Результат интеллектуальной деятельности: АНКЕРНОЕ РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ И АМОРТИЗИРУЮЩАЯ ПОДРЕЛЬСОВАЯ ПРОКЛАДКА АНКЕРНОГО РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначено для прикрепления рельсов к железобетонным, полимербетонным или композитным подрельсовым основаниям, таким как шпалы, брусья, плиты, блоки, лежни и другие основания, и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах и на подъездных железнодорожных путях промышленных предприятий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому анкерному рельсовому скреплению является промежуточное рельсовое скрепление с изолирующим элементом (варианты), содержащее анкер с направленными вниз хвостовиками, жестко установленный в железобетонной шпале, каждая головка которого имеет два разнесенных вдоль рельса кронштейна, амортизирующую подрельсовую прокладку, расположенную между головками анкера на подрельсовой части шпалы, две пружинные клеммы, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия концевыми усами через регулятор натяжения клеммы с соответствующими кронштейнами головки анкера, скругленными частями - с возможностью опирания на подклеммную подкладку, расположенную на шпале, прямолинейной частью - с возможностью прижатия к рельсу через нарельсовую изолирующую прокладку, выполненную в виде уголка с полками шириной, выбранной в зависимости от толщины и жесткости материала амортизирующей прокладки, таким образом, что обеспечивается контакт торцевой части полки уголка со шпалой только в момент максимального сжатия под воздействием наибольших сил от подвижного состава, либо каждая нарельсовая изолирующая прокладка, выполненная в виде уголка, имеет полки толщиной, меньшей расстояния между торцевой частью подошвы рельса и головкой анкера, причем торцевая часть каждой полки уголка выполнена под углом, обеспечивающим контакт одного из ее ребер со шпалой в разгруженном состоянии и поворот уголка при сжатии подрельсовой прокладки при нагрузке от подвижного состава. (RU 2244777, Е01В 9/30, 15.01.2004) /прототип/.

В данном рельсовом скреплении применяется амортизирующая прокладка, выполненная с вертикальными боковыми поверхностями, расположенными вдоль рельса, а на подрельсовой поверхности имеются выемки, при этом ширина подрельсовой прокладки сверху и снизу одинакова и соответствует ширине низа подрельсовой площадки.

Недостатки приведенных аналогов данной конструкции рельсового скрепления и его элемента амортизирующей подрельсовой прокладки состоят в следующем. Поскольку для обеспечения беспрепятственной распалубки и исключения заклинивания анкеров при изготовлении шпалы углубление подрельсовой площадки шпалы выполнено с наклонными боковыми поверхностями, а боковая поверхность амортизирующей подрельсовой прокладки выполнена без наклона и при этом ширина подрельсовой прокладки немного меньше ширины нижней части углубления подрельсовой площадки и тем более меньше ширины подошвы рельса, то соответственно края подошвы рельса выступают за подрельсовую прокладку. Это ведет к ухудшению работы скрепления, так как подрельсовая площадка выполняется с подуклонкой (для России 1:20), т.е. рельс опирается под наклоном, и, как правило, площадь катания колеса по рельсу смещена внутрь колеи, поэтому имеется внецентренность приложения нагрузки на рельс и соответственно нависающий край подошвы рельса без опоры на плоскость прокладки более интенсивно изнашивает один из краев прокладки. При приложении дополнительных боковых нагрузок в кривых участках пути аналогично изнашивается противоположный край прокладки. К тому же между боковыми поверхностями прокладки и подрельсовой площадки образована полость, в которую при внештатных ситуациях из-за износа элементов и смещения рельса может провалиться вертикальная полка нарельсовой изолирующей прокладки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно обеспечение надежной работы скрепления и непосредственно амортизирующей подрельсовой прокладки с обеспечением полного опирания подошвы рельса, уменьшением перевалки рельса из-за недостаточной опоры и исключение провала нарельсовой изолирующей прокладки при возможных износах и сдвигах элементов скрепления и рельса.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в анкерном рельсовом скреплении, содержащем жестко установленный в подрельсовом основании анкер с направленными вниз хвостовиками и средней частью, объединяющей две выступающие над подрельсовым основанием головки анкера, каждая из которых имеет два разнесенных вдоль рельса кронштейна, амортизирующую подрельсовую прокладку, расположенную между головками анкера в углублении подрельсовой части основания, две пружинные клеммы, надетые на головки анкера и выполненные с возможностью взаимодействия концевыми усами через регулятор натяжения с соответствующими кронштейнами головки анкера, с возможностью опирания нашпальными витками клемм на подклеммную подкладку и с возможностью прижатия рельса прямолинейной нарельсовой частью клемм к подрельсовому основанию через нарельсовую изолирующую прокладку, выполненную с облегающими подошву рельса полками, амортизирующая подрельсовая прокладка выполнена с симметричными ориентированными вдоль рельса боковыми поверхностями, каждая из которых состоит из нижней боковой наклонной поверхности, соответствующей наклонной поверхности углубления подрельсовой части основания, и верхней боковой наклонной поверхности, имеющей обратный наклон и расположенной выше уровня углубления подрельсового основания, при этом ширина верхней подрельсовой поверхности соответствует ширине подошвы рельса в пределах допусков на сборку и изготовление, а ширина нижней нашпальной поверхности соответствует ширине нижней поверхности углубления подрельсовой части основания в пределах допусков на сборку и изготовление.

Амортизирующая подрельсовая прокладка анкерного рельсового скрепления, содержащая верхнюю подрельсовую поверхность, нижнюю нашпальную поверхность, боковые поверхности, ориентированные вдоль рельса, и боковые поверхности, ориентированные поперек рельса, выполнена так, что каждая из боковых поверхностей, ориентированных вдоль рельса, состоит из нижней боковой наклонной поверхности, соответствующей наклонной поверхности углубления подрельсовой части основания, и верхней боковой наклонной поверхности, имеющей обратный наклон и расположенной выше уровня углубления подрельсового основания, при этом ширина верхней подрельсовой поверхности соответствует ширине подошвы рельса в пределах допусков на сборку и изготовление, а ширина нижней нашпальной поверхности соответствует ширине нижней поверхности углубления подрельсовой части основания в пределах допусков на сборку и изготовление.

На амортизирующей подрельсовой прокладке анкерного рельсового скрепления с нижней стороны на торцах выполнены ребра, препятствующие ее сдвигу вдоль рельса.

Амортизирующая подрельсовая прокладка анкерного рельсового скрепления выполнена так, что наклон внутренней поверхности ребер соответствует углу наклона боковой поверхности шпалы для лучшего схватывания шпалы, а для экономии материала наружная поверхность ребер выполнена наклонной.

Для обеспечения оптимальных упругих свойств и экономии материала на верхней подрельсовой поверхности амортизирующей подрельсовой прокладки выполнены выемки. Либо выемки выполнены на нижней нашпальной поверхности.

На фиг.1 представлено анкерное рельсовое скрепление, вид с торца рельса; на фиг.2 изображена схема соответствия поверхностей рельса, амортизирующей подрельсовой прокладки и углубление подрельсовой части основания; на фиг.3а представлена амортизирующая подрельсовая прокладка, вид вдоль рельса; на фиг.3б - то же, вид сверху; на фиг.3в - то же, вид с торца рельса; на фиг.3г - пример исполнения ребра амортизирующей подрельсовой прокладки.

Промежуточное рельсовое скрепление содержит анкер 1 с направленными вниз двумя хвостовиками. Анкер 1 жестко установлен (забетонирован) в подрельсовом основании 2 (шпале). Каждая головка 3 анкера 1, выступающая над подрельсовым основанием 2, имеет два разнесенных вдоль рельса 4 кронштейна 5. Между головками 3 анкера 1 в углублении 6 подрельсовой части основания 2 расположена амортизирующая подрельсовая прокладка 7, на которой расположен рельс 4. Каждая прутковая пружинная клемма 8 располагается вокруг каждой головки 3 анкера 1. Регулятор натяжения 9, имеющий эксцентрично расположенную ось, передает необходимое усилие прижатия на усы пружинной клеммы 8 в зависимости от расстояния до соответствующей грани. Скругленные части клеммы 8 опираются на подклеммную подкладку 10, расположенную на подрельсовом основании 2 (либо замоноличенную в него) с внешних сторон скрепления. Прямолинейная нарельсовая часть клеммы 8 прижимает рельс 4 через нарельсовую изолирующую прокладку 11.

Амортизирующая подрельсовая прокладка 7 анкерного рельсового скрепления имеет габаритные размеры - ширину В и длину L и выполнена с боковыми поверхностями вдоль рельса так, что их нижние боковые наклонные поверхности 12 ориентированы в соответствии с наклонными поверхностями 13 углубления 6 подрельсовой части основания 2, а углы наклона поверхностей 12 и 13 могут незначительно отличаться с учетом зазоров на сборку и допусков на изготовление.

Верхние боковые наклонные поверхности 14 амортизирующей подрельсовой прокладки 7 имеют обратный наклон и расположены выше уровня углубления 6. Необходимость выполнения обратного наклона обусловлена размером полки нарельсовой изолирующей прокладки 11. Наличие двух встречных наклонов удобно при изготовлении амортизирующей подрельсовой прокладки как формовым способом, например из резиновой смеси, так и литьем под давлением из термоэластопластов с разъемом формы по линии сопряжения поверхностей 12 и 14.

Для обеспечения полной опоры рельса 4 ширина Вп верхней подрельсовой поверхности 15 амортизирующей подрельсовой прокладки 7 соответствует ширине Вр подошвы рельса 4, ширина Вн нижней нашпальной поверхности 16 соответствует ширине Hy нижней поверхности углубления 6 подрельсовой части основания, а габаритная ширина В соответствует ширине верха углубления 6 соответственно с учетом допусков на изготовление и зазоров, необходимых для установки.

Длина Lш нижней нашпальной поверхности 16 выбирается из учета максимальной длины углубления 6 подрельсового основания (шпалы), которое, как правило, сужается и имеет форму трапеции, а также с учетом зазоров на сборку.

С нижней стороны на торцах амортизирующей подрельсовой прокладки 7 выполнены ребра 17 высотой Нр и толщиной Тр, препятствующие сдвигу амортизирующей подрельсовой прокладки вдоль рельса. Внутренняя поверхность каждого ребра 17 может иметь наклон α в соответствии с наклоном боковой поверхности шпалы. В другом варианте исполнения амортизирующей подрельсовой прокладки 7 наклон α ребер 17 может отличаться от наклона боковой поверхности шпалы, например в случае сужения шпалы или дополнительных фасок на шпале. Для экономии материала (например, резиновой смеси) наружная поверхность ребер 17 выполняется наклонной (угол β), например от нижней нашпальной поверхности 16, или от верхней подрельсовой поверхности 15, или от линии разъема формы, при обеспечении требуемой толщины Тр ребра 17, препятствующего смещению прокладки 7.

На верхней подрельсовой поверхности 15 амортизирующей подрельсовой прокладки 7 выполнены выемки 18 для оптимизации жесткости прокладки и экономии материала. Данные выемки 18 могут быть расположены на нижней нашпальной поверхности 16 амортизирующей подрельсовой прокладки 7.

Толщина Нп амортизирующей подрельсовой прокладки 7 должна обеспечивать оптимальные жесткостные и амортизирующие свойства узла скрепления, при этом она взаимосвязана с высотой Ну углубления 6 подрельсовой части основания по параметрам геометрии взаимодействующих элементов скрепления, обеспечению сборки узла скрепления и требуемому усилию затяжки клемм.

Сборка узла скрепления осуществляется стандартным образом. В углубление 6 подрельсовой части подрельсового основания 2 укладывают амортизирующую подрельсовую прокладку 7, которая со своими нижними боковыми наклонными поверхностями 12 максимально заполняет углубление 6, с учетом зазоров и допусков на сборку. На нее устанавливают рельс 4, при этом подошва рельса с шириной Вр полностью устанавливается на верхней подрельсовой поверхности 15 амортизирующей подрельсовой прокладки 7 шириной Вп. Между боковой гранью подошвы рельса 4 и головкой 3 анкера 1 вставляют нарельсовые изолирующие прокладки 11. Вплотную к основанию каждой головки 3 анкера 1 на подрельсовое основание 2 укладывают подклеммные подкладки 10 (в случае их исполнения без замоноличивания в подрельсовое основание 2). Каждую пружинную клемму 8 опускают на соответствующую головку 3 анкера 1 сверху, располагая концевые усы между кронштейнами 5, при этом нашпальные скругленные участки клеммы 8 располагаются на подклеммной подкладке 10, а прямолинейная нарельсовая часть клеммы 8 располагается на нарельсовой изолирующей прокладке 11. Регулятор натяжения 9 размещают над усами клеммы 8 и заводят его ось в зацепление с кронштейнами 5, а затем путем поворота регулятора натяжения 9 на одну из граней регулируют натяжение клеммы 8.

В процессе работы рельсового скрепления, особенно в прямых участках пути с большой грузонапряженностью, а также в кривых участках пути малого радиуса, в конструкции анкерного рельсового скрепления благодаря исполнению амартизирующей подрельсовой прокладки согласно изобретению осуществляется следующее. Обеспечивается полное опирание подошвы рельса 4 на соответствующую ей по ширине верхнюю подрельсовую поверхность 17 амортизирующей подрельсовой прокладки 7, что обеспечивает более устойчивое положение рельса 4 и снижает удельную нагрузку на прокладку. Нижние боковые наклонные поверхности 12 вступают во взаимодействие с наклонными поверхностями 13 углубления 6 и дополнительная жесткость данных зон препятствует перевалке (кручению) рельса 4 в отличие от свободной вертикальной поверхности прокладки-прототипа. Это уменьшает износ краев амортизирующей подрельсовой прокладки 7 при восприятии внецентренной вертикальной нагрузки на головку рельса или боковой нагрузки от колес и соответственно значительно снижает изменения подуклонки рельса (переуклонка или разуклонка рельсов), что в целом ведет к обеспечению более стабильной ширины рельсовой колеи на сложных участках пути повышенной грузонапряженности. Углубление 6 подрельсового основания 2 при данном исполнении амортизирующей подрельсовой прокладки 7 полностью заполнено и, соответственно, при внештатных ситуациях нарельсовая изолирующая прокладка 11 не сможет значительно сместиться или провалиться в углубление.

В целом предлагаемое изобретение обеспечивает более надежную работу анкерного рельсового скрепления и более стабильную ширину колеи железнодорожного пути.