промежуточное нераздельное скрепление для скоростных железнодорожных линий

Формула изобретения

Промежуточное нераздельное скрепление, содержащее упругую прокладку, рельсовую подкладку с ребордами и отверстиями для закрепления ее на железобетонной шпале и прикрепители с пружинными шайбами для сочленения между собой деталей узла скрепления, отличающееся тем, что оно снабжено анкерным каркасом, замоноличенным в железобетонной шпале и выполненным из двух криволинейных трубчатых колен, торцы которых выходят на уровень плоскости шпалы в зоне размещения подкладки и ориентированы соосно с ее отверстиями, при этом отверстия в подкладке выполнены двухступенчатыми по высоте, верхняя ступень выполнена с посадочной фаской и диаметром, равным диаметру пружинной шайбы, а нижняя ступень - диаметром, равным диаметру прикрепителя, который включает стержневую часть диаметром, соответствующим диаметру нижней ступени отверстия в подкладке, заведенную в анкерный каркас, и круглую головку с круговой бородкой, перекрывающей часть верхней плоскости подошвы рельса, причем нижняя поверхность бородки выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, наклон образующей которой соответствует углу наклона верхней плоскости подошвы рельса, а верхняя часть головки прикрепителя выполнена с кольцевой канавкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному строительству, в частности к конструкциям верхнего строения пути.

При увеличении нагрузки на ось, скорости движения и грузонапряженности в конструкцию промежуточного скрепления в свое время была введена рельсовая подкладка с целью увеличения площади передачи давления от подошвы рельса на деревянную шпалу, при этом рельс пришивался к шпале через подкладку. Такое промежуточное скрепление получило название "нераздельное" и считалось долгое время наиболее удачным из-за минимального числа детали в узле и минимума операций при сборке и эксплуатации.

При дальнейшем росте нагрузки на ось, скорости движения и особенно грузонапряженности в работе этих скреплений проявился существенный недостаток - рельсовая подкладка, которая специально не связана ни с рельсом, ни со шпалой, при движении поездов вибрирует, что приводит к нарушению центральности опор под рельсами и увеличивает до опасных значений напряжения в последних (Г. М. Шахунянц. Путь и путевое хозяйство. М., 1949, с.198-200, фиг.313).

Переход на промежуточные скрепления, в которых подкладка крепится к деревянной шпале своими прикрепителями, а рельс через подкладку - своими, получившие названия "смешанные", практически задачу напряженности закрепления элементов узла на приемлемый срок не решает. Причина та же - прикрепители забитые или запрессованные в шпалу не удерживаются достаточно долгое время силой трения волокон древесины по металлу. Отсюда возникает необходимость в частых и дорогостоящих мероприятиях по поддержанию скреплений в норме, что для скоростных железнодорожных линий особенно трудновыполнимо.

Эта проблема остается и при железобетонных шпалах. Наиболее близким по технической сущности является промежуточное раздельное скрепление типа КБ (B. C. Безручко и др. Справочник дорожного мастера. М.: Транспорт, 1975, с. 140, рис.88), где в качестве прикрепителей подкладки к шпале применяются закладные в шпалу болты с пружинными шайбами, а для закрепления рельса на подкладке используются клеммные болты с подпружиненными клеммами. Прочность сочленения винтовых соединений в этом скреплении полностью восстанавливается подтяжкой гаек закладных и клеммных болтов, но эта работа выполняется через определенные службой эксплуатации отрезки времени, прочность сочленения падает ниже нормы, чем создается опасность движению поездов, особенно на скоростных линиях.

Скрепления типа КБ имеют и ряд других недостатков - болтовые соединения усложняют сборку рельсошпальной решетки; в комплекте деталей есть несимметричные, что затрудняет внедрение автоматики в технологию сборки узлов, многодетальность (15 деталей в одном узле) делает сборочные линии громоздкими и усложняет подготовительные операции с деталями к подаче их на головную линию сборки и, наконец, большой объем работ по текущему содержанию скреплений, что обходится очень дорою и выполняется с нарушением сроков.

Ставится задача получить промежуточное скрепление для варианта пути с железобетонными шпалами, способное удерживать сопротивление сдвигу шпалы в щебеночном балласте но оси пути на срок, соизмеримый со сроком службы рельсов на скоростных линиях при минимальном количестве деталей в узле при условии, что все детали симметричны.

Поставленная задача решается следующим образом.

В промежуточном нераздельном скреплении, содержащем упругую прокладку, рельсовую подкладку с ребордами и отверстиями для закрепления ее на железобетонной шпале и прикрепители с пружинными шайбами для сочленения между собой деталей узла скрепления, дополнительно введен анкерный каркас, замоноличенный в железобетонной шпале и выполненный из двух криволинейных трубчатых колен, торцы которых выходят на уровень плоскости шпалы в зоне размещения подкладки и ориентированы соосно с ее отверстиями, а отверстия в подкладке выполнены двухступенчатыми по высоте, верхняя ступень которых выполнена с посадочной фаской и диаметром, равным диаметру пружинной шайбы, а нижняя ступень выполнена диаметром, равным диаметру прикрепителя, который включает стержневую часть с диаметром, соответствующим диаметру нижней ступени отверстия в подкладке, заведенную в анкерный каркас, и круглую головку с круговой бородкой, перекрывающей часть верхней плоскости подошвы рельса, причем нижняя поверхность бородки выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, наклон образующей которой соответствует углу наклона верхней плоскости подошвы рельса, а верхняя часть головки прикрепителя выполнена с кольцевой канавкой.

Выполнением отверстий в подкладке двухступенчатыми по высоте с диаметром верхней ступени в подкладке посадочной фаски, согласованной с фаской нижней части бородки анкера-штыря достигается контроль по запрессовке штыря - нормативной запрессовке соответствует нулевой зазор по кругу контакта фасок подкладки и бородки. При этом пружинная шайба, уложенная в верхней ступени отверстия, деформирована (сжата) на величину, которая соответствует расчетной величине усилия прижатия бородкой одного анкерного штыря, т.е. между витками шайбы всегда должен оставаться зазор.

Загибом концов анкерных штырей в коленах трубчатого каркаса достигается возможность гарантии в получении расчетной величины сопротивления сдвигу рельса по подкладке на срок службы рельсов высокоскоростных линий из расчета того, что изношенные рельсы дешевле заменить новыми, и первые использовать на участке линий низшей категории, чем выдерживать норматив по ширине колеи путем ее перешивки.

Выполнение скрепления по типу "нераздельное" позволяет обойтись всего четырьмя видами деталей - упругая прокладка, подкладка, пружинные шайбы и анкерные штыри, причем все детали симметричные.

Поскольку скрепление держит расчетное сопротивление сдвигу рельса по подкладке на срок, соизмеримый со сроком службы рельсов, то необходимость в текущем содержании скреплений отпадает.

На фиг.1 показано промежуточное нераздельное скрепление, вид сверху; на фиг. 2 - сечение I-I на фиг.1; на фиг.3 - сечение II-II на фиг.2; на фиг.4 - анкерный штырь; на фиг.5 - сечение III-III на фиг.2.

Скрепление содержит рельсовую подкладку 1 с четырьмя отверстиями 2, расположенными попарно со стороны кромок подошвы рельса 3, упругую прокладку 4, уложенную на шпалу 5 под рельсовой подкладкой 1, четыре отверстия в которой расположены соосно с отверстиями 2 в рельсовой подкладке 1, закладной в шпалу анкерный каркас, состоящий из двух трубчатых колен 6, торцы которой выходят на уровень верхней плоскости шпалы 5 в зоне размещения подкладки 1 и ориентируются соосно с отверстиями 2 в подкладке 1, причем оба колена 6 жестко сочленены в районе своих торцов с помощью двух перемычек 7 (фиг.3), четыре пружинных шайбы 8 размещены в углублениях отверстий 2 подкладки 1 соосно с последними и четыре анкерных штыря 9, с помощью которых рельс 3 крепится как к подкладке 1, так и к шпале 5 и каждый из которых включают нижнюю стержневую часть круглого сечения 10 и головку 11 с круговой бородкой 12, кольцевую канавку 13 на головке 11, причем нижний конец штыря выполнен в виде половины шара с радиусом, равным радиусу стержневой части штыря 9, и диэлектрическую обмазку 14, которой покрыт анкерный каркас.

Сборка и работа промежуточного нераздельного скрепления выполняется и осуществляется следующим образом.

После укладки на шпалу 5 прокладки 4 и подкладки 1, в углубления отверстий 2 которой уже уложены пружинные шайбы 8, устанавливается рельс 3, после чего в трубчатые колена 6 закладного анкерного каркаса вставляют четыре штыря 9. При сборке узла в условиях звеносборочной базы штыри 9 с помощью специального устройства осаживаются до получения пулевою зазора между рабочей поверхностью круговых бородок 12 и верхней поверхностью подошвы рельса 3. В условиях перегона штыри 9 осаживаются вручную путейским молотком до нулевого зазора под круговой бородкой 12. Последняя операция может иметь место при работе с дефектным рельсом либо при замене дефектной шпалы, причем в этих случаях извлечение штырей 9 из шпалы 5 выполняется специальным переносным устройством.

Работа предлагаемого промежуточного нераздельного скрепления начинается после полной осадки штырей 9, в результате чего концы последних, проходя соответствующий кривой участок в трубчатых коленах 6, заклиниваются, изгибаются в трубки, при этом все четыре пружинные шайбы 8 присаживаются и фиксируются в напряженном состоянии на неопределенно долгое время, воздействуя на подкладку 1 с расчетным усилием прижатия рельса 3 к подкладке 1 и одновременным прижатием подкладки 1 к шпале 5, обеспечивающим сопротивление сдвигу рельса по подкладке, соизмеримое сопротивлению сдвигу шпалы в балласте по оси пути.