Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПРУГОГО РЕЛЬСОВОГО ЗАЖИМА (ВАРИАНТЫ)

Настоящее изобретение относится к способу изготовления упругого рельсового зажима.

Известны различные формы упругих рельсовых зажимов, например, как показано и описано в GB 1510224 A и ЕР 0619852 В. В известном способе изготовления упругого рельсового зажима изгибают металлический стержень (обычно изготовленный из стали) с приданием заданной формы, и затем повергают изогнутый стержень обработке в процессе отверждения на холоде для достижения конечной формы рельсового зажима.

Такие стержни имеют общие характеристики прогиба от нагрузки с общим наклоном (жесткость рельсового зажима) вплоть до предела упругости металла, из которого сформирован изогнутый стержень. Отверждение на холоде предназначено для перевода изогнутого стержня за предел упругости, индуцируя, таким образом, постоянное отклонение (остаточную деформацию) полученного рельсового зажима, таким образом, что если его затем разгрузить и снять характеристику прогиба от нагрузки во второй раз, то характеристика зависимости прогиба от нагрузки будет линейной вплоть до намного большего уровня нагрузки, то есть до нагрузки, при которой новая характеристика пересекает характеристику исходного стержня. Одна из ключевых проблем отверждения на холоде состоит в том, что металлические стержни, из которых изготовлены сами рельсовые зажимы, имеют переменную твердость, обычно от 44 до 48 единиц твердости по Роквеллу. Поскольку предел упругости стержней, изготовленных из более мягкого металла, ниже, чем у стержней, изготовленных из более твердого металла, если для всех стержней задать фиксированный уровень деформации, после устранения нагрузки они будут представлять несколько отличающие друг от друга параллельные линии, и они возвратятся до разных и изменяющихся величин остаточной деформации. Более мягкие стержни останутся в большей степени деформированными, в то время, как более твердые будут деформированными в меньшей степени. Это иллюстрируется на фиг.1А приложенных чертежей, на которой показана характеристика прогиба от нагрузки мягкого рельсового зажима и твердого рельсового зажима, и разница в остаточной деформации Δ_S между ними после отверждения на холоде. Разница в остаточной деформации приводит к тому, что будут получены рельсовые зажимы с несколько разной формой (выше и ниже вариации, присущей производству), где форма зависит от твердости. Таким образом, хотя все такие рельсовые зажимы, которые были подвергнуты отверждению на холоде, имеют одинаковую жесткость, независимо от твердости, установка этих рельсовых зажимов в фиксированной сборке, при которой все они отклоняются на одинаковую величину, приводит к тому, что рельсовые зажимы генерируют несколько отличающиеся нагрузки на участке ("подошвы") рельсового зажима, который прижимается к железнодорожному рельсу. При этом непрактично измерять твердость каждого рельсового зажима, который подвергают отверждению на холоде непосредственно перед началом процесса отверждения на холоде. Кроме того, как показано на фиг.1B и 1C на приложенных чертежах, эта проблема не может быть преодолена просто путем изменения фиксированной величины отклонения, прикладываемого во время отверждения на холоде (фиг.1B), или путем приложения фиксированной силы вместо фиксированного отклонения (фиг.1C), поскольку это не направлено на решение лежащей в основе проблемы. В прошлом при попытке решения этой проблемы стержень многократно подвергали отверждению на холоде, но это оказалось не полностью эффективным.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления упругого рельсового зажима, в котором: изгибают стержень, изготовленный из металла, имеющего значение твердости, попадающее в пределы известного диапазона значений твердости, с приданием заданной формы и с последующей обработкой изогнутого стержня в процессе отверждения на холоде для индуцирования в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации, в котором процесс отверждения на холоде содержит: прикладывают первую нагрузку к части изогнутого стержня для получения первой величины отклонения этой части изогнутого стержня, причем первая нагрузка представляет собой заданную нагрузку, имеющую значение, равное или больше, чем требуется для достижения предела текучести металла, имеющего наибольшее значение твердости в упомянутом диапазоне значений твердости; измеряют первое значение отклонения упомянутой части изогнутого стержня, достигнутое путем приложения заданной первой нагрузки; определяют, на основе измеренной величины отклонения, либо (i) вторую нагрузку, которая при ее приложении к упомянутой части изогнутого стержня приведет к получению в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации, или (ii) вторую величину отклонения упомянутой части изогнутого стержня, требуемую для достижения в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации; и прикладывают заданную вторую нагрузку к упомянутой части изогнутого стержня или отклонение упомянутой части изогнутого стержня на заданную вторую величину отклонения.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления упругого рельсового зажима, в котором: изгибают стержень, изготовленный из металла, имеющего значение твердости, попадающего в пределы известного диапазона значений твердости, с приданием заданной формы, и затем подвергают изогнутый стержень обработке в процессе холодного отверждения для индуцирования в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации, в котором процесс холодного отверждения содержит: отклоняют часть изогнутого стержня на заданную первую величину, прикладывая первую нагрузку, имеющую значение, равное или больше, чем требуется для достижения предела текучести металла, имеющего наибольшее значение твердости в упомянутом диапазоне значений твердости; измеряют величину первой нагрузки, требуемой для достижения заданной первой величины отклонения; определяют, на основе измеренной первой нагрузки, либо (i) вторую величину отклонения, требуемую для получения в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации, или (ii) вторую нагрузку, которая, когда ее прикладывают к упомянутой часть изогнутого стержня, приводит к тому, что изогнутый стержень получает заданную величину остаточной деформации; и отклоняют упомянутую часть изогнутого стержня на определенную вторую величину отклонения или прикладывают определенную вторую нагрузку к упомянутой части изогнутого стержня.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1A-1C - характеристики прогиба от нагрузки двух рельсовых зажимов с разной соответствующей твердостью, которые были подвергнуты отверждению на холоде в соответствии с ранее предложенным способом;

фиг.2A и 2B - блок-схемы последовательности операций, представляющие два альтернативных процесса отверждения на холоде, используемых в вариантах выполнения настоящего изобретения;

фиг.3A - рельсовый зажим, обрабатываемый в части процесса отверждения на холоде, используемого в варианте выполнения настоящего изобретения, и на фиг.3B показан тот же самый рельсовый зажим после отверждения на холоде с остаточной деформацией, полученной в процессе отверждения на холоде; и

фиг.4A, 4B - характеристики прогиба от нагрузки двух рельсовых зажимов с разной соответствующей твердостью, более толстые линии представляют характеристики после охлаждения рельсовых зажимов в соответствии со способом, согласно настоящему изобретению, и более тонкие линии представляют характеристики рельсовых зажимов перед отверждением на холоде, на которых фиг.4A и 4B соответствуют способам, воплощающим первый аспект и второй аспект настоящего изобретение.

В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения стержень из металла, имеющего значение твердости, попадающее в пределы известного диапазона значений твердости, изгибают с получением заданной формы зажима (см. фиг.3A) и затем подвергают обработке двухэтапного отверждения на холоде, как показано в блок-схемах последовательности операций на фиг.2A или 2B. Вначале стержень нагружают до уровня, равного или выходящего за пределы текучести стержня, имеющего значение твердости, равное верхнему значению диапазона значения твердости (ЭТАП 1). Затем в зависимости от используемого способа либо измеряют, какая величина отклонения d_X была получена НА ЭТАПЕ 1 при приложении фиксированной силы F₀ (ЭТАП 2, фиг.2A), или какой величины сила F_X потребовалась НА ЭТАПЕ 1 для достижения фиксированного отклонения d₀ (ЭТАП 2, фиг.2B). В способе по фиг.2A, в котором воплощается первый аспект настоящего изобретения, измеренную степень отклонения d_X затем используют для определения величины силы F₀+ΔF_X или второй величины отклонения d_X+Δd_X (ЭТАП 3, фиг.2A), требуемого для индуцирования в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации S на втором этапе обработки, во время которой большую силу или большее значение отклонения прикладывают к стержню. Аналогично, в способе по фиг.2B, в котором воплощен второй аспект настоящего изобретения, измеренную силу F_X затем используют для определения отклонения d₀+Δd_X или второй нагрузки F_X+ΔF_X (ЭТАП 3, фиг.2B), требуемой для индуцирования в изогнутом стержне заданной величины остаточной деформации S на втором этапе обработки, во время которой большее отклонение или силу прикладывают к стержню. В каждом случае измеренные значения используют в оборудовании (и/или человеком) для определения дополнительной требуемой силы/отклонения, например, со ссылкой на заданную справочную таблицу или путем расчетов. На втором этапе обработки (ЭТАП 4) стержень подвергают воздействию силы или изгибу, определенному на ЭТАПЕ 3 на предшествующем этапе, величина которой изменяется в зависимости от твердости стержня, таким образом, что полученный в результате зажим (см. фиг.3B) всегда деформируется до точки, которая лежит вдоль линии, параллельной исходной характеристике прогиба от нагрузки исходного стержня, как показано на фиг.4A и 4B. Другими словами, как показано на фиг.4A и 4B, каждый зажим, когда к нему не приложена нагрузка, всегда отклоняется обратно вдоль продолжения этой линии, и, таким образом, все зажимы, изготовленные с использованием этого способа, будут иметь одинаковую величину остаточной деформации и поэтому одинаковую законченную форму, независимо от твердости стержня. Таким образом, используя способ, воплощенный в настоящем изобретении, можно точно определить форму зажима после процесса отверждения на холоде и, в частности, ее можно более точно определить, чем форму зажима перед процессом отверждения на холоде.

На фиг.4A показаны характеристики зависимости прогиба от нагрузки для зажимов с разной соответствующей твердостью перед (более тонкие линии) и после (более толстые линии) отверждения на холоде с помощью способа, воплощающего первый аспект настоящего изобретения, в котором измерения выполняют, в какой степени отклонения d_H (твердые зажим) или d_S (мягкий зажим) были получены после приложения к зажиму фиксированной приложенной силы, F₀, и измеренное отклонение для этого зажима (d_H/d_S) затем используют для определения величины силы F₀+ΔF_H (твердый зажим) или F₀+ΔF_S (мягкий зажим), или величины отклонения d_H+Δd_H (твердый зажим) или d_S+Δd_S (мягкий зажим), требуемых для достижения заданной величины остаточной деформации S. Все зажимы, отвержденные на холоде таким образом, в пределах всего диапазона твердости будут иметь одинаковую деформацию S. Аналогично, на фиг.4B показаны характеристики зависимости прогиба от нагрузки для зажимов с разной соответствующей твердостью перед (более тонкие линии) и после (более толстые линии) отверждения на холоде с помощью способа, воплощающего второй аспект настоящего изобретения, в котором выполняли измерения, какой величины сила F_H (твердый зажим) или F_S (мягкий зажима) требуется для достижения фиксированного отклонения d₀ зажима, и измеренную силу для этого зажима (F_H/F_S) затем используют для определения величины отклонения, d₀+AΔd_H (твердый зажим) или d₀+Δd_S (мягкий зажим), или величины силы, F_H+ΔF_H (твердый зажим) или F_S+ΔF_S (мягкий зажим), требуемой для достижения заданной величины остаточной деформации S. Все зажимы, отвержденные на холоде таким образом, в пределах всего диапазона твердости будут иметь одинаковую деформацию S.

Эти способы, в частности, предпочтительны при использовании гидравлического оборудования такого типа, в котором используется управление силой и степенью отклонения, и это позволяет мгновенно эффективно выполнять определение так, что практически не возникает пауза в процессе отверждения на холоде.