RU222173U1 - Клемма рельсового скрепления - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для ее использования в узлах крепления рельсов к основанию рельсового пути. Техническим результатом полезной модели является повышение универсальности и надежности клеммы. Клемма имеет М-образную форму с закругленной спереди упругой центральной петлей, а с боковых сторон от центральной петли клемма имеет усы, каждый из которых имеет прямолинейную часть с замком на конце для взаимодействия с ответной частью анкера. В свободном ненагруженном положении клеммы расстояния S1 и S между крайней нижней точкой F центральной петли и нижней поверхностью каждого уса, расположенной в горизонтальной плоскости, находятся в пределах 16-4 мм, длина L2 каждого уса находится в пределах L2=80-110 мм при постоянной габаритной длине L и габаритной ширине L3 клеммы, а диаметр d прутка клеммы в поперечном сечении прутка находится в пределах d=16-18 мм.

Description

Клемма относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструктивным элементам узлов соединения рельса с основанием рельсового пути. Она предназначена для её использования в конструкциях рельсовых скреплений бетонного основания с рельсами железнодорожного пути.

Из патентной документации известны клеммы, каждая из которых выполнена из изогнутого прутка так, что одни ее боковые концы предназначены для защемления в анкере основания рельсового пути, а ее центральная петля предназначена для взаимодействия с подошвой рельса и прижатия рельса к основанию рельсового пути (СN 217710108 U, 01.11.2022. WO 9312296 A1, 24.06.1993. RU 136441 U1, 10.01.2014. RU 159954 U1, 20.02.2016. RU 94031205 A, 27.08.1996. RU 2116397 C1, 27.07.1998. RU 2125626 C1, 27.01.1999. US 6343748 B1, 05.02.2002. RU 132453 U1, 20.09.2013. GB 2500408 A, 25.09.2013. RU 94031206 A1, 27.08.1996. RU 190763 U1, 11.07.2019).

Близкой клеммой к представленной в данном описании клемме, является известная клемма, выполненная из прутка упругого материала, изогнутого с образованием в плане буквы "М", состоящая из семи ветвей, имеющих определенную конфигурацию. Крепежное приспособление для указанной клеммы содержит средства для облегчения позиционирования клеммы и включает в себя базовый элемент, пару удерживающих клемму элементов, простирающихся вверх, разнесенных друг относительно друга с образованием проема и проходов, при этом средства содержат опорную поверхность или выступ, при этом одна сторона выступа наклонена относительно продольной оси, крепежное приспособление располагается смежно фланцу рельса, а замкнутая часть клеммы расположена с возможностью опоры на подошву рельса в положении окончательного монтажа (RU 2125626 C1, 27.01.1999).

Более близким аналогом к представленной в данном описании клемме является известная клемма рельсового скрепления, выполненная из прутка рессорно-пружинной стали, изогнутого так, чтобы в плоскости иметь форму, примерно соответствующую форме буквы М, причем клемма имеет исходящую из одного конца прутка к другому, по существу, прямолинейную первую часть, изогнутую вторую часть, третью часть, изогнутую четвертую часть, пятую часть, изогнутую шестую часть и, по существу, прямолинейную седьмую часть, при этом первая и седьмая части образованы соответственно внешними ветвями буквы М, третья и пятая части образованы соответственно внутренними ветвями буквы М, вторая и шестая части соединяют внешние ветви с внутренними ветвями, а четвертая часть соединяет вместе внутренние ветви, причем продольная ось четвертой части лежит в плоскости, которая наклонена по отношению к плоскости, содержащей продольные оси первой и седьмой частей, свободные концы первой и седьмой частей на своих верхней и нижней поверхностях имеют наклонные поверхности, причем длина третьей и пятой частей больше длины первой и седьмой частей. Продольная ось четвертой части лежит в плоскости, которая наклонена под углом 9° по отношению к плоскости, содержащей продольные оси первой и седьмой частей, причем на верхних поверхностях свободных концов первой и седьмой частей выполнены защелки, образованные концевым закруглением и наклонной поверхностью, причем концевое закругление выполнено начинающимся на глубине, равной или больше 2,5 мм от верхних краев торцов клеммы, выполнено со скруглением, начинающимся с радиуса 1 мм с вертикальной стенкой клеммы и продолжающейся по всей длине не менее 9,7 мм радиусом закругления 8 мм, конец концевого закругления переходит в начало плоской поверхности, которая выполнена в виде площадки, расположенной относительно необработанной поверхности свободного конца клеммы в горизонтальной плоскости и имеет длину не менее 20 мм, причем защелки имеют угол наклона 5° вниз по отношению к третьей и пятой частям клеммы. Продольные оси третьей и пятой частей лежат в плоскости, которая наклонена под углом 14° к плоскости, содержащей продольные оси первой и седьмой частей. На торцах в нижней части первой и седьмой частей клеммы выполнена фаска длиной минимум 5 мм под углом 20° (RU 182460 U1, 17.08.2018).

Наиболее близким техническим решением к представленному в данном описанию техническому решению является выполненная из круглого упругого прутка клемма, пруток которой изогнут во фронтальной, горизонтальной и ортогональной плоскостях так, что на виде сверху клемма имеет центральную петлю, которая образована двумя ветвями петли с закруглением петли спереди, в середине петли каждая ее ветвь имеет две прямолинейные части, между которыми образован внутренний тупой угол, каждая боковая часть (ус) клеммы выполнена в виде закругленного крюка, имеющего прямолинейную ветвь в зоне, которая оканчивается вертикально ориентированным торцом, на котором выполнена фаска, расположенная под замком клеммы, образованным закругленной частью, выпуклой в верхнюю сторону от фаски, и плоской рабочей частью S1, при этом угол наклона центральной петли по отношению к плоскости расположения каждой горизонтальной ветви боковой части клеммы является острым углом. Существенно, что плоская рабочая часть S1 замка по всей ее длине наклонена в сторону фаски, при этом на виде клеммы сбоку в месте изгиба прямолинейных частей каждой ветви центральной петли вершина Z изгиба сдвинута к задней части клеммы так, что расстояние S между вершиной Z изгиба и крайней точкой Q изгиба боковой части клеммы находится в зависимости от длины L клеммы в соотношении S=(0,25-0,35)L, при этом диаметр d прутка равен d=16 мм, угол μ наклона центральной петли клеммы к горизонтали выполнен острым и находится в пределах μ=1-20° (RU 197918 U1, 05.06.2020 - прототип).

Общими признаками клеммы прототипа и клеммы, представленной в данном описании, является то, что каждая из них выполнена из пружинной стали, круглого сечения, образующего центральную петлю и расположенные с двух сторон от петли усы, каждый ус выполнен в виде закругленного крюка, имеющего прямолинейную ветвь, при этом между прямолинейной частью центральной петли и горизонталью имеется острый угол.

Как показывает практика, клемма, раскрытая в прототипе, не в полной мере отвечает повышенным требованиям надежности ее работы в условиях повышенных нагрузок и она не отвечает в полной мере требованиям универсальности её использования в узлах крепления рельса к основанию рельсового пути в зоне стыка торцов двух рельсов железнодорожного пути. В этой зоне рельсы удерживаются от сдвига по отношению друг к другу металлическими или полимерными накладками, которые имеют разные формы и габариты. При этом, если каждая накладка занимает часть наклонной поверхности подошвы рельса, то известная клемма не может быть установлена в рабочее положение - замки клеммы не доходят до ответных замков анкера узла скрепления. Это происходит вследствие того, что клемма упирается петлей в накладку узла соединения и функция клеммы по прижатию рельса к основанию не выполняется. Вследствие вибрации узла скрепления при прохождении железнодорожного подвижного состава по рельсовому пути, известная клемма узла скрепления имеет возможность выпадения из узла скрепления, что создает опасность аварий. С целью исключения указанного недостатка предусмотрено изготовление клемм, различающихся по длине петли между крайней точкой петли и торцом каждого уса (крайней ветви петли). Установлены пределы указанного расстояния, которые применимы для известных клемм с указанным расстоянием L5=46,5 мм. Расстояние L5 учитывает толщину накладок стыковых соединений рельсов различных форм и беспрепятственную прочистку щебеня в местах стыков рельсов щебнеочистительными машинами. При этом указанный размер L5 клеммы позволяет удерживать шпалы на весу в зонах стыковки рельсов в процессе прохождения инструмента машины под шпалами. Конструкция клеммы, имеющая возможность изменения расстояния L5 при разных е модификациях позволяет изменять коллею рельсового пути путем изменения толщины t бокового изолятора, располагаемого между торцом подошвы рельса и анкером. Однако, при существенном полученном техническим результате, возникает множество вариантов клемм, что снижает универсальность базовой конструкии клеммы и её надежность, связанную с различными модификациями клеммы.

Техническим результатом полезной модели является повышение универсальности и надежности клеммы.

Технический результат получен клеммой рельсового скрепления, Клемма рельсового скрепления, имеющая на виде сверху М-образную форму с закругленной спереди упругой центральной петлей, которая образована параллельно расположенными прямолинейными участками и сходящимися непараллельными прямолинейными участками, при этом с боковых сторон от центральной петли клемма имеет усы, каждый из которых имеет прямолинейную часть с замком на конце для взаимодействия с ответной частью анкера, причем в свободном ненагруженном положении клеммы расстояния S1 и S между крайней нижней точкой F центральной петли и нижней поверхностью каждого уса, расположенной в горизонтальной плоскости, находятся в пределах 16-4 мм, длина L2 каждого уса находится в пределах L2=80-110 мм при постоянной габаритной длине L и габаритной ширине L3 клеммы.

При постоянной длине L клеммы и постоянной ширине L3 клеммы диаметр d прутка клеммы в поперечном сечении прутка находится в пределах d=16-18 мм.

На фиг. 1 показана клемма на виде сверху.

На фиг. 2 - клемма на виде сбоку по стрелке А на фиг.1.

На фиг. 3 - схема клеммы с надетым на неё прижимным изолятором узла рельсового скрепления.

Клемма (фиг.1) выполнена из круглого упругого прутка, имеющего в поперечном сечении диаметр d в пределах d=16-18 мм, при этом пруток изогнут во фронтальной, горизонтальной и ортогональной плоскостях так, что на виде сверху клемма имеет М-образную форму с габаритной длиной L=115 мм и габаритной шириной L3=115 (фиг.2). Диаметр d прутка клеммы в поперечном сечении находится в пределах d=16-18 мм при условии, что длина L клеммы и ширина L3 клеммы постоянны.

Клемма имеет концевые прямолинейные части - усы 1 и 2, каждый из которых переходит по внутреннему радиусу R1 от прямолинейной части в закругленную часть 3 клеммы. Две закругленные части 3 плавно переходят в центральную петлю 4 клеммы, которая закруглена по внутреннему радиусу R2. Конец каждого уса клеммы с его верхней стороны (фиг.2) имеет закругление 6, а с нижней стороны конец каждого уса имеет фаску, при этом на конце каждого уса расположен в виде выемки замок 5 под ответную часть анкера рельсового скрепления. Длина L2 каждого уса находится для разных исполнений клеммы в пределах L2=80-110 мм. При оптимальной длине L клеммы, равной L=115 мм, оптимальной ширине L3 клеммы, равной L3=115 мм, и постоянном соотношении L:L3=1 - значение L2 находится в зависимости от L в следующих пределах L2=L(0,7-0,9).

Центральная петля 4 (фиг.1) образована двумя прямыми параллельными прямолинейными частями 7, каждая из которых имеет постоянную длину L1=30 см, переходящую по внутреннему радиусу R2 в закругленный участок передней части центральной петли 4. Центральная петля 4 образована также изогнутыми под углом α к частям 7 непараллельными, сходящимися друг к другу, двумя прямолинейными частями 8 петли, которые сходятся к центральной продольной оси клеммы так, что между ними образован технологический зазор t, равный в пределах t=1-3мм.

На виде сбоку (фиг.3) центральная петля 4 клеммы находится в двух положениях. Одно положение, когда параллельные прямолинейные части 7 петли расположены близко к горизонтальному положению и при этом угол β наклона каждой части 7 петли к плоскости 9 находится в пределах от 0° до 1°. Другое положение центральной петли 4, когда параллельные прямолинейные части 7 петли расположены наклонно к плоскости 9 под углом β в пределах β=1-10°.

Клемма в свободном положении установлена на горизонтальной поверхности 9 (фиг.3), пунктирными линями обозначены крайние положения центральной петли 4 для одного исполнения клеммы. Другие исполнения клеммы имеют другие параметры в пределах параметров L2 и β.

Точки F на фиг.2, 3 указывают на крайнюю нижнюю контактную поверхность центральной петли 4 клеммы с прижимным изолятором 10. Расстояния S и S1 показаны между точкой F контакта центральной петли с изолятором 10 до нижней поверхности уса 2, расположенного в горизонтальной плоскости 9.

В пределах от горизонтального до наклонного положения частей 7 клеммы, клемма работает с постоянным усилием Р прижатия центральной петли 4 клеммы к подошве рельса через прижимной изолятор 10, надетый на конец петли 4.

В динамике, при работе клеммы, угол наклона β центральной петли 4 изменяется при изменении нагрузки на узел скрепления при прохождении подвижного состава по рельсам рельсового пути. При этом нагрузка от подошвы рельса передается на клемму через прижимной изолятор 10, который является неотъемлемой частью клеммы в её рабочем положении. Представленная конструкция клеммы позволяет поддерживать постоянное усилие Р её прижатия к рельсу при условии неизменности постоянных параметров клеммы и неизменности пределов переменных параметров клеммы.

Установлено, что когда на клемму надет прижимной изолятор 10 с соответствующей толщиной рабочей полки, то усилие Р прижатия клеммы к рельсу постоянно, как при угле β наклона центральной части 4 клеммы к горизонтали β=1° и максимальной толщине S=16 мм рабочей полки изолятора 9, так и при угле β=10° наклона центральной части 4 клеммы к горизонтали, при минимальной толщине S=4 мм рабочей полки изолятора.

Данная конструкция клеммы может иметь разные исполнения для работы в пределах угла β=1-10° и в пределах длины L2=80-110 мм. В этой связи данная конструкция клеммы позволяет устанавливать клемму с различной глубиной захода центральной части 4 клеммы на подошву рельса. Эта возможность используется в случаях расположения на подошве рельса других элементов рельсового пути (рельсовых накладок в зоне стыков рельсов и других элементов, иных нестандартных анкеров, закрепленных на основании рельсового пути) а также в случаях использования разных исполнений рельсовых скреплений, имеющих конструктивные изменения.

Когда усы 1, 2 клеммы защемлены в ложементах неподвижного анкера рельсового скрепления, то при изменении угла β длина L и ширина L3 клеммы остаются постоянными, что расширяет функциональные возможности клеммы и повышает её универсальность.

Работает клемма следующим образом. Выявляют условия работы клеммы в зависимости от её взаимодействия с другими элементами узла (не показан) рельсового скрепления, в частности, взаимодействия с прижимным изолятором 9, и выявляют условия взаимодействия прижимного изолятора с элементами рельсового пути, которые могут быть расположены на подошве рельса или вблизи неё.

Выбирают для использования в узле рельсового скрепления прижимной изолятор по толщине S его полки, соответстующей указанным условиям работы клеммы и надевают прижимной изолятор 10 на центральную часть 4 клеммы. Затем вводят усы 1 и 2 клеммы в ложементы анкера (не показан) так, что центральная часть 4 клеммы вместе с прижимным изолятором располагаются на подошве рельса и прижимает рельс с усилием Р к основанию рельсового пути за счет упругости центральной части клеммы относительно её усов 1 и 2, защемленных в ложементах анкера.

Поскольку усы жестко защемлены в ложементах анкера, а анкер жестко соединен с основанием рельсового пути, то при движении по рельсам пути поездов, каждый рельс испытывает в вертикальном и горизонтальном направлениях знакопеременные нагрузки. В одном случае рельс стремится подняться над основанием и частично стремится сместиться в горизонтальном направлении при торможении поезда, а в другом случае рельс прижимается подошвой к основанию пути. В случае появления силы отрыва рельса от основания клемма воспринимает на себя силу отрыва и сдвига и занимает крайнее верхнее рабочее положение (фиг.2), при котором сила прижатия клеммы к подошве рельса является максимальной. Обладая свойствами упругости, клемма передает указанные нагрузки на анкер в режиме возрастания и затухания нагрузок. В результате на анкере в значительной мере ударные нагрузки уменьшаются, а надежность работы клеммы повышается. В случае прижатия рельса к основанию и смещения рельса, клемма стабилизирует рабочее проектное положение рельса.

Повышение надежности клеммы достигается тем, что клемма с изложенными выше параметрами и их соотношениями обеспечивает повышение точности изготовления клемм, имеющих множество неизменных параметров при изменении двух параметров. Точность изготовления обеспечивает точность позиционирования клемм в их рабочих положениях во взаимодействии с прижимным изолятором, рельсами рельсового пути, имеющими разные толщины подошв рельсов, а также с анкерами крепления рельсовых скреплений к основанию рельсового пути. Точность позиционирования исключает концентрации напряжений на частях клеммы при её работе, изменение геометрии клеммы при работе, что положительно влияет на надежность её работы в заданных пределах.

В пределах вышеуказанных параметров проведены испытания образцов клемм (№1-№6) с постоянными параметрами (L мм, L1 мм, L2 мм, L3 мм) и переменными параметрами (d мм, S мм, β°, Р кН) и при этом получены следующие табличные данные с параметрами по номерам, сответствующим образцам.

№1 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=16 β=1,0, S=16 P=25 Чс=2

№2 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=17 β=2,5 S=13 P=27 Чс=4

№3 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=17 β=5,0 S=10 P=27 Чс=4

№4 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=17 β=7,5 S=7,0 P=27 Чс=4

№5 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=17 β=10 S=4,0 P=27 Чс=4

№6 L=115 L1=30 L2=80 L3=115 d=18 β=12 S=2,0 P=32 Чс=2

Как следует из полученных табличных данных, число скреплений Чс является максимальным для образцов №2-№5 и, соответственно этому числу, определен показатель применимости каждого исполнения в практических условиях, что позволяет определить показатель Ун универсальности клеммы.

В практике представленные исполнения клеммы позволяют использовать её в конструкцих рельсовых скреплений рельсов Р43, Р50, Р65 и Р75 со следующими толщинами рельсовых подошв, мм: Р43 - 10,5 мм; Р50 - 11,2 мм; Р65 и Р75 - 13,5 мм, что существенно для сокращения разных вариантов исполнения клемм и повышения универсальности представленной в данном описании клеммы.

Повышение универсальности данной конструкции клеммы достигается также тем, что её исполнения применимы в разных конструктивных исполнениях рельсовых скреплений, в которых используются разные прижимные изоляторы, имеющие разные толщины рабочих полок, а также при имеющихся на рельсовом пути разных накладках на рельсовых стыках.

Claims (2)

1. Клемма рельсового скрепления, имеющая на виде сверху М-образную форму с закругленной спереди упругой центральной петлей, которая образована параллельно расположенными прямолинейными участками и сходящимися непараллельными прямолинейными участками, при этом с боковых сторон от центральной петли клемма имеет усы, каждый из которых имеет прямолинейную часть с замком на конце для взаимодействия с ответной частью анкера, отличающаяся тем, что в свободном ненагруженном положении клеммы расстояние S между крайней нижней точкой F центральной петли и нижней поверхностью каждого уса, расположенной в горизонтальной плоскости, находится в пределах 16-4 мм, длина L2 каждого уса находится в пределах L2=80-110 мм, при этом габаритная длина L и габаритная ширина L3 клеммы равны 115 мм.

2. Клемма по п.1, отличающаяся тем, что при постоянной длине L клеммы и постоянной ширине L3 клеммы диаметр d прутка клеммы в поперечном сечении прутка находится в пределах d=16-18 мм.

Images