UA53585C2

UA53585C2 - Rail butt joint

Info

Publication number: UA53585C2
Application number: UA2002097692A
Authority: UA
Inventors: Anatolii Mykytovych Zhylin; Olena Anatoliivna Zhylina; Liubov Mykhailivna Kosheleva; Oleksandr Anatoliiovyc Peruiev
Original assignee: Anatolii Mykytovych Zhylin; Olena Anatoliivna Zhylina; Liubov Mykhailivna Kosheleva; Oleksandr Anatoliiovyc Peruiev
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2005-03-15

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

Винахід відноситься до пристрою стикових з'єднань рейкового шляху і може бути широко використане в 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 any branch of industry and economic activity, which 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 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 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, are operated in a wide range of operating temperatures, 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 of the track itself rolling stock 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 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 свідоцтво СРСР Ме1783017 від 11.10.90, МПК ЕО1811/00,A rail butt joint is known (author's certificate of the USSR Me1783017 dated 11.10.90, IPC EO1811/00,

Е16843/00), 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 подовжній осі рейки. Практичне застосування такого стикового з'єднання показало кілька істотних його недоліків. Насамперед. наявність температурного зазору розриву в шляховій полотнині, утвореного нормально розташованими до осі рейок торцями, приводить до появи значних періодичних ударних навантажень при проходженні через стик коліс рухомого складу. Це приводить до інтенсивного зносу самої шляхової полотнини, коліс рухомого складу і його підшипникових вузлів.E16843/00), 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 break in the track web, formed by the ends of the rails 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 units.

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 будови колії. Крім того, наявність таких стиків створює значний опір руху потягів (близько 1095 основного 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 пасажирів і вантажів, що унеможливлює в ряді випадків використання залізничного транспорту. Так само, така конструкція рейкового стику є нездоланного технічною перешкодою при проектуванні і створенні швидкісних залізничних магістралей через різке збільшення ударно-динамічних навантажень при підвищенні швидкості руху рухомого складу.The operation of such a butt connection also leads to the occurrence of significant vibrational loads on the attachment of the joint itself, which leads to a weakening of the connection of the joint elements to each other and to 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 of the main resistance. see Amelin S. E. Danovsky L. M. Road and road economy. 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 impossible in some cases to use railway transport. Also, this design of the rail joint is an insurmountable technical obstacle in the design and creation 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 свідоцтві СРСР Мо1769771 від 14.11.90, МПК ЕО1811/24. Відповідно до відомої конструкції рейки, що списуються, зрізані в плані кососиметрично щодо їхньої подовжньої осі і зв'язані один з одним за допомогою поперечних кріпильних елементів. Ця конструкція припускає так само наявність бічних накладок, які прикріплюються жорстко до рейок, що стикуються, зазначеними кріпильними елементами, причому довжина накладок І визначається в основному кутом зрізу торців рейка і розраховується по формулі:The closest in terms of technical essence to the claimed invention is the rail butt joint described in the author's certificate of the USSR Mo1769771 dated 14.11.90, IPC EO1811/24. According to the known design, the removable rails are cut diagonally in plan with respect to their longitudinal axis and are connected to each other by means of transverse fastening elements. This design also assumes the presence of side overlays that are rigidly attached to the abutting rails with the specified fasteners, and the length of the overlays is determined mainly by the cut angle of the ends of the rail and is calculated by the formula:

І -К.В/Лда (1) де К-3...6 - експериментальний коефіцієнт;I -K.V/Lda (1) where K-3...6 is an experimental coefficient;

В - ширина головки рейки; а - кут зрізу торця рейкиB - the width of the rail head; a - angle of cut of the end of the rail

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 динамічні ударні навантаження при проходженні коліс рухомого складу через стик навіть при наявності температурного компенсаційного зазору.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 section of its ends is obliquely symmetrical with respect to the longitudinal axis of the rail, dynamic shock loads are eliminated when the rolling stock wheels pass through the joint even in the presence of a temperature compensating gap.

Разом з тим кососиметричний зріз торців рейок, що стикуються, визначає досить велику довжину бічних 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 вертикально діючих навантажень і відповідний прогин нескріпленої ділянки при проходженні колісних пар рухомого 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 іншу. Крім того, ця конструкція стику збільшує загальну вагу залізничного полотна верхньої будови 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 skew-symmetric cut of the ends of the connecting rails determines a rather large length of the side overlays and an 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 effects from vertically acting loads and the corresponding deflection of the unfastened section during the passage of wheel pairs of rolling stock through the joint increases significantly, which leads to an increase in the force effects on the supporting sleepers and the ballast layer of the upper track structure, destroying them. to increased wear and shortening of 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 the wheels from one rail to another. In addition, this design of the joint increases the total weight of the railway bed of the superstructure 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 track superstructure, as well as worsens the technical and operational indicators due to the increase in the costs of installation and operation of the railway way

Технічною задачею пропонованого винаходу є створення такого рейкового стику, який би, поряд з усуненням ударно-динамічних навантажень при проходженні через нього коліс рухливого складу при збільшенні активної зони переходу коліс з однієї рейки на іншу, 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 impact 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 impact on the construction of the upper structure of the track, 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, зворотносиметричні 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 each other by side overlays 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

І -К.В/Лда (2)I -K.V/Lda (2)

деwhere

К-1,5...3;K-1.5...3;

В - ширина головки рейки; а - кут симетрії площини зрізу щодо подовжньої осі рейки.B - the width of the rail head; a - 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 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 металомісткість 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 with a decrease in the angle a, and, other things being equal, to halve the length of the unfastened part of the joint, which accordingly reduces the deflection and the amplitude of dynamic stresses in the joint, reduces the load on the structure of the upper track structure. In the same way, the length of the side plates necessary for the connection of the rails is reduced, 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 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) виконується по поверхні 2 осесиметрично під кутом а до подовжньої осі З, а торець рейки, що стикується, 4 виконується по поверхні 5, так само вісесиметрично під кутом « до подовжньої осі 3, але назад симетрично щодо осі 6, перпендикулярної подовжній осі 3. Стик має температурний зазор 8 величина якого розраховується за відомими залежностями, утворюється за допомогою кріпильних елементів 7 і бічних накладок 8, довжина яких розраховувалася за формулою 2.The 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 " to the longitudinal axis 3, 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, is formed with the help of fastening elements 7 and side plates 8, the length of which was calculated according to formula 2.

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 елементами) частина 1/1 у стику, що заявляється майже в два рази менше, ніж 12 у стику, зображеного наAs 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 by fasteners) part 1/1 in the joint, which is claimed, is almost two times less than 12 in the joint shown in Fig.

Фіг.2.Fig. 2.

Унаслідок вищевикладеного, динамічні навантаження і прогини, що розраховуються за схемою консольної балки з жорстко затисненим кінцем, будуть істотно нижче для стику, що пропонується, зображеного на Фіг.1. У цьому ж випадку вдвічі менше необхідна довжина бічних накладок.As 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 the same case, the required length of the side panels is half as much.

Усе це забезпечує зниження вартості монтажу і витрат на суміщення рейкового полотна зі стиками, що заявляються, збільшує надійність і довговічність конструкції стику і шляху. /4 є є Є й «4All this provides a reduction in the cost of installation and the costs of aligning the rail web with the declared joints, increases the reliability and durability of the joint and path construction. /4 is there is There is also "4

Км лу ра вогмашіа: мкнавння вилннечиовує жива Масове си 7 З попніннісяннриKm lu ra vogmashia: mknavnia vilnnechyovy live Mass sy 7 Z popninnisyanra

ШИ Б ! і з їй УА їйSHI B! and with her UA her

ЗЛИВИ Пн -х Віки піниться сх ШИ " / ДИ пишна ані чаннии НИНКНЇPOUR Pn -h Viki foaming sh SHY " / DY pishna ani channii NINKNYI

З о 5 . 4From about 5. 4

І КЕ :And KE:

Ого клани інки ати вони ачOh, the Inca clans, they are ach

ІК я х каIR I h ka

Ку сиwhere are you

Claims

A device for measuring the physical and mechanical properties of materials, containing a frequency meter for counting the number of pulses, connected to a start pulse shaper, which is characterized by the fact that it additionally contains a series-connected harmonic oscillation generator, a first oscillation amplifier, a piezo emitter, a piezo isoreceiver, the second oscillator amplifier and bandpass filter, the first comparator connected to the harmonic oscillator, the second comparator connected to the bandpass filter, SW flip-flop, calibration pulse generator, four AND elements and an OR element, the first and second comparators with the outputs are connected to the direct inputs of the first AND element, to the inverse inputs of the OR element and to the inverse inputs of the second AND element, the direct output of the first AND element is connected to the information SW input of the SW trigger and to the direct input of the third AND element, the direct output of -trigger is connected to the inverse input of the third AND element, the direct output of the third AND element is connected to the synchronous C-input of the O-trigger, direct in the steps of the fourth element AND are connected to the direct outputs of the OR element, the O-trigger, and the generator of calibrated pulses, the direct output of the fourth element AND is connected to a frequency counter for counting the number of pulses, the direct input of the second element AND is connected to the direct output of O- trigger, the input of the frequency meter for counting the number of pulses is connected to the direct output of the second TA element, the synchronous C-input of the O-trigger is connected to the trigger pulse generator.