двухголовая накладка и электроизолирующая прокладка к ней в рельсовом стыковом электроизолирующем соединении

Формула изобретения

1. Двухголовая накладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения, выполненная из металла, у которой прямолинейные профили головок имеют уклон более 1:4 для внутреннего профиля верхней головки и внешнего профиля нижней головки и менее 1:4 для внешнего профиля верхней головки и внутреннего профиля нижней головки, прямолинейный участок профиля верхней головки, обращенный к шейке рельса, отклонен от вертикальной плоскости в сторону внешнего профиля на угол 3-4°, а участок профиля нижней головки, сопряженный с внешним прямолинейным участком нижней головки, описан окружностью с радиусом 19-21 мм, отличающаяся тем, что в ней участок профиля, примыкающий к выкружке рельса и сопрягающийся с прямолинейными участками, описан окружностью радиусом 9-10 мм, радиус сопряжения внутренних прямолинейных участков профиля с его вертикальным участком составляет 9-11 мм, а радиус сопряжения их с участками профиля головок, обращенными к шейке рельса, составляет 7-9 мм, при этом поперечный размер накладки составляет 38-42 мм.

2. Электроизолирующая прокладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения, выполненная из материала на основе полиамида, которая в средней части имеет волнообразный профиль, отличающаяся тем, что в ней участки, примыкающие к шейке и подошве рельса, выполнены толщиной 4,5-5,5 мм, участок с волнообразным профилем выполнен толщиной 2,5-3,5 мм, участок, примыкающий к верхней головке рельса, включая выкружку рельса, выполнен толщиной 6-8 мм, при этом толщины разных участков прокладки плавно сопрягаются между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рельсовым стыковым соединениям и может быть использовано на рельсовом электротранспорте, преимущественно железнодорожном, для изоляции электрических рельсовых цепей устройств сигнализации, централизации и блокировки во всех климатических зонах РФ.

Известны конструкции электроизолирующих стыков, содержащие расположенные по обе стороны от рельсов металлические двухголовые (с углублениями со стороны рельсов) накладки, соединенные между собой через прижимные планки болтами, и электроизолирующий материал в виде прослоек, прокладок, втулок, размещенных между накладками и рельсами (см.: «Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути». - Москва: Транспорт, 1995, раздел XV - изоляционные стыки рельсов, с.138-160; патенты РФ №№2061138, 2151078).

Известен электроизолирующий стык для рельсовых цепей, в котором форма и геометрические параметры клиновидных двухголовых накладок и электроизолирующих прокладок позволяют создать шарнирное опирание накладок на верхние части шеек рельса, тем самым существенно повысить износостойкость электроизолирующего стыка (см. патент РФ №2242552).

Известна металлическая двухголовая накладка, у которой прямолинейные профили стенок, взаимодействующих с головкой и подошвой рельса, имеют уклон не более 1:4, при этом 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 (см. патент РФ №2250281).

Эта накладка с оптимально выбранной формой и размерами электроизолирующей прокладки в составе электроизолирующего стыка повышает его износостойкость.

Известны конструкции электроизолирующих прокладок, геометрическая форма которых позволяет исключить или существенно снизить концентрацию напряжений и деформаций в ней при эксплуатации стыка. Так, в изолирующем стыке по заявке №2005117881 от 09.06.2005 выполненные, например, на основе полиамида прокладки в средней части имеют волнообразный профиль. При понижении температуры окружающей среды или при колебании допусков на геометрические размеры рельсов и накладки волнообразный участок прокладки, распрямляясь, перемещается в сторону шейки рельса, а вместе с ним свободно перемещаются и кромки отверстий, не создавая в них нерасчетных напряжений.

В процессе проведения расчетных и опытных работ по определению влияния формы и размеров накладки и взаимодействующей с ней электроизолирующей прокладки на напряженно деформируемое состояние элементов стыка установлено, что незначительное изменение геометрических параметров накладки и прокладки может существенно влиять на уровень напряжений и деформаций в этих элементах.

Так, по патенту РФ №2250281, участок накладки, примыкающий к выкружке рельса, описанный окружностью с радиусом 11-12 мм, не позволяет максимально плотно обеспечить самоустановку верхней головки накладки в пазухе рельса. Неоптимальной получается и электроизолирующая прокладка, так как ее геометрические параметры зависят от параметров накладки.

Технической задачей изобретения является получение такой формы и размеров указанных элементов, которые обеспечат максимально возможную надежность и износостойкость электроизолирующего стыка.

В части двухголовой накладки технический результат достигается тем, что в накладке, у которой прямолинейные профили головок имеют уклон более 1:4 для внутреннего профиля верхней головки и внешнего профиля нижней головки и менее 1:4 для внешнего профиля верхней головки и внутреннего профиля нижней головки, участок профиля верхней головки, обращенный к шейке рельса, отклонен от вертикальной плоскости в сторону верхней шейки на угол 3-4°, а участок профиля нижней головки, обращенный к шейке рельса, описан окружностью с радиусом 19-21 мм, участок профиля, примыкающий к выкружке рельса и сопрягающийся с его прямолинейными участками, описан окружностью радиусом 9-10 мм, радиус сопряжения внутренних прямолинейных профилей головок с профилем вертикального участка накладки составляет 9-11 мм, а радиус сопряжения их с профилями головок, обращенных к шейке рельса, составляет 7-9 мм, при этом поперечный размер накладки составляет 38-42 мм.

В части электроизолирующей прокладки технический результат достигается тем, что в прокладке, выполненной из материала на основе полиамида, которая в средней части имеет волнообразный профиль, участки, примыкающие к шейке рельса, выполнены толщиной 4,5-5,5 мм, участок с волнообразным профилем выполнен толщиной 2,5-3,5 мм, участок, примыкающий к верхней головке рельса, - толщиной 6-8 мм, а участок, примыкающий к подошве рельса, - толщиной 4,5-5,5 мм, при этом толщины разных участков прокладки плавно сопрягаются между собой.

Изобретения поясняются чертежами (фиг.1, 2, 3):

фиг.1 - вид электроизолирующего стыка в разрезе,

фиг.2 - двухголовая накладка,

фиг.3 - электроизолирующая прокладка в разрезе.

На фиг.1 обозначены: 1 - рельс, 2 - электроизолирующая прокладка, 3 - металлическая двухголовая накладка, 4 - болт, 5 - деталь для электроизоляции болтов и прижимных планок, 6 - гайка, 7 - шайба, 8 - прижимная планка.

На фиг.2 обозначены: 9 - верхняя головка накладки, 10 - нижняя головка накладки,

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

R₁ - радиус сопряжения участка профиля верхней головки в зоне выкружки рельса,

R ₂ - радиус сопряжения профиля основания нижней головки с ее прямолинейным участком, обращенным шейке рельса,

R ₃ - радиус сопряжения внутренних прямолинейных участков профилей головок с их прямолинейными участками, обращенными к шейке рельса.

R₄ - радиус сопряжения внутренних прямолинейных профилей головок с профилем вертикального участка накладки.

L - поперечный габаритный размер накладки.

На фиг.3 обозначены:

₁ - толщина участка прокладки, примыкающего к головке рельса, включая выкружку рельса,

₂ - толщина участка прокладки с волнообразным профилем,

₃ - толщина прямолинейных участков прокладки, примыкающих к шейке рельса,

₄ - толщина прямолинейного участка прокладки, примыкающего к подошве рельса.

Особенность работы электроизолирующего стыка с применением заявляемых конструкций двухголовой накладки и электроизолирующей прокладки заключается в том, что при затяжке стыковых болтов эти элементы прочно входят в выкружку (пазуху) рельса, в процессе эксплуатации надежно самоустанавливаются, максимально приближая условия работы клиновидной двухголовой накладки к условиям работы шарнирной накладки.

Использование изобретения позволит заметно повысить износостойкость электроизолирующего стыка, долговечность и надежность его работы.