СТЫКОВАЯ НАКЛАДКА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к конструкциям рельсовых скреплений.
Известна конструкция стыковой накладки (Г.М.Шахунянц. Железнодорожный путь. М. Транспорт. 1987. Стр.139-140, рис.1.4.2.), состоящая из металлической пластины с болтовыми отверстиями для крепления ее на стыкуемом рельсе и двумя контактными выступами, содержащими плоские поверхности, предназначенные для взаимодействия с плоскими участками нижней поверхности головки и верхней поверхности подошвы в пазухе стыкуемого рельса. Эти поверхности взаимодействия на контактных выступах расположены так, что стыковая накладка в пазухе рельса выполняет роль клина.
Недостаток конструкции заключается в том, что под действием двух таких накладок - клиньев, стянутых стыковыми болтами, шейка рельса испытывает вертикальные растягивающие напряжения, что приводит к повышению интенсивности образования подголовочных трещин в зоне стыков и изъятию из пути рельсов, износ которых часто не достиг и половины нормативного.
Наиболее близкая по конструкции к заявляемому решению стыковая накладка (РФ №29533 от 2003, E01B 11/54), состоящая из металлической пластины с болтовыми отверстиями для крепления ее на стыкуемом рельсе и двумя контактными выступами, выполненными с формой поперечного сечения, повторяющей конфигурацию этого рельса на участках сопряжения круговыми кривыми его шейки с головкой и подошвой. Данная конструкция лишь частично снижает вертикальные напряжения в шейке рельса, но не устраняет главной причины, их вызывающей, т.к. в зону ее взаимодействия с рельсом входит небольшой участок пазухи за пределами кривых, сопрягающих шейку с головкой и подошвой рельса, выполненный в виде клина.
Таким образом, недостаток конструкции заключается в снижении сроков службы рельсов из-за расклинивания пазухи рельса накладками, которое служит причиной ускоренного выхода из строя рельсов по эксплуатационным дефектам в зонах стыков, выраженных в виде подголовочных трещин.
При работе над полезной моделью решалась задача повышения эксплуатационного ресурса рельсов за счет создания конструкции накладки, обеспечивающей более благоприятные условия ее силового взаимодействия с рельсом в зоне стыка.
Технический результат обеспечивается тем, что в стыковой накладке, состоящей из металлической пластины с болтовыми отверстиями для крепления ее на стыкуемом рельсе и двумя контактными выступами, выполненными с формой поперечного сечения, повторяющей конфигурацию этого рельса на участках сопряжения круговыми кривыми его шейки с головкой и подошвой, кривизна поперечных сечений выступов распространяется за пределы круговых кривых сопряжений на участки, расположенные против прямолинейных поверхностей низа головки и верха подошвы рельса.
Суть полезной модели разъясняется с помощью чертежей:
Фиг.1. Конструкция а - аналога, б - прототипа.
Фиг.2. Предлагаемая конструкция стыковой накладки.
Жирными линиями на чертежах показаны участки контакта накладок с рельсами.
1
2
б
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
б
б
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
,
Конструкция аналога, фиг.1а, - предусматривает взаимодействие накладки 1 с рельсом 2 по двум плоским поверхностям: по нижней плоскости головки 3 рельса на участке A и верхней плоскости А его подошвы 4. Под действием силы Р затяжки стыкового болта 5 накладка 1 выполняет роль клина. Силы P и Р расклинивания зависят от уклонов i и i взаимодействующих участков A и А. Для отечественных типов рельсов эти уклоны составляют 1/4. Не трудно посчитать, что при данных уклонах на каждый участок A и А передаются нагрузки, соответственно P и Р, каждая более, чем вдвое превышает силу Р затяжки стыкового болта 5. А если учесть, что заклинивание происходит под действием двух накладок 1, расположенных по разные стороны рельсы 2, то суммарная сила, работающая на растяжение шейки 6 рельса 2 превышает 4Р от каждого стыкового болта. Чтобы исключить действие этих сил необходимо избавиться от этого «клина». Но, как видно из фиг.1б, где границы участков C и Cвзаимодействия накладка 1 с рельсом 2 перенесены с чертежа, приведенного в описании патента РФ №29533, конструкция прототипа содержит такой же «клин», образованный прямолинейными контактными поверхностями участков - сверху Aснизу А. Современный уровень прокатка стали не позволяет обеспечить полное взаимное соответствие форм пазухи рельса 2 и выступов 7, 8 накладки 1 одновременно по двум плоским А, A и двум круговым B, B поверхностям. Даже если отступления от номинальных размеров пазухи рельса 2 и выступов накладки 1 не выходят за пределы установленных допусков на их изготовление, нельзя исключить такого неблагоприятного сочетания этих отступлений, когда накладка упрется своими прямолинейными плоскостями в рабочие плоскости «клина» на участках A и A, а на криволинейных участках B и B останутся некоторые зазоры. В этом случае при затяжке болта произойдет все то же расклинивание пазухи рельса 2, которое имеет место в конструкции аналога. Значит конструкция прототипа не исключает возможности расклинивания пазух рельса 2.
1
2
1
2
Стыковая накладка предлагаемой конструкции, - фиг.2, - на участках, расположенных против плоских участков A и A профиля рельса 2 имеют формулу круговых кривых по направлению продолжающих кривые, сопрягающие шейку 6 рельса с его головкой 3 и подошвой 4. Взаимное несоответствие очертаний поперечных профилей рельса 2 и накладки 1 на участках A и A исключает возможность их взаимодействия, а следовательно, возможность расклинивания пазухи рельса, которое служит причиной развития подголовочных трещин в рельсе.
1
2
1
2
1
2
1
2
Устройство работает следующим образом. При соединении рельсов 2 стыковыми накладками 1 зоны их контакта B и B не включают в себя участков A и A, имеющих плоские направляющие поверхности с уклонами i и i, которые служат для заклинивания накладок 1 традиционных конструкций под действием затяжки стыковых болтов 5. Устранение из зоны взаимодействия накладок 1 и рельсов 2 участков A и A, создающих эффект расклинивания, позволит частично или полностью ликвидировать дефекты рельсов 2 (подголовочные трещины вблизи стыков), которые в настоящее время имеют массовое распространение и ограничивают эксплуатационный ресурс рельсов 2.
1
2
Нам неизвестно конструкций стыковых накладок 1, позволяющих повысить сроки службы рельсов 2 за счет устранения из зоны их взаимного контакта участков A и A, влияющих на интенсивность образования эксплуатационных дефектов в рельсах 2.