не может сказать с достаточной степенью достоверности, на какой объем запаса металла он выйдет и гарантирует ли этот объем планируемое повышение сроков службы крестовины.
При работе над полезной моделью решалась задача повышения сроков службы крестовины за счет продольного профиля с запасом металла на износ.
Технический результат обеспечивается тем, что в крестовине стрелочного перевода, содержащей передний и задний вылеты, сердечник и два усовика, образующие горло крестовины, зону перекатывания колес с сердечника на усовики и обратно, заключенную между сечением сердечника, равным ширине головки рельса и горлом крестовины, имеющей в э той зоне возвышение продольного профиля с въездами на него с обеих сторон, выполненными в виде двух параболических кривых, построенных в разных системах координат, начала которых расположены в противоположных концах зоны перекатывания, оси абсцисс направлены навстречу друг другу, а сами кривые сопряжены с примыкающими к ним прямыми участками, участок профиля, заключенный между въездами на возвышение профиля, представляет собой горизонтальную прямую линию с ординатой, равной допуску на вертикальный износ крестовины, а ординаты въездов определены но формуле:
,
где y - ордината продольного профиля в расчетном сечении, мм;
x - расстояние от сечения сердечника, равного ширине головки рельса (от горла крестовины) до расчетного сечения, мм;
L - расстояние от сечения сердечника, равного ширине головки рельса до горла крестовины;
D - допуск на вертикальный износ крестовины, мм;
b - расстояние от сечения сердечника, равного ширине головки рельса (от горла крестовины) до сечения с ординатой y, равной допуску на вертикальный износ D мм;
3
V - объем запаса металла в пределах всей зоны L перекатывания, мм;
l - ширина площадки 19 поверхностей катания колеса и крестовины, по которой происходит их взаимный контакт, мм.
Сущность технического решения разъясняется с помощью чертежей:
Фиг. 1 - крестовина, вид в плане.
Фиг. 2. - продольный профиль крестовины в зоне перекатывания колес с усовиков на сердечник;
Крестовина стрелочного перевода, содержит передний и задний вылеты, соответственно 1 и 2, сердечник 3 и два усовика 4, образующие горло 5 крестовины, зону L перекатывания колес 6 с сердечника 3 на усовики 4 и обратно, заключенную между сечением 7 сердечника 3, равным ширине головки 8 рельса и горлом 5 крестовины, имеющая в этой зоне L возвышение 9 продольного профиля с осью 10 отсчета с въездами 11 на него с обеих сторон, выполненными в виде двух параболических кривых 12, построенных в разных системах координат XY, начала 13 которых расположены в противоположных концах зоны перекатывания L, оси абсцисс 14 и 15 направлены навстречу друг другу, а сами кривые 12 сопряжены с примыкающими к ним прямыми участками 16. 17 и 18. Участок 17, заключенный между въездами 11 на возвышение 9 профиля, представляет собой горизонтальную прямую линию с ординатой, равной допуску Она вертикальный износ крестовины, а параметры парабол 12, описывающих форму въездов 11. вычислены, исходя из наперед заданного объема V запаса металла на износ крестовины, который равен:
V=Ω∗l,
3
где: Ω - площадь графика фиг. 1, заключенная между осью отсчета 10 и линией, описывающей возвышение 9 продольного профиля в пределах всей зоны L перекатывания (далее “площадь возвышения профиля”), мм;
l - ширина площадки 19 взаимного контакта поверхностей катания колеса и крестовины, мм.
Отсюда, для того, чтобы обеспечить запас металла на износ в наперед заданном объеме V, мы должны заложить в проект крестовины продольный профиль, у которого площадь возвышения 9 профиля равна:
Чем выше неровность типа “бугор” в месте дополнительного металла, тем больше объем его запаса на износ и тем дольше работает крестовина в пути. Но в крестовинах с запасом металла на износ высота этой неровности ограничивается допуском D на вертикальный износ поверхности катания крестовины, т.к. в противном случае необходимо будет проводить комплекс экспериментально-теоретических исследований для обоснования нового допуска D. В предлагаемой конструкции максимальная отметка верха возвышения относительно оси 10 отсчета координат профиля принята равной нормативному допуску D, действующему в настоящее время. И на среднем участке 17 между въездами верх возвышения 9 выполнен в виде горизонтальной прямой с отметкой, равной D. Остается вывести формулу для расчета ординат парабол 12, описывающих форму въездов 11 на это возвышение 9 с учетом параметра Ω, который зависит от величины наперед заданного объема V запаса металла на износ.
Вывод формулы:
a
a
a
a
x
2
3
4
2
2
y=x+x+x+
a
4
1. x=0; y=0; ⇒ =0
a
4
при x=0;  ⇒ =0
2. при x=b y=D
a
a
a
a
1
2
1
2
3
2
3
3
y=x+x⇒b+b=D
3.
4. Ω=2w+(L-2b)∗D
2bD=2w+LD-Ω
5.
, отсюда:
где x и y - соответственно, абсцисса и ордината въезда 11 в расчетном сечении, мм;
D - нормативный допуск на вертикальный износ крестовины, мм;
L - длина зоны перекатывания колес 6 с усовиков 4 на сердечник 3 и обратно, мм;
3
V - объем запаса металла в пределах всей зоны L перекатывания, мм;
l - ширина площадки 19 поверхностей катания колеса и крестовины, по которой происходит их взаимный контакт, мм.
Устройство работает следующим образом. В связи с существованием желобов в зоне L перекатывания крестовины площадки 21 контакта колес с сердечниками 3 и усовиками 4 уменьшаются, а контактные напряжения увеличиваются. Вертикальный износ происходит быстрее, чем на остальных участках, и крестовина изымается из пути по эксплуатационным дефектам в зоне L, когда в остальной ее части износы не достигают и половины нормативных допусков. Наличие в предлагаемой крестовине запаса металла на износ в зоне L увеличивает продолжительность работы крестовины до достижения предельного износа металла в этой зоне, а вместе с тем и срок службы всей крестовины. При проектировании крестовины объем запаса металла на износ входит в состав исходных данных.