стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса

Формула изобретения

Стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений, опорные поверхности для гребня колеса, отличающаяся тем, что верхняя головка выполнена с уступом с наклонной торцовой поверхностью, двумя осевыми упорами и двумя углублениями на опорной поверхности уступа, в углублениях размещены пяты с криволинейными поверхностями, а между осевыми упорами размещен стержень с поперечным сечением в форме трапеции, например, равнобедренной, с упомянутыми опорными поверхностями для гребня колеса и опорной поверхностью, контактирующей с криволинейными поверхностями пят, при этом боковые поверхности стержня контактируют с наклонными поверхностями уступа и прижимной шайбы болтового соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к усовершенствованию конструкции накладок для рельсовых стыков, и может быть использовано в устройствах с направляющими качения.

Известны стыковые двухголовые накладки к железнодорожным рельсам. Накладка размещается в пазухе рельсов. Шейки накладок стягиваются болтовыми соединениями, при этом усилия от затяжки стыковых болтов передаются головками, которые создают вертикальное растяжение шеек рельсов. При прохождении колесом рельсового стыка эти усилия складываются с ударными нагрузками, что приводит к усталостному разрыву шеек рельсов около болтовых отверстий у стыка (см., например, Путь и безопасность движения поездов / В.И.Болотин, В.А.Лаптев., B.C.Лысюк и др.; Под ред. В.Я.Шульги. М.: Транспорт, 1994. С.67-68).

Известна накладка к железнодорожным рельсам, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку между ними с отверстиями для болтовых соединений, верхняя головка выполнена с опорной поверхностью для гребня колеса, параллельной поверхности катания головки рельса, длиной, равной максимальному раскрытию стыка между рельсами, и наклонными поверхностями к торцовым поверхностям накладки. При этом под опорной поверхностью между болтовыми отверстиями выполнена сообщенная с ними сквозная прорезь (см. патент РФ №2098535, МКИ Е 01 В 11/04, 1996 г. “Стыковая накладка к железнодорожным рельсам”). При подходе и прохождении стыковой впадины консольная часть рельсов изгибается и гребень колеса входит в контакт сначала с наклонной, а затем с опорной поверхностью накладки. Давление от колеса в месте стыка распределяется между рельсами и накладкой, что снижает интенсивность дефектов рельсовых стыков при высоких скоростях движения подвижного состава.

Недостатком известной конструкции является то, что выполнение подвижной части за одно целое с накладкой и разделение подвижной части накладки от неподвижной только прорезью ограничивают поворотные и изгибные перемещения опорных поверхностей накладки. Поэтому в сечениях опорной части накладки при прохождении гребня колеса от быстроменяющейся нагрузки возникают пульсирующие напряжения большой величины, которые еще более возрастают при износе поверхности катания колеса. Это приводит к потере прочности накладки над прорезью у болтовых отверстий, что снижает срок службы накладки.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении срока службы накладки с опорными поверхностями для гребня и эксплуатационной надежности железнодорожного пути.

Указанный технический результат достигается тем, что в стыковой накладке к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса, содержащей верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений, опорные поверхности для гребня колеса, верхняя головка выполнена с уступом с наклонной торцовой поверхностью, двумя осевыми упорами и двумя углублениями на опорной поверхности уступа, в углублениях размещены пяты, а между осевыми упорами размещен стержень с опорными поверхностями для гребня колеса и опорными поверхностями, контактирующими с криволинейными поверхностями пят, при этом боковые наклонные поверхности стержня контактируют с наклонными поверхностями уступа и прижимной шайбы болтового соединения.

На фиг.1 изображен поперечный разрез предлагаемой накладки (сечение А-А); на фиг.2 - расположение стержня с опорными поверхностями в накладке.

Стыковая накладка содержит головки 1 и 2, шейку 3 с отверстиями 4 под болтовые соединения 5. Верхняя головка 1 выполнена с уступом, включающим наклонную торцовую 6 и опорную 7 поверхности, осевые упоры 8 и 9, углубления 10 и 11 на опорной поверхности. В углубления 10 и 11 уступа установлены опоры - пяты 12 и 13 с наружными криволинейными поверхностями 14 и 15 (например, цилиндрическими). Между осевыми упорами 8 и 9 размещен стержень 16 с опорными поверхностями 17 и 18 для гребня 19 колеса 20 и опорной поверхностью 21, контактирующей с криволинейными поверхностями 14 и 15 пят 12 и 13. Боковые поверхности 17 стержня выполнены наклонными, форма сечения стержня - например, равнобедренная трапеция.

При установке накладки в пазухе рельсов и затяжке стыковых болтов головка 1 контактирует с верхней частью рельсовых шеек, головка 2 - с наклонным верхом подошв рельсов, при этом стержень прижимается к торцовой поверхности 6 уступа и к пятам 12 и 13 наклонными поверхностями шайб 22 болтовых соединений 5. После закрепления стержня расстояние от опорной поверхности 18 до поверхности катания колеса 20 меньше, чем высота Н гребня 19 колеса 20.

При подходе и прохождении стыковой впадины консольная часть рельсов изгибается и гребень 19 колеса входит в контакт с опорными поверхностями 17 и 18 стержня 16. Стержень прогибается, при этом опорная поверхность 21 контактирует с криволинейными поверхностями 14 и 15 пят 12 и 13.

Под действием осевой составляющей нагрузки от гребня стержень перемещается в осевом направлении до упоров 8 или 9.

Отсутствие связей в опорах стержня, ограничивающих его горизонтальные и поворотные перемещения, снижает напряжения, возникающие в сечениях стержня под нагрузкой. Вертикальная податливость стержня, обеспечивающая перемещение опорной поверхности 18 стержня 16 под нагрузкой до уровня поверхности катания колеса, способствует снижению напряжений в стержне при прохождении гребня колеса, в том числе и напряжений, обусловленных износом поверхности катания колеса.

Введение в устройство накладки к рельсовым стыкам гибкого подвижного стержня на шарнирных опорах повышает срок службы накладки. Такое устройство накладки существенно снижает ударные воздействия колес на рельсы, что способствует повышению эксплуатационной надежности железнодорожного пути при высоких скоростях движения подвижного состава.