двухголовая накладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения

Формула изобретения

Двухголовая накладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения, выполненная из металла, у которой прямолинейные профили стенок, взаимодействующих с головкой и подошвой рельса, имеют уклон не более 1:4, отличающаяся тем, что в ней участок профиля верхней головки, обращенной к шейке рельса, отклонен от вертикальной плоскости в сторону верхней стенки на угол 3-4°, участок профиля, примыкающий к выкружке рельса и сопрягающийся с прямолинейными участками профиля, описан окружностью с радиусом 11-12 мм, а участок профиля нижней головки, обращенной к шейке рельса, описан окружностью с радиусом 19-21 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и может быть использовано в рельсовых электроизолирующих стыках.

На дорогах России и стран СНГ профиль рельсов спроектирован в расчете на применение в стыковых, в том числе электроизолирующих, соединениях клиновидных накладок (расклинивающего типа).

Известна накладка рельсового стыкового изолирующего соединения, содержащая основу из стеклопластика, в которую послойно на всю длину заформованы продольные металлические пластины с отверстиями, в которых установлены изолирующие втулки из стеклопластика (см. патент РФ №2061137). Данная накладка обладает хорошими электроизоляционными характеристиками, но не обладает достаточной прочностью из-за того, что силовая (металлическая) часть накладки не является монолитной, а выполнена из нескольких элементов.

Известны клиновидные накладки рельсового стыкового электроизолирующего соединения. Накладки выполнены металлическими, стандартной формы, а электроизоляция на их поверхность нанесена в процессе сборки стыкового соединения и выполнена в виде прослоек из электроизоляционного материала: 1. Книга “Конструкция железнодорожного пути и его содержание”, А.М.Фридман и др., Москва, Транспорт, 1967, с.68, рис.2.22; 2. “Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути”, Москва. Транспорт, 2000, с.91-92, рис.3.39, 3.40; 3. Патент РФ № 2151078.

Для решения задачи в качестве ближайшего аналога выбрана двухголовая клиновидная металлическая накладка (См. Альбом чертежей верхнего строения железнодорожного пути, МПС РФ, Москва, Транспорт, 1995, черт. 135, 136, с.138, 135).

Негативной особенностью работы такой накладки является то, что 100% усилий от затяжки стыковых болтов передаются на растяжение шейки рельса. При этом вертикальные растягивающие напряжения в шейке у торца рельса могут достигать предела текучести рельсового металла. В процессе эксплуатации электроизолирующий стык в пролетах стыкового пути подвергается значительным знакопеременным нагрузкам. Таким образом, под действием монтажных и эксплуатационных нагрузок у шеек рельсов при использовании клиновидных накладок возникают значительные объемные деформации, существенно снижающие износостойкость стыкового электроизолирующего соединения как его силовой части, так и электроизолирующей прослойки.

Кроме того, клиновидные накладки из-за малой ширины поверхности прилегания к рельсу не могут заклиниваться в рельсовой пазухе. Только меняя положение в процессе эксплуатации, они постепенно входят в пазуху рельса, поэтому их приходится неоднократно подтягивать, пока они не займут окончательного положения.

Указанные недостатки устраняют накладки шарнирного типа, при использовании которых примерно 70% усилий от затяжки стыковых болтов приходится на горизонтальное сжатие рельса и только 30% - на растяжение. Кроме того, они сразу же прочно входят в пазуху рельса.

Технической задачей настоящего изобретения является изменение формы клиновидной накладки, которое позволило бы приблизить условия ее работы в составе электроизолирующего соединения к условиям работы шарнирной накладки в такой же конструкции и тем самым повысить износостойкость как электроизоляции на поверхности накладки, так и самого электроизолирующего стыка.

Технический результат достигается тем, что в двухголовой накладке рельсового стыкового электроизолирующего соединения, выполненной из металла, у которой прямолинейные профили стенок, взаимодействующих с головкой и подошвой рельса, имеют уклон не более 1:4, участок профиля верхней головки, обращенной к шейке рельса, отклонен от вертикальной плоскости в сторону верхней стенки на угол 3-4°. При этом участок профиля, примыкающий к выкружке рельса и сопрягающийся с прямолинейными участками профиля, описан окружностью с радиусом 11-12 мм, а участок профиля нижней головки, обращенной к шейке рельса, описан окружностью с радиусом 19-21 мм.

Приведенные геометрические параметры получены в результате проведения расчетных и опытных работ по влиянию формы накладки на напряженно деформируемое состояние элементов стыка. Как было установлено, незначительное изменение геометрических параметров, по сравнению с прототипом, может существенно снизить напряжения и деформации в элементах стыка. Установленные геометрические параметры позволили приблизить условия работы клиновидной накладки к условиям работы шарнирной накладки.

Так, угол 3-4° и скругленный участок профиля радиусом 11-12 мм позволяют создать шарнирное опирание накладки в пазуху рельса, а округление профиля нижней накладки радиусом 19-21 мм позволяет уменьшить поверхность контакта нижней головки с подошвой рельса, тем самым уменьшить силу трения между ними, и облегчить самоустановку верхней головки в пазухе рельса.

Изобретение поясняется фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показаны:

1 - накладка

2 - верхняя головка накладки,

3 - нижняя головка накладки,

R₁ - радиус скругления участка профиля нижней головки, обращенного к шейке рельса,

R₂ - радиус скругления участка профиля верхней головки, обращенного к шейке рельса,

- угол отклонения прямолинейного участка профиля верхней головки, обращенного к шейке рельса, от вертикальной плоскости.

На фиг.2 показана накладка в составе стыкового электроизолирующего соединения, где обозначены: 1 - металлическая двухголовая накладка, 4 - рельс, 5 - электроизоляция, 6 - стопорная планка, 7 - болт.

Реализация предлагаемого изобретения позволит получить электроизолирующий стык, в котором накладки длительное время будут работать так же, как накладки шарнирного типа.

Получение этого эффекта можно показать на примере работы рассматриваемой накладки с электроизолирующим покрытием, выполненным из полиамида, толщиной ~ 5 мм.

Только после износа изолирующего слоя покрытия более 2 мм (после 3 лет эксплуатации) накладки необходимо будет подвинуть к шейке рельса в горизонтальном направлении, после чего они займут положение, соответствующее стыку с клиновидными накладками.

Таким образом, использование изобретения позволит заметно повысить износостойкость электроизолирующего стыка, долговечность и надежность его работы.