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DISPOSITIF DE FIXATION DE RAILS A L'AIDE DE TIREFONDS.
La présente invention a pour objet un dispositif de fixation de rails à l'aide de tirefonds qui s'engagent dans des chevilles ou tampons qui sont noyés dans des traverses, par exempde dans des traverses en béton armé. Ces, chevilles sont constituées le PLUS souvent en bois dur, par exemple en hêtre, dont les fibres sont pratiquement parallèles à l'axe du tirefonds. Lorsqu'on utilise les tirefonds habituels normalisés qui présentent sur un noyau cylindrique des filets de vis espacés et à arêtes vives, ces filets mordent dans les parois cylindriques de l'avant trou des chevilles et détruisent, par un effet de coupe, les couches des fibres du bois voisines du noyau du tirefonds.
Ceci découpe le bois sur lequel s'appuient les filets du tirefonds, dans le sens de l'axe, en petits segments dont la longueur est celle du pas de vis et qui sont reliée au corps de la cheville par une base ayant à peu près les mêmes dimensions. Etant donné la faible résistance du bois au cisaillement dans le sens des fibres, il se produit lorsqu'on dépasse une certaine traction sur le tirefonds un éclatement des portions du bois qui se trouvent entre deux filets, et il en résulte que le tirefonds est arraché. Dans les exploitations des voles ferrées,, on évite qe cisaillement en soumettant constamment, dans la plupart des systèmes de fixation, les tirefonds à la traction d'un système élastique, par exemple à la traction résultant d'une double rondelle Grower, qui est montée avec une pression pouvant aller jusqu'à 4.000 Kg.
La présente invention a pour but d'augmenter la résistance à l'arrachement des tirefonds d'une façon considérable en leur donnant une forme nouvelle, sans renoncer à lesvisser dans des chevilles présentant un avant trou cylindrique lisse, les tirefonds pouvant ainsi être fabriqués par les procédés usuels. Conformément à la présente invention, on y parvient en donnant au filet du tirefonds une forme telle que l'angle que forme le flanc du filet qui est tourné vers la tête avec la normale à l' axe du tirefonds soit égal ou supérieur à l'angle que forme le flanc du
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filet tourné-vers la pointe avec la normale audit axe le diamètre du noyau, la hauteur des filets ainsi que le pas des filets peuvent être les marnes qu'avec les tirefonds normaux.
Dans les tirefonds connus jusqu'à présent, l'angle que fait le flanc du filet tourné vers la téte avec la normale à l'axe du tirefonds est constamment plus petit que l'angle que fait le filet tourné vers la pointe avec la normale audit axe. Ainsi, par exemple, dans un tirefonds normalisé, le flanc du filet qui est tourné vers la tête du tirefonds fait un angle de 20 avec la normale à l'axe, alors que l'autre flanc tourné vers la pointe fait un angle de 40 avec cet axe.
Dans les filets de forme connue, le flanc du filet qui agit dans le sens de l'arrachement exerce sur le bois unepression inclinée par rapport à l'axe du tirefonds dont la plus grande composante est dans le sens de l'arrachement et agit par conséquent dans le sens oû le bois se fend facilement L' éclatement du bois est considérablement favorisé par le fait que le flanc inférieur de s filets qui agit dans le sens opposé exerce sur le bois une forte pression qui détruit la structure de s fibres; ceci diminue la résistance du bois dont la réaction favorise l'éclatement.
Par contre, en donnant au t ire f on d s une forme selon la présente invention, c'est la plus petite composante de la pression qui agit dans le sens de l'arrachement, c'est-à-dire dans le sens oû le bois se refend-'facilement, tandis que la force principale ainsi que la pression du bois agissent dans le sens perpendiculaire à la tige du tirefonds et agissent ainsi sur le bois sans provoquer l'éclatement des parties qui se trouvent entre les filets.
Il en résulte , comme l' ont démontré des essais pratiques, une augmentation substantielle de la résistance à l'arrachement, qui peut atteindre jusqu'à environ 50% Avec une résistance à l'arrachement de cet ordre, les efforts exercés par le s organes élastiques de la fixation du rail lorsqu'un train passe et que le rail se déforme élastiquement ne peuvent exercer aucune influence nuisible sur le serrage du tirefonds dans sa cheville qui subsiste indéfiniment.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple nullement limitatif plusieurs modes de réalisation de la présente invention,
Sur ce dessin : la fig. 1 est une coupe longitudinale verticale d'une cheville en bois-pour traverses avec tirefonds vissé dans cette cheville; la fig. 2 est une représentation analogue montrant un tirefonds ayant une forme de filet différence, en position dans une cheville; la fige 3 est une représentation schématique à une échelle plus grande des filets taillés dans la cheville par le tirefonds conforme à la fig. 2 et elle indique en outre les forces exercées par les filets du tirefonds sur le bois; la fig. 4 représente un troisième mode de réalisation du tirefonds dans une cheville en bois;
la fig. 5 est une représentation schématique, à une plus grande échelle des filets de vis taillés dans la cheville par un tirefonds conforme à la fig. 4 et elle indique les forces exercées par les filets du tirefonds sur le bois; la fig. 6 est une représentation schématique analogue à celle des figures 3 et 5; elle a pour but de permettre la comparaison des conditions de travail d'un tirefonds normalisé. la fig. 7, enfin, est une coupe transversale faite par VII-VII de la fig. 1.
La cheville 1 en bois dur qui est par exemple emprisonnée dans le béton d'une traverse en béton armé comporte une surface extérieure 2, de profil ondulé, et. elle présente un avant trou central dont le diamètre correspond à peu près au diamètre du noyau 3 du tirefonds. les fibres du
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bois de la cheville 1 sont parallèle s à l'axe de l'avant trou.
Le noyau 3 du tirefonds est muni de filets dont le pas et la hauteur correspondent à peu près à ceux des tirefonds normalisés habituels.
Ces tirefonds peuvent être à pas à gauche ou à pas à droite.
Dans les modes de réalisation, selon les figures 1 et 2, les filets ont des arêtes vive s. Sur la figo 1, le flanc 4, du filet qui est tourné vers la téte 6 du tirefonds fait un angle d'environ 45 avec la nor- male à l'axe du noyau du tirefonds, et le flanc 5 qui est tourné vers la pointe du tirefonds fait un angle d'environ 15 avec cette normale.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, les angles corres- pondants desflancs des filets 7 et 8 sont d'environ 55 et 15 .
La figure 3 montre la forme des filets 9, taillés' dans le bois des chevilles 1, par le tirefonds de la figure 2o Lorsqu'on exerce une traction sur la téte du tirefonds, le flanc 4 du filet exerce une pression sur le bois de la cheville, pression dont la direction et la valeur sont représentées par le vecteur 10. Si l'on décompose cette pression en une composante longitudinale 11 et en une composante 12 transversale à l'axe du tirefonds, on voit que la force 11 qui agit selon l'axe du tirefonds, c'est-à-dire dans le sens dans lequel le bois se fend facilement, est plus petite. Un autre avantage réside dans le fait que le s force agissant dans le sens du vecteur 11, agissent sur un plan incliné faisant avec lui un petit angle, de sorte que le s risques d'éclatement des couche s du bois sont très faibles.
Sur la figure 4, on a représenté un mode de réalisation de l'invention dans lequel l'arête des filets est abattue ou arrondie par une surface 13. Les filets de vis 14, taillés par un tel tirefonds dans la cheville, sont représentés schématiquement sur la fig. 5. L'arrondi offre une sécurité supplémentaire contre l'arrachement des fibre s.
La figure 6 montre à titre de comparaison les pas de vis 15 taillés dans une cheville par un tirefonds normalisé du type courant.
Dans ce dernier cas, la traction exercée sur la tête du tirefonds produit une pression du flanc supérieur du tirefonds sur le bois de la cheville, pression qui est représentée par le vecteur 16. La plus grande composante de cette force agit selon le vecteur 17 dans le sens de la fissuration du bois. Un autre danger est constitué par le filet à angle vif, ainsi que par la pression exercée par le flanc du filet qui est tourné vers la pointe qui détruit les fibre s du bois. Avec le pas de 12 mm normalement utilisé dans les tirefonds, on ne dispose, selon le mode de réalisation de la figure 6, que d'une hauteur d'environ 6 mm dans laquelle le bois de la cheville située au-dessus du flanc du filet qui transmet la pression reste intact, tandis que dans les exemples représentés sur les fige 3 et 5, cette hauteur atteint environ 9 à 10 mm.
Une augmentation supplémentaire de la résistance à l'arrachement peut être obtenue conformément à la présente invention lorsqu'on utilise des chevilles dont l'avant trou 19 présente des rainures longitudinales, en disposant une ou deux rainures 18 diamétralement opposées transversalement à l'axe de la traverseo On connaît l'emploi de telles rainures dans lesquelleson verse du bitume. En disposant les rainures comme indiqué par la présente invention, les forces de tension exercées sur les chevilles, lorsqu'on visse le tirefonds, agiront dans le sens de la longueur de la traverse en béton, au lieu d'agir dans le sens transversal, comme c'est le cas avec les cheville s à rainures actue lleme nt utilisées.
Pour faciliter la mise en place des tirefonds, la hauteur des filets peut diminuer vers la pointe Grâce à cette disposition, on obtient un bon serrage pour tous les filets jusqu'au dernier filet près de la tête du tirefonds. Le noyau du tirefonds, qui est pratiquement cylindrique sur toute sa longueur, peut présenter à sa pointe une partie conique 20 de faible longueur pour faciliter son introduction dans l'avant trou de la cheville,
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DEVICE FOR FIXING RAILS USING TIREFONDS.
The present invention relates to a device for fixing rails using lag screws which engage in plugs or buffers which are embedded in sleepers, for example in reinforced concrete sleepers. These dowels are made more often from hard wood, for example beech, the fibers of which are practically parallel to the axis of the lag screws. When using the usual standardized lag screws which have spaced and sharp-edged screw threads on a cylindrical core, these threads bite into the cylindrical walls of the pre-hole of the dowels and destroy, by a cutting effect, the layers of the screws. wood fibers close to the core of the lag screw.
This cuts the wood on which the threads of the lag screw rest, in the direction of the axis, into small segments the length of which is that of the thread and which are connected to the body of the anchor by a base having approximately the same dimensions. Given the low resistance of wood to shear in the direction of the grain, when a certain tension is exceeded on the lag bolt, the portions of the wood which are between two threads burst, and the lag bolt is torn as a result. . In the operation of railroads, shearing is avoided by constantly subjecting, in most fixing systems, the lag screws to the traction of an elastic system, for example to the traction resulting from a double Grower washer, which is mounted with a pressure of up to 4.000 Kg.
The object of the present invention is to increase the pull-out resistance of the lag bolts considerably by giving them a new shape, without giving up screwing them into dowels having a smooth cylindrical front hole, the lag bolts thus being able to be manufactured by the usual processes. According to the present invention, this is achieved by giving the thread of the lag screw a shape such that the angle formed by the side of the net which is turned towards the head with the normal to the axis of the lag screw is equal to or greater than the angle. angle formed by the side of the
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thread turned towards the point with the normal to said axis the diameter of the core, the height of the threads as well as the pitch of the threads can be marl than with normal lag bolts.
In the lag screws known until now, the angle made by the side of the thread turned towards the head with the normal to the axis of the lag screw is constantly smaller than the angle made by the thread facing the point with the normal said axis. Thus, for example, in a standard lag screw, the side of the thread which is turned towards the head of the lag screw makes an angle of 20 with the normal to the axis, while the other side facing the point makes an angle of 40 with this axis.
In threads of known shape, the side of the thread which acts in the direction of tearing exerts on the timber a pressure inclined with respect to the axis of the lag screw, the largest component of which is in the direction of tearing and acts by consequent in the sense that the wood splits easily The splitting of the wood is considerably favored by the fact that the lower flank of the threads which acts in the opposite direction exerts a strong pressure on the wood which destroys the structure of the fibers; this decreases the resistance of the wood, the reaction of which promotes splitting.
On the other hand, by giving the t ire f on a shape according to the present invention, it is the smallest component of the pressure which acts in the direction of tearing, that is to say in the direction where the wood splits easily, while the main force as well as the pressure of the wood acts in the direction perpendicular to the rod of the lag screw and thus acts on the wood without causing the parts which are between the threads to burst.
This results, as demonstrated by practical tests, in a substantial increase in the pull-out resistance, which can reach up to about 50%. With a pull-out resistance of this order, the forces exerted by the s elastic members of the rail fastening when a train passes and the rail deforms elastically cannot exert any harmful influence on the tightening of the lag screw in its ankle which remains indefinitely.
The appended drawing represents, by way of non-limiting example, several embodiments of the present invention,
In this drawing: fig. 1 is a vertical longitudinal section of a wooden sleeper anchor with lag bolts screwed into this anchor; fig. 2 is a similar representation showing a lag screw having the shape of a difference thread, in position in a peg; fig 3 is a schematic representation on a larger scale of the threads cut in the peg by the lag screw according to FIG. 2 and it also indicates the forces exerted by the threads of the lag screw on the wood; fig. 4 shows a third embodiment of the lag screw in a wooden dowel;
fig. 5 is a schematic representation, on a larger scale, of the screw threads cut in the plug by a lag screw according to FIG. 4 and it indicates the forces exerted by the threads of the lag screw on the wood; fig. 6 is a schematic representation similar to that of Figures 3 and 5; its purpose is to allow comparison of the working conditions of a standardized lag bolt. fig. 7, finally, is a cross section made by VII-VII of fig. 1.
The hardwood peg 1 which is for example trapped in the concrete of a reinforced concrete cross member has an outer surface 2, of corrugated profile, and. it has a front central hole whose diameter corresponds approximately to the diameter of the core 3 of the lag screw. fibers of
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wood of the peg 1 are parallel to the axis of the front hole.
The core 3 of the lag bolts is provided with threads whose pitch and height correspond approximately to those of the usual standardized lag bolts.
These lag bolts can be left-handed or right-handed.
In the embodiments, according to Figures 1 and 2, the threads have sharp edges. In figo 1, the side 4 of the thread which is turned towards the head 6 of the lag screw forms an angle of about 45 with the normal to the axis of the core of the lag screw, and the side 5 which is turned towards the point of the lag screw forms an angle of about 15 with this normal.
In the embodiment of Figure 2, the corresponding angles of the flanks of threads 7 and 8 are approximately 55 and 15.
Figure 3 shows the shape of the threads 9, cut 'in the wood of the dowels 1, by the lag screw of figure 2o When a traction is exerted on the head of the lag screw, the side 4 of the net exerts a pressure on the wood of the ankle, pressure whose direction and value are represented by vector 10. If this pressure is broken down into a longitudinal component 11 and into a component 12 transverse to the axis of the lag screw, we see that the force 11 which acts along the axis of the lag screw, that is to say in the direction in which the wood splits easily, is smaller. Another advantage lies in the fact that the s force acting in the direction of the vector 11, act on an inclined plane forming a small angle with it, so that the s risks of shattering the layers of the wood are very low.
In Figure 4, there is shown an embodiment of the invention in which the edge of the threads is knocked down or rounded by a surface 13. The screw threads 14, cut by such a lag screw in the plug, are shown schematically. in fig. 5. The rounding provides additional security against tearing of fibers.
FIG. 6 shows, by way of comparison, the threads 15 cut into an anchor by a standard lag screw of the current type.
In the latter case, the traction exerted on the head of the lag bolt produces a pressure of the upper flank of the lag bolt on the wood of the peg, pressure which is represented by vector 16. The largest component of this force acts according to vector 17 in the direction of wood cracking. Another danger is the sharp-angled net, as well as the pressure exerted by the flank of the net which is turned towards the point which destroys the fibers of the wood. With the 12 mm pitch normally used in lag screws, according to the embodiment of FIG. 6, only a height of about 6 mm is available in which the wood of the peg located above the side of the net which transmits the pressure remains intact, while in the examples shown in figures 3 and 5, this height reaches approximately 9 to 10 mm.
A further increase in the resistance to tearing can be obtained in accordance with the present invention when using plugs the front hole 19 of which has longitudinal grooves, by arranging one or two grooves 18 diametrically opposed transversely to the axis of la traverseo We know the use of such grooves in which bitumen is poured. By arranging the grooves as indicated by the present invention, the tensile forces exerted on the dowels, when the lag screw is screwed in, will act in the direction of the length of the concrete cross member, instead of acting in the transverse direction, as is the case with the grooved anchors currently used.
To facilitate the installation of the lag bolts, the height of the threads can decrease towards the point. Thanks to this arrangement, good tightening is obtained for all the threads up to the last thread near the head of the lag bolts. The core of the lag screw, which is practically cylindrical over its entire length, may have at its point a conical portion 20 of short length to facilitate its introduction into the front hole of the pin,