UA53585A

UA53585A - Rail butt joint

Info

Publication number: UA53585A
Application number: UA2002097692A
Authority: UA
Inventors: Анатолій Микитович Жилін; Анатолий Никитович Жилин; Олена Анатоліївна Жиліна; Елена Анатольевна Жилина; Любов Михайлівна Кошелева; Любовь Михайловна Кошелева; Олександр Анатолійович Перуєв; Александр Анатольевич Перуев
Original assignee: Анатолій Микитович Жилін; Анатолий Никитович Жилин; Олена Анатоліївна Жиліна; Елена Анатольевна Жилина; Любов Михайлівна Кошелева; Любовь Михайловна Кошелева; Олександр Анатолійович Перуєв; Александр Анатольевич Перуев
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2003-01-15

Abstract

The rail butt joint has the rails being joined, those are connected to each other with side onlays and transverse fixation elements. The ends of each rail being joined are arranged with axial symmetry at angle to the long axis of the rail. The surfaces of the ends of the rails being joined are reversely symmetrical with respect to the normal to the long axis of the rails.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до пристрою стикових з'єднань рейкового шляху і може бути широко використане в 2 будь-якій галузі промисловості і господарської діяльності, що передбачає експлуатацію рейкового транспорту: залізничний транспорт, міський комунальний - транспорт (трамвай, метро), внутрішньозаводський транспорт різних підприємств.The invention relates to the device of butt joints of the rail track and can be widely used in 2 any branch of industry and economic activity that involves the operation of rail transport: railway transport, urban communal - transport (tram, subway), intra-plant transport of various enterprises.

Стикове з'єднання забезпечує з'єднання окремих рейок у єдину полотнину для напрямку коліс рухливого складу при русі. Рейки є найголовнішим елементом верхньої будови колії, експлуатуються в широкому діапазоні 70 експлуатаційних температур, безпосередньо сприймають тиску від коліс рухливого складу і забезпечують передачу цих тисків елементам конструкцій, що лежать нижче, шляху, а так само визначають умови експлуатації і рівні експлуатаційних навантажень на елементи конструкцій самого рухливого складу. Усі ці умови визначають наступні основні вимоги до стикового з'єднання: - у конструкції повинні бути елементи (зазори) для компенсацій сезонних температурних деформацій окремих 72 рейок (подовження, укорочування); - забезпечувати незмінність ширини колії і надійне з'єднання рейок між собою: - сприяти пружній переробці динамічних впливів на шлях коліс рухливого складу; - забезпечення мінімальних ударних навантажень на конструкцію рухливого складу при проходженні їм температурного зазору стику, і т.д.The butt joint ensures the connection of individual rails into a single web for the direction of the wheels of the rolling stock when moving. Rails are the most important element of the upper structure of the track, they are operated in a wide range of 70 operating temperatures, they directly perceive the pressure from the wheels of the rolling stock and ensure the transmission of these pressures to the structural elements lying below, the path, and also determine the operating conditions and the level of operational loads on the structural elements the most mobile warehouse. All these conditions determine the following basic requirements for butt joints: - the structure must have elements (gaps) for compensation of seasonal temperature deformations of individual 72 rails (lengthening, shortening); - to ensure the invariance of the track width and the reliable connection of the rails to each other: - to promote the elastic processing of dynamic influences on the path of the wheels of the rolling stock; - provision of minimal impact loads on the structure of the rolling stock when it passes through the temperature gap of the joint, etc.

Відомо рейкове стикове з'єднання (авторське посвідчення СРСР Мо 1783017 від 11.10.90, МПК ЕЕ 01 В 11/00, г 16 В 43/00), що виконано з зазором, при, містить стикові накладки, розташовані по обох сторони від рейок і зв'язані один з одним і шейками рейок болтами. У цьому з'єднанні торці рейок, що стикуються, знаходяться в площині, розташованої перпендикулярно подовжньої осі рейки. Практичне застосування такого стикового з'єднання показало кілька істотних його недоліків. Насамперед. наявність температурного зазору розриву в 29 Шшляховій полотнині, утвореного нормально розташованими до осі рейок торцями, приводить до появи значних « періодичних ударних навантажень при проходженні через стик коліс рухливого складу. Це приводить до інтенсивного зносу самої шляхової полотнини, коліс рухливого складу і його підшипникових вузлів. Експлуатація такого стикового з'єднання приводить так само до виникнення значних вібраційних навантажень на кріплення самого стику, що приводить до ослаблення з'єднання елементів стику між собою і з опорними шпалами верхньої о будови колії. Крім того, наявність таких стиків створює значний опір руху потягів (близько 1095 основного ее) опору. див. Амелін С. Е. Дановський Л.М. Шлях і шляхове господарство. М., "Транспорт" 1972), що приводить до зниження економічних експлуатаційних показників, а так само не створює, необхідних умов під час перевезення о пасажирів і вантажів, що улоеможливлює в ряді випадків використання залізничного транспорту. Так само, така со конструкція рейкового стику є нездоланного технічною перешкодою при проектуванні і створенні швидкісних залізничних магістралей через різке збільшення ударно-динамічних навантажень при підвищенні швидкості руху о рухливого складу.A rail butt joint is known (author's certificate of the USSR Mo 1783017 dated 11.10.90, MPK EE 01 B 11/00, g 16 B 43/00), which is made with a gap, at, contains butt pads located on both sides of the rails and connected to each other and the necks of the rails with bolts. In this connection, the ends of the connecting rails are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rail. The practical use of such a butt connection showed several of its significant shortcomings. First of all. the presence of a temperature gap of a gap in the 29 road fabric, formed by the ends normally located to the axis of the rails, leads to the appearance of significant "periodic shock loads when passing through the joint of the wheels of the rolling stock. This leads to intensive wear and tear of the road surface itself, the wheels of the rolling stock and its bearing assemblies. The operation of such a joint connection also leads to the occurrence of significant vibrational loads on the fastening of the joint itself, which leads to a weakening of the connection of the joint elements with each other and with the supporting sleepers of the upper track structure. In addition, the presence of such joints creates a significant resistance to the movement of trains (about 1095 main ee) resistance. see Amelin S.E. Danovsky L.M. Road and road management. M., "Transport" 1972), which leads to a decrease in economic operational indicators, and also does not create the necessary conditions during the transportation of passengers and cargo, which makes it possible in a number of cases to use railway transport. Also, such a construction of a rail joint is an insurmountable technical obstacle in the design and construction of high-speed railway lines due to a sharp increase in impact and dynamic loads when the speed of rolling stock increases.

Найбільш близьким по технічній сутності до винаходу, що заявляється, є рейкове стикове з'єднання, описане в авторському посвідченні СРСР Мо 1769771 від 14.11.90 МПК Е 01 В 11/24. Відповідно до відомої конструкції « рейки, що списуються, зрізані в плані кососимметрично щодо їхньої подовжньої осі і зв'язані один з одним за З допомогою поперечних кріпильних елементів. Ця конструкція припускає так само наявність бічних накладок, с прикріплюються жорстко до рейок, що стикуються, зазначеними кріпильними елементами, причому довжинаThe closest in terms of technical essence to the claimed invention is the rail butt joint described in the author's certificate of the USSR Mo 1769771 dated 14.11.90 IPC E 01 B 11/24. According to the well-known design, the removable rails are cut diagonally in plan with respect to their longitudinal axis and are connected to each other with the help of transverse fastening elements. This design also assumes the presence of side overlays, c are attached rigidly to the connecting rails with the specified fastening elements, and the length

Із» накладок І. визначається в основному кутом зрізу торців рейка і розраховується по формулі:From" overlays I. is mainly determined by the cut angle of the ends of the rail and is calculated by the formula:

Ї - К ОВЛОА (1) де К - 3...6 - експериментальний коефіцієнт;Y - K OVLOA (1) where K - 3...6 - experimental coefficient;

В - ширина головки рейки; і-й А - кут зрізу торця рейки оз Практичне застосування ідеї конструкції рейкового стику показало його деяку перевагу з описаної раніше конструкції внаслідок того, що при кососиметричному щодо подовжньої осі рейки зрізі його торців усуваються і-й динамічні ударні навантаження при проходженні коліс рухливого складу через стик навіть при наявності о 20 температурного компенсаційного зазору.B - the width of the rail head; i-th A - the angle of the cut of the end of the rail z The practical application of the idea of the design of the rail joint showed its some advantage over the previously described design due to the fact that when the cut of its ends is obliquely symmetrical with respect to the longitudinal axis of the rail, the i-th dynamic shock loads are eliminated when the wheels of the rolling stock pass through joint even with a temperature compensation gap of 20 o.

Разом з тим кососиметричний зріз торців рейок, що стикуються, визначає досить велику довжину бічних сл накладок і протяжну зону безпосереднього торцевого зрізу, що конструктивно не скріплюється поперечними кріпильними елементами. Ці нескріплені ділянки стику являють собою консольну балку з жорстко затисненим кінцем. Тому при експлуатації такого стикового з'єднання істотно зростає амплітуда динамічних впливів від 99 вертикально діючих навантажень і відповідний прогин нескріпленої ділянки при проходженні колісних пар в. рухливого складу через стик, що приводить до збільшення силових впливів на опорні шпали і баластовий шар верхньої будови колії, руйнуючи їх, до збільшення зносу і скороченню терміну служби самих рейок, що цілком знижує надійність стику. З цієї причини не допускається зменшення кута зрізу косого зрізу менш 402, що було б технічно доцільно для збільшення активної зони переходу коліс з однієї рейки на іншій. Крім того, ця 60 конструкція стику збільшує загальну вагу залізничого полотнини верхньої будівлі через збільшені розміри бічних накладок, що несприятливо позначається на умовах експлуатації опорних шпал і баластового шару верхньої будови колії, а так само погіршує техніко-експлуатаційні показники через зростання витрат на монтаж і експлуатацію залізничного шляху.At the same time, the obliquely symmetrical cut of the ends of the connecting rails determines a rather large length of the side layers of the overlays and the extended zone of the immediate end cut, which is not structurally fastened by transverse fastening elements. These unfastened sections of the joint represent a cantilever beam with a rigidly clamped end. Therefore, during the operation of such a butt connection, the amplitude of dynamic influences from 99 vertically acting loads and the corresponding deflection of the unfastened section during the passage of wheel pairs increases significantly. rolling stock through the joint, which leads to an increase in the force of the supporting sleepers and the ballast layer of the upper track structure, destroying them, to increased wear and shortening the service life of the rails themselves, which completely reduces the reliability of the joint. For this reason, it is not allowed to reduce the angle of the oblique section to less than 402, which would be technically appropriate to increase the active zone of the transition of wheels from one rail to another. In addition, this 60 joint design increases the total weight of the railway fabric of the upper building due to the increased dimensions of the side overlays, which adversely affects the operating conditions of the supporting sleepers and the ballast layer of the upper track structure, as well as worsens the technical and operational indicators due to the increase in installation and operation costs railway track.

Технічною задачею пропонованого винаходу є створення такого рейкового стику, який би, поряд з усуненням бо ударно-динамічних навантажень при проходженні через нього коліс рухливого складу при збільшенні активної зони переходу коліс з однієї рейки на іншій, знизив амплітуду динамічних впливів, прогин нескріпленої ділянки і силовий вплив на конструкцію верхньої будови колії, довжину бічних накладок.The technical task of the proposed invention is to create such a rail joint, which, along with the elimination of shock and dynamic loads when rolling stock wheels pass through it, while increasing the active zone of the transition of wheels from one rail to another, would reduce the amplitude of dynamic influences, the deflection of the unfastened section and the force influence on the construction of the track superstructure, the length of the side linings.

Поставлена технічна задача досягається тим. що в конструкції стику, у якій рейки, що стикуються, зв'язані один з ОДНИМ бічними накладками і поперечними кріпильними елементами, відповідно до винаходу, торці кожної рейки зрізані вісесиметрично під кутом щодо подовжньої осі цієї рейки, а поверхні торців рейок, що стикуються, зворотньосиметричні щодо перпендикуляра до подовжньої осі рейки, при цьому довжина бічної накладки І. визначається по формуліThe set technical task is achieved by that in the design of the joint, in which the connecting rails are connected to ONE side plates and transverse fastening elements, according to the invention, the ends of each rail are cut axisymmetrically at an angle to the longitudinal axis of this rail, and the surfaces of the ends of the connecting rails, inversely symmetrical with respect to the perpendicular to the longitudinal axis of the rail, while the length of the side overlay I. is determined by the formula

Ї - К-ВЛОА, (2) 70 деY - K-VLOA, (2) 70 de

К-1,5...3;K-1.5...3;

В - ширина толовки рейки;B - the width of the body of the rail;

А - кут симетрії площини зрізу щодо подовжньої осі рейки.A is the symmetry angle of the cutting plane with respect to the longitudinal axis of the rail.

Виконання: таким способом торців рейок, що стикуються, дозволяє збільшити зону переходу коліс через стик /5 Зі зменшенням кута А, а за інших рівних умов удвічі зменшити довжину нескріпленої ділянки стику, що відповідно знижує прогин і амплітуду динамічних напруг у стику, знижує навантаження на конструкцію верхньої будови колії. Так само зменшується довжина необхідних для зв'язку рейок, що стосуються, бічних накладок, знижує металоємність монтажу рейкового шляху і вага конструкції стику в цілому. В остаточному підсумку всі зміни дозволяють скоротити витрати на монтаж і експлуатацію рейкового шляху при збільшенні надійності і довговічності.Execution: in this way, the ends of the rails that are connected allow you to increase the zone of transition of the wheels through the joint /5. construction of the track superstructure. In the same way, the length of the side plates necessary for the connection of the rails decreases, the metal consumption of the installation of the rail track and the weight of the joint structure as a whole are reduced. In the end, all the changes allow to reduce costs for installation and operation of the rail track while increasing reliability and durability.

Сутність винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями, де - на фіг. 1 зображений стик у зборі, вид зверху; - на фіг.2 зображений стик з косометричним виконанням торців рейок, що стикуються.The essence of the claimed invention is explained by the drawings, where - in fig. 1 shows the assembled joint, top view; - Fig. 2 shows a joint with a cosometric design of the ends of the connecting rails.

Пропонований стих рейок утвориться і працює в такий спосіб. Перед зборкою торець рейки 1 (див. фіг.1) об Виконується по поверхні 2 осесимметрично під кутом А до подовжньої осі З, а торець рейки, що стикується, 4 виконується по поверхні 5, так само вісесиметрично під кутом А до подовжньої осі З, але назад симетрично щодо « осі 6, перпендикулярної подовжньої осі 3. Стик має температурний зазор 8 величина якого розраховується по відомих залежностях, утвориться за допомогою кріпильних елементів 7 і бічних накладок 8, величина яких розраховувалася по формулі 2. ю зо Як видно з креслення, активна зона переходу стику складає величину 21, як і у випадку стику рейок з кососиметричним виконанням торців, що показано на фіг.2. При цьому консольна (незакріплена кріпильними со елементами) частина І! у стику, що заявляється майже в два рази менше, ніж у стику, зображеного на фіг. 2. юThe proposed verse of rails will form and work in the following way. Before assembly, the end of the rail 1 (see Fig. 1) is executed along the surface 2 axisymmetrically at an angle A to the longitudinal axis Z, and the end of the connecting rail 4 is executed along the surface 5, also axisymmetrically at an angle A to the longitudinal axis Z, but back symmetrically with respect to the "axis 6, perpendicular to the longitudinal axis 3. The joint has a temperature gap 8, the value of which is calculated according to known dependencies, will be formed with the help of fastening elements 7 and side overlays 8, the value of which was calculated according to formula 2. ю зо As can be seen from the drawing, the active zone of the transition of the joint is 21, as in the case of the joint of rails with obliquely symmetrical execution of the ends, which is shown in Fig. 2. At the same time, the cantilever (not fixed with fasteners) part I! in the joint, which is claimed to be almost two times smaller than in the joint shown in fig. 2. Yu

Унаслідок вищевикладеного, динамічні навантаження і прогини, що розраховуються за схемою консольної балки з жорстко затисненим кінцем, будуть істотно нижче для стику, що заявляється, зображеного на фіг.1. У оAs a result of the above, the dynamic loads and deflections calculated according to the scheme of the cantilever beam with a rigidly clamped end will be significantly lower for the proposed joint shown in Fig.1. In o

Зв Цьому ж випадку вдвічі менше необхідна довжина бічних накладок. юIn the same case, the required length of the side panels is half as much. yu

Усе це забезпечує зниження вартості монтажу і витрат на зміст рейкової полотнини зі стиками, що заявляються, збільшує надійність і довговічність конструкції стику і шляху.All this ensures a reduction in the cost of installation and maintenance costs of the rail fabric with the declared joints, increases the reliability and durability of the joint and track design.

Claims

The formula of the invention h - s Rail butt joint, in which the butting rails are connected to each other by side overlays and "with" transverse fastening elements, which is characterized by the fact that the ends of each butting rail are made axisymmetric at an angle to the longitudinal rail, and the surfaces of the ends of the connecting rails are inversely symmetrical relative to the perpendicular to the longitudinal axis of the rails, while the length | of the side lining is calculated according to the formula с-КВЛво о, (95) where 1 V is the width of the rail head; со 50 (m - the symmetry angle of the section plane with respect to the longitudinal axis of the rail; сл К-1.5...3 - the experimental coefficient.

Fig. 1 Fig. 2 » Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2003, M 1, 15.01.2003. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. 60 b5