PL182966B1 - Amortyzująca przekładka, zwłaszcza podszynowa - Google Patents

Abstract

1. Amortyzujaca przekladka, zwlaszcza podszy- nowa majaca postac ograniczonej dwiema równo- leglymi powierzchniami roboczymi symetrycznej plytki z elastycznego tworzywa, przy czym przynaj- mniej górna powierzchnia robocza, co najmniej w cze- sci, która bezposrednio wspólpracuje ze stopa spo- czywajacej na niej szyny, jest przestrzennie uksztal- towana, znamienna tym, ze przestrzenne uksztalto- wanie powierzchni roboczej stanowia rozmieszczo- ne naprzemiennie i przechodzace faliscie jedne w drugie wypuklosci (1), (la), (3) oraz wglebienia (2), (2a), (4), przy czym profil co najmniej jednego przekroju po- przecznego tej przestrzennie uksztaltowanej czesci powierzchni roboczej, w plaszczyznie równoleglej do osi szyny, jest zasadniczo sinusoidalny. Fig.1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest amortyzująca przekładka zwłaszcza podszynowa, szczególnie przydatna w konstrukcjach dróg transportu szynowego.

Znane są liczne rozwiązania konstrukcyjne amortyzujących przekładek podszynowych, stosowanych w konstrukcjach nawierzchni szynowych jako tłumiki drgań i amortyzatory obciążeń dynamicznych, generowanych przez poruszające się po tych nawierzchniach pojazdy szynowe. Przekładki tego typu są wykonane z elastycznego tworzywa i mają najczęściej postać ograniczonych dwiema równoległymi powierzchniami roboczymi symetrycznych płytek o ogólnie prostokątnych i płaskich kształtach, przy czym przynajmniej ich górne powierzchnie robocze, co najmniej w częściach, które bezpośrednio współpracują ze stopami spoczywających na nich szyn, są przestrzennie ukształtowane w postacie różnych profili, takich jak rowki, słupki, występy lub wypukłości.

Znana z opisu patentowego RFN nr 865147 gumowa przekładka podszynowa ma postać cienkiej płytki z regularnie rozmieszczonymi na obu jej powierzchniach roboczych przeciwległymi występami o przekroju poprzecznym zasadniczo kołowym.

182 966

Inna - znana z francuskiego opisu patentowego nr 1211567- przekładka podszynowa ma na swoich obu głównych powierzchniach roboczych wiele występów cylindrycznych lub w kształcie ściętego stożka, które sąrozmieszczone regularnie na tych powierzchniach w taki sposób, że występy po jednej stronie znajdują się bezpośrednio naprzeciw występów po drugiej stronie przekładki.

Z kolei znana z brytyjskiego opisu patentowego nr 946936 przekładka podszynowa ma pewną liczbę oddzielnych obszarów przenoszących obciążenie, w postaci ściętych sześciokątnych występów w kształcie piramidy, które usytuowane na obu przeciwległych powierzchniach roboczych przekładki są oddzielone od siebie rowkami o profilach w kształcie litery V. Sześciokątne występy na przeciwległych. stronach przekładki znajdują się bezpośrednio naprzeciw siebie. W poszczególnych wykonaniach przekładki, występy na jednej z jej stron są zaokrąglone, stożkowe lub płaskie.

Jeszcze inna - znana z europejskiego opisu patentowego nr 169685 - przekładka podszynowa składa się z membrany wykonanej z elastycznego materiału, na przykład z naturalnej gumy, oraz z występów w postaci słupków wystających w przeciwnych kierunkach z obydwu stron przekładki. Te występy w postaci słupków o tej samej wielkości, mających ogólnie kształt cylindryczny, sąrozmieszczone równomiernie na obu powierzchniach przekładki.

Natomiast znana z opisu patentowego USA nr 4648554 oraz z europejskiego zgłoszenia patentowego nr 279004 przekładka podszynowa zawiera wiele oddalonych od siebie kolistych dołków, utworzonych na jej przeciwległych powierzchniach. Środki tych dołków, utworzonych najednej ze stron przekładki, sąprzesunięte równolegle w kierunku poprzecznym w stosunku do środków dołków utworzonych na przeciwległej jej strome tak, że w przekroju poprzecznym przekładki tworzą sieć splecionych łukowatych odcinków mostkowych. Każdy z większości kolistych dołków na jednej ze stron przekładki leży między czterema kolistymi dołkami znajdującymi się na przeciwległej stronie przekładki.

Dalsza - znana z opisu patentowego USA nr 4971247- przekładka podszynowa ma występy w kształcie oddzielnych wysepek, na przykład w kształcie ząbków, naj ednej lub na obu swych przeciwległych stronach.

Znana jest także z opisu patentowego USA nr 5195679 przekładka podszynowa z wypukłościami, które na jednej z jej stron sąprzesunięte w stosunku do takich samych wypukłości na przeciwległej stronie tak, że gdy przekładkajest usytuowana poziomo, to każda z pionowych linii poprowadzonych przez przekładkę przechodzi tylko przez jedną wypukłość. Każda z wypukłości jest oddzielną wysepką i ma zewnętrzną powierzchnię w kształcie kolistym lub prostokątnym. Wypukłościami są krótkie walce lub wydłużone prostopadłościany.

Na koniec - znana z opisu patentowego USA nr 5335850-przekładka podszynowa składa się z centralnego rdzenia oraz z wielu regularnie rozmieszczonych słupków, wystających z obu przeciwległych stron tego rdzenia. Słupki majądwie różne wysokości i sąprzesunięte względem siebie w taki sposób, że wyższe słupki na pierwszej stronie przekładki znajdują się nad wyższymi słupkami na jej drugiej stronie.

Wszystkie słupki stoją samodzielnie, bez wzajemnych połączeń ponad rdzeniem, zaś otaczające je ścianki boczne w postaci krzywizny są wypukłe na zewnątrz.

Istota amortyzującej przekładki według wynalazku polega na tym, że przestrzenne ukształtowanie przynajmniej jej górnej powierzchni roboczej, co najmniej w części, która bezpośrednio współpracuje ze stopą spoczywającej na niej szyny, ma postać rozmieszczonych naprzemiennie i przechodzących faliście jedne w drugie wypukłości i wgłębień, przy czym profil co najmniej jednego przekroju poprzecznego tej przestrzennie ukształtowanej części, w płaszczyźnie równoległej do osi szyny, jest zasadniczo sinusoidalny.

Korzystnym jest, gdy przestrzennie ukształtowaną część powierzchni roboczej stanowią zasadniczo półcylindryczne i wzajemnie równoległe wypukłości i wgłębienia, a przy tym profile przekrojów poprzecznych tej przestrzennie ukształtowanej części są jednakowe.

182 966

Korzystnym jest także, gdy przestrzennie ukształtowaną część powierzchni roboczej stanowią zasadniczo półtorusowe i wzajemnie koncentryczne wypukłości i wgłębienia, a przy tym profile co najmniej dwóch wzajemnie prostopadłych przekrojów środkowych tej przestrzennie ukształtowanej części są zasadniczo sinusoidalne.

Ponadto korzystnym jest, jeżeli co najmniej część wszystkich wypukłości ma postać czasz, zaś co najmniej część wszystkich wgłębień ma postać dołków, które są tak usytuowane, że każda z czasz jest otoczona czterema sąsiadującymi z nią dołkami oraz rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi dołkami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym, a równocześnie każdy z dołków jest otoczony czterema sąsiadującymi z niączaszami oraz rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi czaszami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym, a przy tym profile przekrojów tej przestrzennie ukształtowanej części, co najmniej w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych i przechodzących przez wzajemnie równoległe proste, łączące naprzemienne środki poszczególnych czasz i dołków, są zasadniczo sinusoidalne. Zasadniczą zaletą przekładki według wynalazku, w stosunku do konstrukcji znanych ze stanu techniki, jestjej nadspodziewanie długa żywotność eksploatacyjna. Podczas przejazdu pojazdu szynowego przekładka odkształca się miękko i łagodnie, dzięki czemu dobrze tłumi drgania i amortyzuje uderzenia powstające podczas przetaczania się kół pojazdu szynowego po fragmencie szyny bezpośrednio z nią współpracującym. Amortyzująca przekładka nie przesuwa się w stosunku do dolnej powierzchni stopki szyny i/lub górnej powierzchni podkładu, nie wysuwa się zatem ze szczeliny między stopką szyny i podkładem, co zapobiega wycieraniu się podkładu w jego części podszynowej, a także chroni przekładkę przed zużyciem. Podczas ściskania przekładki, w żadnym jej miejscu nie następuje koncentracja naprężeń, a materiał wypukłości przemieszcza się łagodnie i swobodnie, wypełniając stopniowo wgłębienia.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładowych wykonań pokazanych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszą odmianę przekładki w widoku z góry, fig. 2 - tę samą odmianę przekładki w przekroju poprzecznym, wzdłuż linii A-A na fig. 1, fig. 3 - także pierwszą odmianę przekładki w widoku aksonometrycznym, fig. 4 - drugąodmianę przekładki częściowo w widoku z góry i częściowo w przekroju wzdłuż linii D-D na fig. 5, która z kolei przedstawia jej przekrój środkowy wzdłuż linii B-B na fig. 4, fig. 6 - tę samą odmianę przekładki, w przekroju środkowo-poprzecznym wzdłuż linii C-C na fig. 4, fig. 7 - również drugą, odmianę wykonania przekładki w widoku aksonometrycznym, fig. 8 - trzecią odmianę przekładki w widoku z góry, przy użyciu linii geodezyjnych obrazujących tę część górnej powierzchni roboczej, którajest określona złożoną funkcją sinusoidalną, fig. 9 - tę samą trzecią odmianę przekładki w przekroju poprzecznym wzdłuż linii E-E na fig. 8, zaś fig. 10 - także trzecią odmianę przekładki w widoku aksonometrycznym.

Przekładka w pierwszej odmianie ma postać symetrycznej płytki z elastycznego tworzywa sztucznego, ograniczonej dwiema równoległymi powierzchniami roboczymi, z których dolna spoczywająca na podkładzie kolejowym - jest płaska, natomiast górna - w części bezpośrednio współpracującej ze stopą spoczywającej na niej szyny -jest przestrzennie ukształtowana w postaci zasadniczo półcylindrycznych i wzajemnie równoległych wypukłości 1 i wgłębień 2, a przy tym jednakowe profile przekrojów poprzecznych tej części są opisane prostą fun^^jią sinusoidalną. Wypukłości 1 i wgłębienia 2 - rozmieszczone naprzemiennie i przechodzące wzajemnie łagodnie jedne w drugie tworząc falistą powierzchnię - przebiegają razem obok siebie wzdłuż linii prostych równoległych, a zatem przebić gają w stałej odległości od siebie.

Podczas przejazdu pojazdu szynowego elastyczna przekładka podszynowa odkształca się miękko i łagodnie, dzięki czemu dobrze tłumi drgania i amortyzuje uderzenia powstające podczas przetaczania się kół pojazdu szynowego nad fragmentem szyny leżącym bezpośrednio na tej przekładce. W początkowej fazie odkształcania wypukłości 1 są zgniatane i wciskane tak, że zawarty w nich materiał przemieszcza się łagodnie, wypełniając stopniowo wgłębienia 2. Ze względu na sinusoidalny profil ukształtowania przestrzennego górnej powierzchni roboczej, w trakcie zgniatania wypukłości 1 przez cyklicznie powtarzające się obciążenia dynamiczne i drgania, powstające podczas przejazdu pojazdu szynowego, między aktywną powierzchnią wypukłości 1

182 966 i dolną powierzchnią stopy szyny nie występuje poślizg, co korzystnie ogranicza zużycie przekładki wskutek ścierania.

W miarę wzrostu odkształcenia, spowodowanego ściskaniem i zgniataniem przekładki podszynowej, wypukłości 1 zostajątak wciśnięte, że wgłębienia 2 zostają całkowicie wypełnione. Od tej chwili przekładka podszynowa staje się całkiem płaska, a co za tym idzie znacznie bardziej sztywna, stąd jej dalsze odkształcenie może nastąpić tylko pod wpływem znacznie większego przyrostu obciążenia. Ta zmiana sztywności elastycznej przekładki ogranicza obrót szyn w łukach toru pod wpływem sił bocznych.

Druga odmiana przekładki podszynowej różni się od pierwszej tym, że wypukłości la i wgłębienia 2a przebiegają razem obok siebie, wzdłuż linii krzywych będących współśrodkowymi elipsami, których osie wielkie leżąnajednej z dwóch osi symetrii przekładki, zaś osie małe leżąodpowiednio na jej drugiej osi symetrii. W początkowej fazie odkształcania wypukłości la są zgniatane i wciskane tak, że zawarty w nich materiał przemieszcza się łagodnie i swobodnie, wypełniając stopniowo wgłębienia 2a. Ze względu na sinusoidalny kształt wypukłości 1a i wgłębień 2a, w czasie zgniatania wypukłości la nie następuje przesuwanie się górnej powierzchni przekładki w stosunku do dolnej powierzchni stopy szyny, zaś skutkiem tego, że wypukłości 1a i wgłębienia 2a przebiega] ą razem obok siebie, wzdłuż współśrodkowych elips, w początkowej fazie odkształcania sztywność przekładki podszynowej jest różna w różnych fragmentach jej górnej powierzchni.

Możliwe sąrównież takie wykonania elastycznej przekładki według wynalazku, w których sązawarte wszystkie cechy konstrukcyjne pierwszego lub drugiego wykonania. Mianowicie wypukłości i wgłębienia w tych wykonaniach przebiegają razem obok siebie, częściowo wzdłuż linii prostych i częściowo wzdłuż linii krzywych, w stałej odległości od siebie. W jeszcze innych wykonaniach wypukłości i wgłębienia przebiegają obok siebie zbliżając się i/lub oddalając się od siebie.

W trzeciej odmianie przekładki podszynowej, przestrzenne ukształtowanie górnej powierzchni roboczej jest opisane złożoną funkią sinusoidalną, przy czym wypukłości 3 mająpostać czasz, zaś wgłębienia 4 mąjąpostać dołków, które sątak usytuowane, że każda z czaszjest otoczona czterema sąsiadującymi z nią dołkami oraz rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi dołkami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym 5, a równocześnie każdy z doklcówjest otoczony czterema sąsiadującymi z nim czaszami, a także rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi czaszami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym 5. Profile przekrój ów tej przestrzennie ukształtowanej części, w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych i przechodzących przez wzajemnie równoległe, łączące naprzemiennie środki poszczególnych czasz i dołków proste są zasadniczo sinusoidalne. Podczas przejazdu pojazdu szynowego elastyczna przekładka odkształca się w ten sposób, że wypukłości 3 są zgniatane i wciskane, zaś zawarty w nich materiał przemieszcza się łagodnie i swobodnie wypełniając stopniowo wgłębienia 4. Ze względu na sinusoidalny kształt czasz i dołków, w czasie zgniatania wypukłości 3 przez cyklicznie powtarzające się obciążenia dynamiczne i drgania, powstające podczas przejazdu pojazdu szynowego, między powierzchnią czasz i dolną powierzchnią stopy szyny nie występuje poślizg, co korzystnie ogranicza zużycie przekładki wskutek ścierania.

W miarę wzrostu odkształcenia, spowodowanego ściskaniem i zgniataniem elastycznej przekładki, wypukłości 3 zostają wciśnięte tak, że wgłębienia 4 zostają całkowicie wypełnione. Od tej chwili elastyczna przekładka staje się całkiem płaska i co za tym idzie, znacznie bardziej sztywna i jej dalsze odkształcenie może nastąpić tylko pod wpływem znacznie większego przyrostu obciążenia. Ta zmiana sztywności przekładki ogranicza obrót szyn w łukach toru pod wpływem sił bocznych.

Możliwe są takie wykonania elastycznej przekładki według wynalazku, w których są wykorzystane łącznie cechy powierzchni określonej prostąjak i złożoną sinusoidalną i/lub cosinusoidalną trygonometryczną na tej samej powierzchni roboczej przekładki.

182 966

Możliwe sąrównież takie wykonania elastycznej przekładki według wynalazku, w których obie przeciwległe powierzchnie robocze są określone prostymi i/lub złożonymi sinusoidalnymi i/lub cosinusoidalnymi funkcjami trygonometrycznymi, charakteryzującymi się identycznymi parametrami lub różniącymi się okresem i/lub amplitudą i/lub przesunięciem w fazie o określony kąt, przy czym korzystnym jest, gdy funkcja sinusoidalna lub cosinusoidalna określająca górną powierzchnię roboczą charakteryzuje się mniejszym okresem i mniejszą amplitudą, aniżeli funkcja sinusoidalna i/lub cosinusoidalna określająca dolną powierzchnię roboczą tej przekładki.

182 966

Fig. 3

182 966

1α 2α 2α 1α

Fig. 4 Fig. Β.

la 2α.

Τ’

Fig. 5

182 966

1α 2α

Fig.7

182 966

Fig. 8

182 966

Fig. 10

182 966

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Amortyzująca przekładka, zwłaszcza podszynowa mająca postać ograniczonej dwiema równoległymi powierzchniami roboczymi symetrycznej płytki z elastycznego tworzywa, przy czym przynajmniej górna powierzchnia robocza, co najmniej w części, która bezpośrednio współpracuje ze stopą spoczywającej na niej szyny, jest przestrzennie ukształtowana, znamienna tym, że przestrzenne ukształtowanie powierzchni roboczej stanowią rozmieszczone naprzemiennie i przechodzące faliście jedne w drugie wypukłości (1), (1a), (3) oraz wgłębienia (2), (2a),' (4), przy czym profil co najmniej jednego przekroju poprzecznego tej przestrzennie ukształtowanej części powierzchni roboczej, w płaszczyźnie równoległej do osi szyny, jest zasadniczo sinusoidalny.

2. Amortyzująca przekładka według zastrz. 1, znamienna tym, że przestrzennie ukształtowaną część powierzchni roboczej stanowią zasadniczo półcylindryczne i wzajemnie równoległe wypukłości (1) i wgłębienia (2), a przy tym profile przekrojów poprzecznych tej przestrzennie ukształtowanej części sąjednakowe.

3. Amortyzująca przekładka według zastrz. 1, znamienna tym, że przestrzennie ukształtowaną część powierzchni roboczej stanowią zasadniczo półtorusowe i wzajemnie koncentryczne wypukłości (la) i wgłębienia (2a), a przy tym profile co najmniej dwóch wzajemnie prostopadłych przekrojów środkowych tej przestrzennie ukształtowanej części są zasadniczo sinusoidalne.

4. Amortyzująca przekładka według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej część wszystkich wypukłości (3) ma postać czasz zaś co najmniej część wszystkich wgłębień (4) ma postać dołków, które są tak usytuowane, że każda z czasz jest otoczona czterema sąsiadującymi z nią dołkami oraz rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi dołkami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym (5), a równocześnie każdy z dołków jest otoczony czterema sąsiadującymi z nim czaszami oraz rozmieszczonymi naprzemiennie z tymi czaszami czterema fragmentami powierzchni o kształcie siodłowym (5), a przy tym profile przekrojów tej przestrzennie ukształtowanej części, co najmniej w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych i przechodzących przez wzajemnie równoległe proste, łączące naprzemiennie środki poszczególnych czasz i dołków, są zasadniczo sinusoidalne.