Блок рельсового стыка железнодорожного пути
Изобретение относится к рельсовым стыкам железнодорожного пути. Блок рельсового стыка железнодорожного пути содержит состыкованные с зазором рельсы, торцы которых симметрично относительно линии стыковки кососрезаны, соединенные боковыми накладками, закрепленными болтовыми соединениями. В зазоре между торцами состыкованных рельсов смонтирован треугольный в плане вкладыш, взаимодействующий своими боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями рельсов. Вкладыш выполнен в виде рельса с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно угла среза рельсов. Поперечные профили головки и подошвы вкладыша со стороны сходящихся боковых скосов уменьшены на величину его поперечного перемещения. К вертикальным стенкам вкладыша и одного из стыкуемых рельсов кинематически смонтирована шарнирная система элементов перемещения. Кроме того, упомянутые боковые накладки жестко закреплены с левым рельсом, а с правым рельсом - с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Техническим результатом является устранение в местах стыка рельсов мгновенных ударов, возможных выкрашиваний или сколов при прохождении по ним колес в процессе эксплуатации на заостренных участках рельсов путем их укрепления и придания вкладышу возможности возвратно-поступательного перемещения вдоль рельса с обеспечением стабильного контактирования по соответствующим наклонным плоскостям вкладыша и рельсов при изменении температуры окружающей среды. 3 з.п. ф-лы, 28 ил.
Изобретение относится к рельсовым стыкам железнодорожного пути.
Известны различные по конструкции рельсовые стыки ж/д пути, например по а.с. №69402 по кл. Е 01 В 11/00 /аналог/, содержащие стыкуемые части рельсов и накладки с крепежными парами, и по а.с. №76764 по кл. Е 01 В 11/24 от 1947 г., содержащие кососрезанные концы головок рельсов и восполняющие срезанные части головок накладки.
Прототипом предлагаемого рельсового стыка является рельсовый стык по пат. Германии №601107, кл. 19с 11/32, 1934 г., содержащий состыкованные с зазором рельсы с смонтированным в зазоре треугольным в плане и подпружиненным вкладышем, взаимодействующим своими боковыми плоскостями с соответствующими кососрезанными плоскостями рельсов.
Задачей настоящего изобретения является устранение в местах стыка рельсов при прохождении по ним колес мгновенных ударов и возможных выкрашиваний или сколов в процессе эксплуатации на заостренных частях концевых участков рельсов путем их укрепления и придания вкладышу, кинематически связанному с боковыми кососрезанными частями, соседствующих рельсов возможности возвратно-поступательных перемещений вдоль рельса с обеспечением стабильного контактирования по соответствующим наклонным плоскостям вкладыша и рельсов при изменении температуры окружающей среды.
Это достигается тем, что вкладыш выполнен частью рельса с возможностью возвратно-поступательного перемещения под углом среза рельсов с уменьшенными со стороны вершины сходящихся скосов поперечными профилями головки и подошвы рельса на величину его поперечного перемещения, с вертикальными стенками вкладыша, например правым рельсом блока кинематически связана шарнирная система элементов перемещения.
Накладки жестко закреплены с левым рельсом блока, а с правым - с возможностью возвратно-поступательного перемещения.
Шарнирная система элементов перемещения выполнена в виде прямоугольной в поперечном сечении тяги с шарнирно смонтированными примерно посредине в двух разнесенных вертикальных окнах и на осях одной концевой части в виде проушин с установленным в них на оси роликом серег.
В каждой серьге в другой концевой части на образованных поперечных в плоскости серьги цапфах установлены прямоугольные со срезанными под углом наклона скосов вкладыша шайбы, смонтированные в ответных окнах вертикальной стенки вкладыша, образуя со сторонами тяги, серег и вертикальной стенки вкладыша ромб под углом, равным углу кососрезанной плоскости вкладыша и противоположно направленным углу его сходящихся скосов.
По обе стороны от серег в образованных окнах тяги на осях шарнирно установлены ролики, контактирующие с соседствующими плоскостями вертикальных стенок рельсов блока и соответствующей накладки.
Ролики серег контактируют с образованными желобами той же накладки, причем другая концевая часть закреплена с вертикальной стенкой рельса блока. В накладке, с которой взаимодействуют ролики тяги в месте расположения прямоугольных шайб серег и их скосов, смонтированы треугольные под углом среза шайб пластинчатые бобышки, взаимодействующие со скосами прямоугольных шайб.
На кососрезанных ребрах вертикальной стенки вкладыша под углом среза смонтированы прямоугольные направляющие, с которыми контактируют ответные пазы соответствующих соседних рельсов блока.
На кососрезанных плоскостях вкладыша в местах расположения его головки и подошвы выполнены горизонтальные и вертикальные желобы, образуя квадраты, при этом вертикальные желобы в концевых частях не пересекают горизонтальные контуры головки, а в подошве вкладыша равномерно по площади образованы вертикальные сквозные отверстия с раструбом в основании подошвы.
На фиг.1 изображен участок ж/д пути с рельсовыми беззазорными стыками; на фиг.2 - вид I /на фиг.1/ при положении блока рельсового стыка в условиях повышенных плюсовых температурах окружающей среды; на фиг.3 - то же, вид I /на фиг.1/ при положении блока рельсового стыка в условиях пониженных /минусовых/ температурах окружающей среды; на фиг.4 - вид II /на фиг.2/; на фиг.5 - блок рельсового блока ж/д пути при виде сверху; на фиг.6 - разрез по А-А на фиг.2; на фиг.7 - разрез по Б-Б на фиг.6; при положении блока рельсового стыка в условиях повышенных температур окружающей среды; на фиг.8 - разрез по Б-Б на фиг.6 при положении блока рельсового стыка в условиях пониженных /минусовых/ температур окружающей среды; на фиг.9 - разрез по Г-Г на фиг.4; на фиг.10, 11 и 12 - шарнирная система элементов перемещения; на фиг.13, 14 и 15 - серьга в 3-х проекциях; на фиг.16, 17 и 18 - вкладыш в 3-х проекциях; на фиг.19 - головка вкладыша в поперечном сечении; на фиг.20 - разрез по В-В на фиг.4; на фиг.21 и 22 - накладка с треугольным выступом в 2-х проекциях; на фиг.23 - разрез по Д-Д на фиг.21; на фиг.24 - разрез по Е-Е на фиг.21; на фиг.25 - кинематическая схема блока рельсового стыка положение вкладыша и боковых рельсов блока при повышенных температурах окружающей среды; на фиг.26 - кинематическая схема блока рельсового стыка - положение вкладыша и боковых рельсов при пониженных /минусовых/ температурах окружающей среды; на фиг.27 - вид III /на фиг.21/; на фиг.28 - разрез по Ж-Ж на фиг.27.
Блок рельсового стыка содержит вкладыш 1, состыкованные с зазором и с боков рельсы соответственно, например, левый 2 и правый 32, накладки левая 4 - нижняя, правая 5 и соответственно крепежные пары /см. фиг.5/.
Со стороны расходящихся вкладыша 1 и правого рельса 3 блока на их вертикальных соответственно 7 и 8 стенках шарнирно смонтирована шарнирная система элементов перемещения 9 /см. фиг.2, 3 и 4/.
Вкладыш 1 содержит головку 10, вертикальную стенку 11 и подошву 12 /см. фиг.6, 16, 17 и 18/. Головка 10 и подошва 12 вкладыша 1 со стороны сходящихся боковых скосов соответственно левая 13 и правая 14, по ширине профили поперечно уменьшены на величину поперечного перемещения δ вкладыша 1 /см. фиг.6 и 19/ при максимальной отрицательной для данной местности температуре, например 45°С окружающей среды. При больших значениях температуры окружающей среды необходимо ставить дополнительный блок рельсового стыка /см. фиг.2, 3, 4, 5 и 18/.
Угол наклона кососрезанных плоскостей 13 и 14 вкладыша и ответных скосов рельсов соответственно 15 рельса 2 и 16 рельса 3 к плоскости симметрии рельсовой нитки принят равным arc sin 60° /угол египетского треугольника со сторонами 3:4:5/ ≈ 37°.
Шарнирная система элементов перемещения 9 /см. фиг.2, 3, 4, 10, 11 и 12/ выполнена в виде прямоугольной в поперечном сечении тяги 17 с шарнирно смонтированными примерно посредине в двух разнесенных вертикальных окнах серьгами 18 на осях 19 одной концевой частью в виде проушин с установленными в них на осях роликами 20.
В каждой серьге 18 в другой концевой части на образованных поперечных и соосных в плоскости серьги цапфах 21 /см. фиг.4, 6, 7, 8, 12 и 15/ установлены на каждой прямоугольная со срезанным углом под углом наклона скосов вкладыша 1 шайба 22, смонтированная в ответном окне 23 и закрепленная в вертикальной стенке 11 вкладыша 1 /см. фиг.4, 6, 7 и 8/, образуя со сторонами тяги 17 серег 18 и вертикальной стенки 11 вкладыша 1 ромб под углом, равным примерно углу кососрезанных плоскостей 13 вкладыша 1 /см. фиг.2 и 4 - при температуре окружающей среды примерно 20°С равным примерно углу кососрезанной плоскости 13 вкладыша 1/.
По обе стороны от серег 18 /с внешней стороны/ в образованных окнах тяги 17 на осях 19 шарнирно установлены ролики 24, контактирующие с соседствующими плоскостями вертикальных стенок 7 и 8 соответственно левого и правого рельсов блока и соседствующей стенки 25 накладки 4 /см. фиг.4/, при этом ролики 20 серег 18 контактируют с образованными желобами 26 /см. фиг.9/ той же накладки.
Другая концевая часть тяги 17 закреплена с вертикальной стенкой 8 рельса 3 блока /см. фиг.2, 3 и 4/ посредством поперечно закрепленного в тяге штыря 27.
В накладке 4, с которой взаимодействуют ролики 24 тяги 17, в месте расположения прямоугольных шайб 22 со скосами серег 18 смонтированы треугольные под углом среза шайб пластинчатые бобышки 28, взаимодействующие со скосами прямоугольных шайб 22 /см. фиг.7 и 8/.
На кососрезанных плоскостях 13 и 14 торцев вертикальной стенки 11 вкладыша 1 примерно посредине высоты вкладыша 1 под углом среза поперечно закреплены на каждой прямоугольная направляющая 29 /см. фиг.4 и 20/, с которой контактирует ответный паз в кососрезанных плоскостях торцев вертикальных стенок 7 и 8 соответствующих рельсов блока.
На кососрезанных плоскостях 13 и 14 вкладыша 1 в местах расположения его головки и подошвы выполнены горизонтальные и вертикальные желоба 30 /см. фиг.17), образуя квадраты, при этом вертикальные желоба в концевых частях не пересекают контур головки, а в подошве вкладыша 1 равномерно по площади образованы вертикальные сквозные отверстия 31 с раструбом в основании подошвы /см. фиг.18/.
В накладках 4 и 5 выполнены отверстия под крепежные пары 6 /см. фиг.21/, правая часть выполнены цилиндрическими, включая и овальные, которые дополняются вставкой 32 /см. фиг.21, 27 и 28/, а в левой стороне накладок необходимо выполнить овальные отверстия, при этом с правыми сторонами накладок 4 и 5 /на фиг.2, 3 и 4 - левые стороны накладок/ совместно с левым рельсом 2 жестко закреплены крепежными парами. Накладки 4 и 5 усилены пластинками /см. фиг. 21, 22 и 23/.
На фиг.25 и 26 изображено схематическое положение элементов блока рельсовой нитки при различных температурах окружающей среды, так на фиг.25 - при температуре окружающей среды примерно +30°С, а на фиг.26 - при температуре окружающей среды -55°С. Для зон России этого перепада температур окружающей среды вполне достаточно. Заложенный зазор между обычными торцами рельсов на чертежах меньше 23,5 мм полученные от суммарной температуры окружающей среды в 85°С, т.е. Δ = α·tсум·L6, где
Δ - суммарный зазор между торцами соседствующих торцев;
α - коэффициент линейного расширения стали;
tсум. - суммарная температура окружающей среды;
L - длина рельсовой нитки без зазоров рельсовых участков между блоками
при α = 12·10-6; tсум = 85°С /30 - 55°С/ и L = 2×12
Δ = 12·10-6·85·24·1000 = 23,25.
Шайбы 22 и штырь 27 в соответствующих стенках 11 вкладыша и 8 правого рельса 3 скреплены от смещения посредством соответствующих шайб 34 и 35 и стержней 36 и 37 /см. фиг.4, 7, 8, 10 и 12/.
Все овальные отверстия накладок, кроме накладок блока рельсового стыка, выполнены цилиндрическими, т.е. выполнены со вставками по типу вставок 32 /см. фиг.28/, а их крепление осуществлено, например, сваркой.
Горизонтальная плоская полоса рельсовой нитки /см. фиг.19/, обозначенная величиной b для рельса Р50 по ГОСТ 7174-75 равна 20 мм, а во вкладыше 1 эта полоса уменьшена на величину δ/2, примерно на 5,5 мм. При принятии зазора рельсового стыка, равного 30 мм на прилагаемых фигурах рельсового стыка. Оставшаяся горизонтальная плоская полоса вкладыша 1 в 14,5 мм является предельным значением, что вполне допустимо для выполнения поставленной задачи: обеспечения при эксплуатации ж/д пути непрерывной нитки.
Установка блока рельсового стыка в ж/д путь производится в следующей последовательности.
1. Устанавливают длину h /см. фиг.1 и 5/ блока рельсового стыка для температуры окружающей среды места установки блока.
2. Вырезают из рельсовой нитки участок длиной h, равной длине h блока рельсового стыка.
3. Сверлят два отверстия в концевой части, оставшейся после отрезки рельсовой нитки, под отверстия накладки 2 Р50 по ГОСТ 19128-73.
4. Устанавливают строенные шпалы в место расположения вкладыша установленного блока рельсового стыка.
5. Изготавливают уширенную из трех подкладок костыльного крепления по ГОСТ 3280-72 путем крепления по боковым сторонам в одной плоскости для размещения подошвы рельсов, например, сваркой с последующей закалкой и зачисткой их.
6. Устанавливают в разрыв рельсовой нитки блок рельсового стыка и скрепляют его с двух концевых частей накладками по ГОСТ 19128-73.
Работает блок рельсового стыка ж/д пути в следующей последовательности. При изменении температуры окружающей среды в сторону понижения правый рельс 3 блока рельсового стыка относительно левого рельса 2 начнет перемещаться в сторону удаления от левого рельса, при этом закрепленная с рельсом 3 тяга 17 начнет перемещаться с рельсом 3 и совместно с тягой 17 поворачиваться в сторону увеличения угла между серьгой и тягой /см. фиг. 2 и 3/.
При повороте серег 18 смещается и вкладыш 1 своими скосами по соответствующим скосам рельсов 2 и 3, при этом вкладыш перемещается параллельно рельсовой нитки /см. фиг.2, 3, 25 и 26/, причем скосы прямоугольных шайб 22 скользят по скосам бобышек 28 накладки 4 /см. фиг.7 и 8/.
Перемещение рельса 3 вдоль рельсовой нитки и вкладыша 1 по скосам рельсов 2 и 3 происходит автоматически как при понижении температуры окружающей среды, так и при повышении, при этом зазоры между кососрезанными плоскостями рельсов 2 и 3 и вкладыша 1 возможны минимальные, производственные /сочетание допусков/, которые не повлияют на непрерывность рельсовой нитки в месте расположения блока рельсового стыка, причем относительно правых частей /см. фиг.2, 3, 4, 5, 25 и 26/ накладок 4 и 5 блока рельсового стыка в процессе эксплуатации при изменении температуры окружающей среды будет скользить рельс 3 блока, обеспечивая непрерывность рельсовой нитки.
В предлагаемом исполнении блока рельсового стыка доработки накладок, подкладок и рельсов блока минимальные и вполне выполнимые для среднего /по мощности/ производственного предприятия.
Длина рельсовой нитки между блоками рельсовых стыков определяется по формуле
где L - длина рельсовой нитки между блоками рельсовых стыков;
Δ - суммарное перемещение рельсов блока относительно друг друга;
α - коэффициент линейного расширения стали рельсов;
tсум - суммарное изменение температуры окружающей среды в °С.
При Δ = 20 мм; α = 12·10-6 и t = 50°С
Это приемлемо для средних широт России.
Предлагаемый блок рельсового стыка обеспечивает непрерывность рельсовой нитки и отсутствие перепадов наружной верхней части поверхности головки вкладыша относительно наружной верхней поверхности головок рельсов блока с обеспечением его приемлемой прочности и жесткости.
1. Блок рельсового стыка железнодорожного пути, содержащий состыкованные с зазором рельсы, торцы которых симметрично относительно линии стыковки косо срезаны, соединенные боковыми накладками, закрепленными болтовыми соединениями, в зазоре между торцами состыкованных рельсов смонтирован треугольный в плане вкладыш, взаимодействующий своими боковыми поверхностями с соответствующими поверхностями рельсов, отличающийся тем, что вкладыш выполнен в виде рельса с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно угла среза рельсов, поперечные профили головки и подошвы вкладыша со стороны сходящихся боковых скосов уменьшены на величину его поперечного перемещения, а к вертикальным стенкам вкладыша и одного из стыкуемых рельсов кинематически смонтирована шарнирная система элементов перемещения, кроме того, упомянутые боковые накладки жестко закреплены с левым рельсом, а с правым рельсом - с возможностью возвратно-поступательного перемещения.
2. Блок по п.1, отличающийся тем, что шарнирная система элементов перемещения выполнена в виде прямоугольной тяги с шарнирно смонтированными в двух разнесенных вертикальных окнах серьгами с установленными на одной концевой части роликами, а на другой концевой части - цапфами, соосными плоскости серег, на каждой цапфе установлена прямоугольная со срезанным углом шайба, закрепленная в вертикальной стене вкладыша, с образованием со стороны тяги и вертикальной стенки вкладыша ромба под углом, соответствующим углу плоскости косого среза вкладыша, по обе стороны от серег в окнах тяги шарнирно установлены ролики, контактирующие с одной стороны с соответствующими плоскостями стенок рельсов, с другой - с соответствующей накладкой, при этом ролики серег контактируют с желобами той же накладки, кроме того, концевая часть тяги закреплена посредством закрепленного в тяге штыря с вертикальной стенкой рельса.
3. Блок по п.1, отличающийся тем, что на каждом торце косо срезанной вертикальной стенки вкладыша под углом среза закреплена прямоугольная направляющая, с которой контактирует соответствующий паз на торце кососрезанной вертикальной стенки соседнего рельса.
4. Блок по п.1, отличающийся тем, что на плоскости кососрезанной стенки вкладыша в местах расположения головки и подошвы выполнены горизонтальные и вертикальные желобы, образующие квадраты, при этом вертикальные желобы на концевых частях не пересекают контур головки, а в подошве вкладыша равномерно по площади образованы вертикальные сквозные отверстия с раструбом в основании подошвы.
