Устройство для крепления рельса

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2156332
Дата публикации: 
Среда, Сентябрь 20, 2000
Начало действия патента: 
Понедельник, Январь 15, 1996


Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям верхнего строения пути. Устройство содержит два плечевых элемента и упругий рельсовый зажим. Плечевые элементы расположены друг напротив друга с возможностью размещения между ними подошвы рельса и снабжены обращенной вниз упорной поверхностью. Промежуточная часть зажима подпирает упорную поверхность. Концевая часть зажима проходит во внутреннем направлении от упорной поверхности и выполнена с возможностью упругой опоры на верхнюю сторону подошвы для предотвращения вертикального перемещения рельса. Внешняя часть зажима проходит в направлении от упорной поверхности с боковым изгибом по дуге во внешнем направлении и вниз в направлении нижней части. Нижняя часть зажима выполнена с возможностью опоры на несущую поверхность в зоне, смещенной в боковом внутреннем направлении от центра кривизны внешней части зажима. Данное изобретение обеспечивает улучшенное распределение напряжений в зажиме и облегчает его установку. 7 з. п. ф-лы, 30 ил.

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Настоящее изобретение относится к шпалам, пластинам шпал, зажимам и плечам для включения в состав рельсового пути. Эти элементы могут предпочтительно и преимущественно использоваться совместно, но могут использоваться и независимо.

В первом аспекте изобретение предлагает стальную шпалу для включения в состав рельсового пути, которая является модификацией шпалы, описанной в опубликованной заявке WO 94/28245 того же заявителя, что и данная заявка, и содержит в целом горизонтальную продолговатую прямоугольную пластину для присоединения поперек рельса и предотвращения его вертикального перемещения, имеющую две короткие стороны и две длинные стороны, внешний край каждой из которых наклонен вниз и во внешнем направлении относительно горизонтали, и стенку, проходящую в целом вертикально по нижней стороне пластины, в целом параллельно длинным сторонам пластины и отстоящий от них в целом по центру от них и служащий для предотвращения продольного перемещения рельса. Указанные края осуществляют захват балласта под шпалой.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает устройство для крепления рельса, содержащее два плечевых элемента, расположенных друг напротив друга, проходящих в продольном направлении, выполненных с возможностью размещения между ними подошвы рельса и снабженных каждый обращенной вниз упорной поверхностью, и упругий рельсовый зажим, промежуточная часть которого подпирает упорную поверхность, концевая часть проходит во внутреннем направлении от этой поверхности и выполнена с возможностью упругой опоры на верхнюю строну подошвы для предотвращения вертикального перемещения рельса, а внешняя часть проходит во внешнем направлении от упорной поверхности с боковым изгибом по дуге во внешнем направлении и вниз, в направлении нижней части, выполненной с возможностью опоры на несущую поверхность в зоне, смещенной в боковом внутреннем направлении от центра кривизны указанной внешней части.

Такое решение обеспечивает улучшенное распределение напряжений в зажиме рельса по сравнению с устройствами, известными заявителю, и предотвращает концентрацию напряжений, которая может привести к поломке устройства для крепления рельса при работе. Когда указанный зажим при работе препятствует стремлению подошвы рельса к подъему вверх, например для предотвращения переворачивания рельса, имеет место реверсирование напряжений и, следовательно, имеет место точка нулевого напряжения во внешней части между упорной поверхностью и нижними частями, опирающимися на несущую поверхность, результатом чего является улучшенное распределение напряжений. Боковое смещение несущей части во внутреннем направлении от центра кривизны внешней части приводит к повышению податливости зажима, так что облегчается установка зажима и дополнительно улучшается распределение напряжений.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает устройство для крепления рельса, содержащее плечевые элементы для взаимодействия с находящимися друг напротив друга боковыми сторонами подошвы рельса и рельсовый зажим, соединенный с каждым плечевым элементом и выполненный в виде изогнутого стержня, который симметричен относительно проходящей поперек рельса вертикальной плоскости, внутренняя часть которого опирается на примыкающую подошву, промежуточные ветвеобразные части подпирают обращенную вниз упорную поверхность, выполненную на плечевом элементе, а внешние части упруго реагируют на воздействие несущей поверхности и содержат каждая витую пружину, значительная часть которой проходит во второй вертикальной плоскости.

Преимуществом рельсового зажима данного устройства является то, что он допускает изменения размеров рельса или подошвы рельса, плечевого элемента или самого зажима, например, возникающие из-за производственных допусков, а также изменения высоты подъема подошвы рельса, например в результате подуклонки рельса. Витая пружина делает зажим чрезвычайно податливым. По сравнению с известными заявителю зажимами в виде изогнутого стержня, устройство, предлагаемое изобретением, значительно снижает напряжения кручения, действию которых подвергается стержень при установке или работе.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает приспособление для крепления рельса, содержащее плечевой элемент, который взаимодействует по меньшей мере с одной стороной подошвы рельса и через который пропущен рельсовый зажим в виде упругого стержня, изогнутого для получения в установленном положении ветвеобразных частей, проходящих поперек рельса, и внутренней и внешней части, выполненных с возможностью опоры соответственно на подошву рельса и на несущую поверхность сбоку и снаружи от рельса, причем указанный изогнутый стержень по существу симметричен относительно вертикальной плоскости, проходящей поперек рельса, ветвеобразные части содержат верхнюю пару и нижнюю пару, а плечевой элемент имеет поверхность реакции, взаимодействую с одной из указанных пар ветвеобразных частей при смещении относительно плечевого элемента в результате направленного вверх давления, созданного указанной подошвой рельса, смещающего эту пару и вводящего ее в контакт с другой парой для получения несущего нагрузку поперечного сечения, обладающего увеличенной высотой, что обеспечивает повышенную прочность и жесткость на изгиб.

Такое решение позволяет выполнять рельсовый зажим из сравнительно тонкого стержня, в результате чего зажим допускает изменение размеров и обладает податливостью при относительном удобстве установки, небольшом весе и невысокой стоимости транспортировки. При смещении одной пары ветвеобразных частей и вводе ее в контакт с другой достигается значительное повышение прочности и сопротивления изгибу, поскольку ветвеобразные части эффективно образуют балку, обладающую увеличенной высотой поперечного сечения. Как известно, прочность балки и ее жесткость на изгиб является функцией куба ее высоты.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает пластину рельсовой шпалы, пригодную для прикрепления к деревянной шпале, содержащую пластину основания, выполненную с возможностью приложения к шпале, и два упора, выступающих от пластины вверх для размещения между ними рельса и снабженных каждый обращенной вниз верхней упорной поверхностью для реакции на воздействие рельсового зажима, вставленного во внутреннем направлении сбоку, и обращенной вверх нижней наклонной поверхностью, наклоненной от внешней боковой стороны каждого упора вверх и во внутреннем направлении к его внутренней боковой стороне для облегчения ввода зажима с занятием установленного положения, в котором внутренний конец зажима упруго опирается на внутреннюю сторону подошвы рельса.

В то время как для известных заявителю пластин для деревянных шпал характерны трудности при вводе рельсовых зажимов, наклонные поверхности предлагаемой пластины облегчают ввод рельсового зажима наподобие описанного выше во внутреннем направлении с занятием установленного положения, в котором внутренний конец зажима опирается на подошву рельса, расположенную между упорами.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает зацепляющееся плечо для крепления рельса относительно горизонтальной пластины шпалы, содержащее плечевой элемент для опоры на подошву рельса и две зацепляющиеся лапы для пропускания через сопряженные отверстия в указанной горизонтальной пластине, взаимодействующие с нижней ее стороной, причем каждый плечевой элемент имеет упорную часть, выступающую от него вверх, снабженную сквозным отверстием, имеющим обращенную вниз упорную поверхность для реакции на воздействие рельсового зажима, и выполненную коробчатой, так что это сквозное отверстие ограничено непрерывной верхней стенкой, образующей указанную упорную поверхность.

Коробчатые упорные части обеспечивают значительное повышение стойкости к воздействию прицепного оборудования при сходе его с рельсов по сравнению с известными зацепляющимися плечевыми элементами, которые известны заявителю.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает зацепляющееся плечо для крепления рельса относительно горизонтальной пластины шпалы, содержащее плечевой элемент для опоры на подошву рельса и две зацепляющиеся лапы для пропускания через сопряженные отверстия в указанной горизонтальной пластине, взаимодействующие с нижней ее стороной, причем каждый плечевой элемент имеет упорную часть, выступающую от него вверх, снабженную сквозным отверстием, имеющим обращенную вниз упорную поверхность для реакции на воздействие рельсового зажима, и выполненную за одно целое опорную часть, которая проходит в боковом внешнем направлении от упорной части и нижняя сторона которой опирается на пластину, а верхняя сторона выполнена с выемкой для размещения рельсового зажима.

Эти плечи образуют опоры поверхности для рельсовых зажимов наподобие описанных выше и облегчают их установку и удержание.

Еще в одном аспекте изобретение предлагает устройство для крепления рельса, содержащее плечевые элементы для взаимодействия с находящимися друг напротив друга боковыми сторонами подошвы рельса и рельсовый зажим, соединенный с каждым плечевым элементом и выполненный в виде изогнутого стержня, который симметричен относительно проходящей поперек рельса вертикальной плоскости, внутренняя часть которого выполнена с возможностью взаимодействия с примыкающей подошвой, промежуточные ветвеобразные части действуют вверх на обращенную вниз упорную поверхность, выполненную на плечевом элементе, а внешние части выполнены с возможностью упругой реакции на воздействие несущей поверхности, расположенной сбоку и снаружи от подошвы, причем зажим содержит контактную часть, переменную по ширине в направлении вдоль рельса и расположенную между внутренней и промежуточной частями, а плечевой элемент выполнен с возможностью вхождения в контакт с указанной контактной частью и противодействия отводу зажима от рельса в боковом направлении.

Данное устройство в особенности пригодно для использования в качестве крепежного устройства с нулевой нагрузкой, допускающее продольное перемещение рельса относительно плечевых элементов, но служащее для поддержания заданного межрельсового расстояния и противодействия переворачиванию рельса.

Далее вышеуказанные аспекты изобретения для примера описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает в изометрии вид предлагаемого устройства для крепления рельса.

Фиг. 2 изображает в изометрии вид шпалы, применяемой в устройстве, показанном на фиг. 1.

Фиг. 3 изображает в изометрии в увеличенном масштабе вид устройства для крепления рельса, показанного на фиг. 1.

Фиг. 4 изображает в изометрии с одной стороны вид зацепляющегося плеча, применяемого в устройстве, представленном на фиг.1-3.

Фиг. 5 изображает вид с противоположной стороны плеча, представленного на фиг. 4.

Фиг. 6 изображает в изометрии вид изолятора, применяемого в устройстве для крепления рельса, представленном на фиг. 1-3.

Фиг. 7 изображает в изометрии вид изолирующей наклоняющей пластины или опорной пластины, используемой в устройстве для крепления рельса, представленном на фиг. 1-3.

Фиг. 8, 9 и 10 изображают виды сбоку крепежного устройства с рельсовым зажимом, представленного на фиг.3, модифицированного путем использования рельсовых зажимов различной формы; внутреннее строение устройства показано штриховыми линиями.

Фиг. 11 a-j изображают в изометрии виды рельсовых зажимов различной формы.

Фиг. 12 изображает в изометрии вид предлагаемой пластины для шпалы рельса.

Фиг. 13 изображает вид пластины, представленной на фиг. 12, с частичными вырезами для показа внутреннего строения.

Фиг. 14 изображает вид сбоку, с частичным разрезом, иллюстрирующий применение пластины для деревянной шпалы, представленной на фиг. 12.

Фиг. 15 изображает в изометрии вид, иллюстрирующий применение пластины, представленной на фиг. 12 - 14.

Фиг. 16 и 17 изображают виды, соответствующие фиг. 8 и 3, иллюстрирующие использование зажимов другой формы.

Фиг. 18, 19 и 20 изображают виды соответственно в плане, сзади и сбоку зажима, представленного на фиг. 16 и 17.

Фиг. 21 и 22 изображает виды, соответствующие фиг. 16 и 17, иллюстрирующие использование зажимов другой формы.

Фиг. 23 и 24 изображают виды соответственно в изометрии и в плане зажимов, представленных на фиг. 21 и 22.

Фиг. 25 и 26 изображают поперечные сечения по линиям XXV - XXV на фиг. 21, показывающие конфигурацию ветвеобразных частей соответственно в установленном положении и при максимальном повороте рельса.

Фиг. 27 и 28 изображают сбоку и в изометрии виды устройств для крепления рельса в соответствии с еще одним аспектом изобретения, установленных на пластинообразной опоре.

Фиг. 29 изображает в изометрии вид зажима, представленного на фиг. 27 и 28.

Фиг. 30 изображает вид в плане зажима, представленного на фиг. 29.

На чертежах, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части, фиг.1 и 2 изображают крепежное устройство, использующее стальную шпалу наподобие показанной на фиг. 2, содержащую по существу горизонтальную продолговатую прямоугольную пластину 21 для присоединения поперек рельсов 22. На фиг.1, как и на последующих чертежах, для наглядности показаны только короткие отрезки рельсов 22 и т.п., хотя очевидно, что рельсы уложенного пути проходят непрерывно вдоль последовательно расположенных шпал 20 и т.п., размещенных вдоль рельсового пути с обычными интервалами. Шпала 20 выполнена по существу аналогично описанной в публикации WO 94/28245 и имеет стенку 23, проходящую по существу по центру между длинными сторонами пластины 21. Нижняя кромка стенки 23 выполнена с утолщением 24, а шпала 20 снабжена пластинами для взаимодействия с балластом, такими как пластины 33, присоединенные к шпале на ее нижней стороне в трех точках крепления. Верхний край каждой пластины 33 снабжен двумя выступающими вверх концами 34, проходящими через пазы 34a, выполненные симметрично относительно средней линии пластины 21, проходящей поперек рельса. Концы 34, выступающие над пластиной 21, загибают или закручивают для фиксации их относительно пластины 21. Третьей точкой крепления каждой пластины 33 служит вырез 37, выполненный на нижней стороне утолщения 24. Каждая пластина 33 выполнена с пазом в верхней части, через который проходит стенка 23. Часть пластины, примыкающая к нижнему концу паза, находится в выемке 37.

Пластина 21 шпалы 20 в предпочтительном варианте имеет по существу постоянную толщину; а внешние края 21a и 21b каждой ее длинной стороны наклонены вниз и во внешнем направлении относительно пластины 21. Края 21a и 21b служат для захвата балласта под пластиной 21 и противодействия тенденции погружения шпалы вниз в гравий или другой балласт, находящийся под шпалой 20a. Пазы 34a для вхождения в них верхних концов пластин 33 наклонены во внешнем направлении от стенки 23 и в поперечном и внутреннем направлении к центру шпалы 20a для того, чтобы вогнутые стороны пластин 33 были направлены в поперечном и внутреннем направлении к центру шпалы 20a, как показано на фиг.1. Такое расположение способствует удержанию балласта под шпалой 20a.

Из фиг.2 можно видеть, что пластина 21 выполнена с отверстиями 46 и 47, расположенными с каждой стороны рельсов 22 асимметрично относительно продольной средней линии рельса. Например, как показано на фиг. 2, отверстия 46 на боковой внешней стороне рельса отделены друг от друга расстоянием, превышающим интервал между отверстиями 47 на внутренней стороне рельса, так что устройство, прикрепленное к отверстиям 46, не является взаимозаменяемым с устройством, прикрепленным к отверстиям 47, по причинам, поясненным ниже.

В устройстве для крепления рельса, показанном на фиг. 1, 3, 8, 9 и 10, рельсы 22 наклонены во внутреннем направлении и вниз. Подошва 48 рельса 22 опирается на сужающуюся наклоняющую пластину 49, расположенную между пластиной 21 и подошвой 48. Устройства отличаются только формой применяемого зажима для рельсов.

Подошва 48 расположена между зацепляющимися плечевыми элементами 51 и 52 и удерживается рельсовыми зажимами, например, рельсовым зажимом 53, показанным на фиг. 1, 3 и 11(b), пропущенным через плечевые элементы 51 и 52, и опирающимся на подошву 48 рельса. В примерах, проиллюстрированных чертежами, между зажимами 53 и подошвой 48 расположены изоляторы 54, однако очевидно, что может быть применено аналогичное устройство без изоляторов 54, в котором зажимы 53 или аналогичные части опираются непосредственно на подошву 48.

Фиг. 4 и 5 более подробно изображают плечевой элемент 52, содержащий основание 56, имеющее плоскую нижнюю поверхность для опоры на пластину 21, и две лапы 58 с боковыми выступами 59, выполненными с возможностью ввода через отверстия 46 и взаимодействия с нижней стороной пластины 21, как показано на фиг. 9. Как показано на фиг. 4, обращенные во внутреннем направлении стороны лап 58 могут быть снабжены выемками 61, способствующими очистке кромок отверстий 46 при вводе. С внешней боковой стороны основание 56 выполнено с выступом или опорной частью 62, нижняя поверхность которой находится в одной плоскости с нижней поверхностью основания, и с удлиненной в продольном направлении корытообразной выемкой 63 на верхней стороне для размещения рельсовых зажимов, таких как зажим 53 и т.п. Как видно из фиг. 8, продольное сечение выемки 63 в этом примере является по существу вогнутым, и у каждого конца этой выемки указанный выступ снабжен вертикальными антипросадочными стенками 64, проходящими в боковом направлении и выполненными с возможностью удержания ветвеобразных частей зажимов в виде стержня, как более подробно описано ниже. Внешняя сторона выемки 63 может быть сформирована с направленной во внутреннем направлении частью 66, направленные в продольном направлении торцевые поверхности 67 которой могут действовать как дополнительные продольные ограничители для зажимов в виде стержня и т.п. Дренажные каналы 68 проходят из выемки 63 к внешней стороне опорной части 62.

От основания 56 вверх выступает коробчатая упорная часть 69 со сквозным отверстием 71 для вхождения в него зажимов 53 и т.п. Нижняя сторона отверстия 71 содержит наклонную поверхность 72 с наклоном вверх и во внутреннем направлении и в целом горизонтальную часть 73, которая может принимать внешний конец 74 изолятора 54. В случае если зажимы 53 и плечевые элементы 51 и 52 применяются в отсутствие изоляторов 54, наклонные поверхности 72 служат для облегчения ввода во внутреннем направлении зажимов 53 с занятием установленного положения, которое показано на фиг. 3, 8, 9 и 10 и в котором внутренние концы зажимов опираются на подошву 48 рельса. Кроме того, при установке изоляторов, как показано на фиг.9, поверхности 72 поддерживают соответственно наклоненную поверхность 75 в виде наклонной плоскости изоляторов 54, что облегчает установку зажинов 53.

Верхняя сторона отверстия 71 содержит упорную поверхность 77, снабженную обращенной вниз выпуклостью. Следует отметить, что отверстие 71 ограничено непрерывной верхней стенкой, часть которой выполнена в виде поперечины 78, нижняя сторона которой образует обращенную вниз упорную поверхность 77. Упорная часть 69 с непрерывной верхней стенкой 78 обеспечивает значительно улучшенное сопротивление разрыву или деформации плечевой части при воздействии прицепного оборудование, сошедшего с рельсов.

Другая плечевая часть 51 на верхней стороне подошвы 48 рельса отличается от плеча, описанного выше со ссылками на фиг. 4 и 5 тем, что отверстие 71 расположено выше относительно плоской нижней стороны основания 56. Лапы 58 плечевой части 52 отделены друг от друга меньшим промежутком, соответствующим промежутку между отверстиями 47, тогда как лапы 58 плеча 51 разделены промежутком, соответствующим отверстиям 46, так что отсутствует взаимозаменяемость плеч 51 и 52, и внутреннее плечо 52, выполненное для установки с нижней стороны наклоненной подошвы 48 рельса, не может быть по невниманию установлено с внешней или верхней наклоненной стороны подошвы или наоборот.

Внутренняя, предпочтительно в целом вертикальная поверхность 79 плечевых частей 51 и 52 опирается на кромки подошвы 48 рельса и фиксирует их непосредственно или с промежуточной установкой стенки 81 изолятора 54. В случае когда поверхности 79 опираются непосредственно на кромки подошвы 48, шпала 20 выполнена так, что расстояние между наборами отверстий 46 и 47 несколько меньше, чем показано на чертежах.

В предпочтительном варианте пластина или прокладка 49 шпалы представляет собой упругую изолирующую прокладку, такую как описана в патенте США 5335850, выданном автору данной заявки 9 августа 1994 г.

Прокладка выполнена с лапками 82a и 82b разной длины, которые плотно входят в сопряженные карманы 83a и 83b соответственно в плечевых частях 51 и 52, так что прокладка 49 не может быть по невниманию неправильно установлена, а рельс по невниманию наклонен противоположно наклону, который соответствует плечам 51 и 52.

Следует отметить, что с изолирующей прокладкой 49 и изоляторами 54 рельс 22a электрически изолирован от земли и может использоваться в качестве проводника, например в сигнальной или другой подобной системе с использованием электропроводящего рельса.

Рельсовый зажим 53, показанный на фиг.1 и 3, является криволинейным пластинообразным элементом, выполненным из изогнутой металлической ленты, и, как наиболее наглядно показано на фиг.11(b), содержит верхнюю ветвеобразную часть 84, противодействующую упорной поверхности 77, концевую часть, оканчивающуюся загнутым вверх периферийным участком 86, который упруго опирается на подошву 48 рельса 22 или воздействует в направлении этой подошвы для предотвращения вертикального перемещения рельса 22, внешнюю часть 87, проходящую с боковым изгибом по дуге во внешнем направлении и вниз в направлении нижней ветвеобразной части 88, проходящей до нижней части 89, установленной в выемке 63 и опирающейся на выступ 62, и концевую часть 91, направленную вверх.

Все зажимы, показанные на фиг. 11, имеют по существу J-образную форму, так что нижняя часть, такая как нижняя часть 89, которая опирается на плечо 51 или 52, смещена в боковом внутреннем направлении от центра кривизны дугообразной части 87. В результате, когда внутренняя концевая часть 86 нагружена вверх в результате подъема вверх подошвы 48 рельса, имеют место реверсирование напряжения внутри зажима и зона нулевого напряжения, в результате чего напряжения распределяются более равномерно по телу зажима, и предотвращается возникновение концентраций напряжения.

При работе, после установки наклоняющих пластин 49, плеч 51 и 52, изоляторов 54 и укладки рельсов 22a и 22b, внутренние концы 86, например, зажимов 53 свободно вводят через отверстия 71 с опорой на часть 74 изоляторов 54 и прикладывают давление к внешним частям 87 для того, чтобы вызвать перемещение нижней части 89 во внутреннем направлении и вверх через внешнюю дугообразную наклонную часть 93 выступа или опорной части 62. При этом верхняя часть 84 зажима 53 испытывает нажим со стороны упорной поверхности 77, и зажим 53 загоняют во внутреннем направлении до тех пор, пока нижняя часть 89 не заскочит в выемку 63 с занятием установленного положения, показанного на фиг. 3.

В установленном положении сжимающая реакция зажима 53, действующая между поверхностями 63 и 77, вызывает сильную, направленную вниз к насыпи нагрузку, приложенную к подошве 48 со стороны концевой части 86.

Фиг. 8 показывает крепление рельса, отличающееся от представленного на фиг.1 и 3 тем, что зажим 153, показанный на фиг. 11(a), не может быть удален без применения специальных инструментов. Части, аналогичные по назначению частям зажима 53, обозначены номерами, увеличенными на 100.

Можно отметить, что зажим 153, как и зажим 53, имеет нижнюю часть 189, которая опирается на выступ 62 и смещена во внутреннем направлении от центра кривизны части 187 для обеспечения улучшенного распределения напряжений, как описано выше. В этом случае, однако, часть 189 проходит вниз в выемку 63. При установке концевая часть 186 может быть свободно вставлена вручную в отверстие 71, а часть 187 подвергают ударам сзади ударного инструмента, такого как молоток или чушка для того, чтобы загнать зажим во внутреннем направлении в нужное положение. По мере перемещения внутренней концевой части 186 по наклоненной вверх поверхности подошвы 48 рельса или расположенного на ней изолятора, эта часть отжимается вверх, а верхняя ветвеобразная часть 184 сжимается все сильнее по мере того, как она постепенно входит в отверстие 71. В результате на нижнюю часть 189 действует сильное, направленное вниз сжимающее усилие реакции. По мере того, как зажим 153 загоняют во внутреннем направлении, концевая часть 189 перемещается вверх по дугообразной наклонной части 93 выступа 62 и заскакивает в выемку 63 по достижении установленного положения. Из-за указанного сжимающего усилия реакции кромки нижней части 189 стремятся войти в тесное взаимодействие с поверхностью выемки 63 или врезаться в нее, и потому препятствуют попыткам извлечь рычагом зажим 153 из плеча 51 или 52, благодаря чему крепежное устройство обладает стойкостью против вандализма. Зажим 153 может быть удален с применением специальных инструментов, например, сжимающего устройства с гидравлическим приводом, которое сжимает части 184 и 189 по направлению друг к другу для того, чтобы высвободить нижнюю часть 184 из выемки 66 и допустить извлечение зажима 153 во внешнем боковом направлении.

Фиг. 9 показывает модифицированный зажим 53a, концевая часть которого содержит изогнутый вверх участок или гофр 84a, в установленном положении расположенный вблизи упорной поверхности 77 и проходящий во внутреннем направлении, как показано на фиг. 26. Участок 84a взаимодействует с поверхностью 77 и обеспечивает повышенное сопротивление перемещению зажима 53a во внешнем направлении из его установленного положения в результате ударов или вибрации, имеющих место при эксплуатации.

Фиг. 10 изображает модифицированный зажим 53b, который показан также на фиг. 11(j) и концевая часть 86 которого изгибается по дуге в боковом внутреннем направлении и вниз с формированием U-образного изгиба, нижняя ветвь 86a которого прижимает подошву 48 рельса. Верхняя ветвь 86b поднята над внешний концом 84b верхней ветвеобразной части 84; при этом реакция поверхности 77 стремится сжать зажим 53b и удерживать его в установленном положении, показанном на фиг.10, даже если имеет место износ внешней кромки выемки 63. Чтобы улучшить распределение напряжений, зона контакта между подошвой 48 и нижней ветвью 86a предпочтительно смещена во внешнем направлении от центра кривизны U-образного изгиба 86.

Фиг. 11(g) показывает зажим 53c, отличающийся от зажима 53 тем, что его промежуточная часть, содержащая верхнюю ветвь 84c и концевые части 86c, выполнена с уменьшенной шириной, измеренной в продольном направлении вдоль рельса 22, по сравнению с нижней частью зажима, содержащей дугообразную часть 87c и остальные части зажима, в результате чего зажим 53c имеет поверхности или обращенные в боковом направлении переходные заплечики 92, которые в целом наклонены продольно во внутреннем направлении и которые могут быть захвачены инструментами, что облегчает механизированные установку и демонтаж зажима.

Фиг. 11(i) изображает еще один пример (53d) выполнения зажима с поверхностями 92a для зацепления инструментом, расположенными продольно во внутреннем направлении, однако в этом случае с уменьшенной шириной выполнены нижняя часть и внутренняя концевая часть 89d и 91d.

Преимущество зажимов, предлагаемых изобретением, заключается в том, что они позволяют отделить установочные напряжения от рабочих напряжений. Благодаря реверсированию напряжений и улучшенному их распределению дугообразная часть 87 или 187 подвергается действию сравнительно малых напряжений или нагрузок в процессе работы при сопротивлении стремлению подошвы 48 рельса подняться вверх, например, для предотвращения переворачивания рельса.

Поэтому дугообразные части 87 и 187 предлагаемых зажимов могут быть выполнены относительно тонкими, так что зажим в целом становится податливым и удобным при установке при сохранении необходимой прочности для противодействия подъему подошвы рельса.

Фиг. 11 (c) изображает модифицированный вариант выполнения зажима 153a, имеющего относительно тонкую дугообразную часть 187a, так что зажим весьма удобен при установке. Зажим имеет утолщенную верхнюю ветвеобразную часть 184a и нижнюю часть 189a, придающие ему требуемую жесткость и способность противостоять подъему подошвы рельса.

Фиг.11(e) изображает еще один модифицированный вариант выполнения зажима 153b, в котором его внешняя часть, содержащая дугообразную часть 187b, нижнюю ветвь 188b и нижнюю часть 189b, выполнена с уменьшенной толщиной по сравнению с промежуточной частью, содержащей верхнюю ветвеобразную часть 184b и внутреннюю концевую часть 186b, что делает зажим особенно податливым и удобным при установке и обеспечивает необходимую жесткость для противостояния подъему подошвы рельса.

Фиг. 11(d) изображает модифицированный зажим 53e, отличающийся от зажима 53a, представленного на фиг. 9, тем, что вместо изогнутого вверх участка 84a верхняя ветвеобразная часть 84 имеет на участке, в установленном положении проходящем во внутреннем направлении от поверхности 77, выступающее вверх круглое утолщение 84e, противодействующее перемещению во внешнем направлении зажима 53e.

Фиг.11(f) изображает еще один зажим 53f, отличающийся от зажима 53a тем, что нижняя ветвеобразная часть 89 снабжена обращенным вниз выпуклым гофром 89f малого радиуса, который лучше приспособлен для вхождения в выемку малых размеров для фиксации зажима.

Фиг.11(h) изображает еще один зажим 53h, имеющий нижнюю часть 89h малого радиуса, аналогичную части 89f, описанной выше, и двойной гофр 191 на верхней ветвеобразной части. Гофры 189 и 191 в установленном положении расположены с внешней и внутренней сторон от поверхностей 77 и противодействуют извлечению или чрезмерному вводу зажима. Иными словами, внешний гофр 189 взаимодействует с поверхностью 77 для предотвращения чрезмерного перемещения зажима 54h во внутреннем направлении при установке.

Фиг. 12 изображает пластину 201 шпалы, выполненную в виде одной детали, например, литьем, пригодную для установки на бетонной или деревянной шпале. Пластина 201 содержит основание 202, образованное в целом прямоугольной пластиной. Пластина имеет центральную часть, толщина которой уменьшается в боковом направлении и которая снабжена наклонной верхней поверхностью 203 для обеспечения наклона рельса 22. От пластины 202 вертикально выступают два упора 204, имеющие сквозные отверстия 205, в целом аналогичные отверстиям 71 в плечевых частях 51 и 52, описанных выше со ссылками на фиг. 1, 3, 4 и 5.

Снаружи от каждой части 204 пластина 202 выполнена с двумя отверстиями 207, отделенными друг от друга продольным промежутком.

В этом примере элементы 204 и 205 расположены на таком расстоянии друг от друга, что подошва рельса плотно входит между их нижними внутренними поверхностями 224, показанными на фиг. 13.

Снаружи от каждого отверстия 205 верхняя сторона пластины 202 выполнена с выемкой, в данном случае с прямоугольной выемкой 226, для размещения нижней части упругого зажима, предпочтительно части 89f или 89h малого радиуса такого зажима, как зажим 53f или 53h, или нижней части неизвлекаемого зажима 153, описанного выше со ссылками на фиг. 8.

Следует отметить, что нижняя часть каждого отверстия 205 ограничена наклоненной во внутреннем направлении и вверх наклонной поверхностью 227, начинающейся в плоскости верхней стороны пластины 202 у внешней стороны отверстия 205 и оканчивающейся, как показано на фиг. 13, у верхней стороны подошвы 48, установленной между элементами 204, или несколько выше.

Через отверстия 207 могут быть пропущены костыли 229 для крепления пластины 201 на деревянной шпале 230, как показано на фиг.14, штыри, другие элементы анкерного крепления бетонной шпалы и т.п.

При работе, как показано на фиг. 14, зажим 53 может быть более-менее свободно вставлен через отверстие 205 с занятием положения, показанного на фиг. 14 штриховыми линиями, и загнан во внутреннем направлении в установленное положение, показанное сплошными линиями. При первоначальном приложении зажимов 53 к пластине 201 внутренние концы 86 поднимаются вверх по наклонным плоскостям 227, так что внутренние кромки подошвы 48 не препятствуют перемещению зажимов 53 во внутреннем направлении, благодаря чему значительно облегчается механическая установка зажимов, таких как зажим 53.

Еще одно преимущество описанного решения заключается в том, что плечи 204 коробчатой формы обеспечивают значительно повышенное сопротивление воздействию прицепного оборудования при сходе его с рельсов.

В предпочтительном варианте, как показано на фиг. 14, нижняя сторона пластины 202 снабжена клиновидными выступами 231, сужающимися в том же боковом направлении, что и центральная часть 203, взаимодействующими с деревянной шпалой 230 и противодействующими боковому смещению пластин 201.

Желательно, чтобы вблизи каждой выемки 226 пластина 222 была снабжена дренажным отверстием 232.

Желательно, чтобы, как показано на фиг. 12, переходная часть 233 между боковой внешней частью 202 пластины и центральной частью 203 была наклонена во внутреннем направлении и вверх и была снабжена прямоугольным отверстием 234 для вхождения в него обычного зубилообразного железнодорожного костыля, головка которого взаимодействует с подошвой 48 в дополнение к использованию зажимов, таких как зажим 53. Отверстия 234 предпочтительно смещены одно от другого и расположены на противоположных продольных сторонах элементов 204.

Фиг. 16 и 17 показывают примеры выполнения зажимов 301 в форме изогнутого проволочного стержня, используемых с зацепляющимися плечами 51 и 52 наподобие описанных выше, размещенных на шпале 20, также описанной выше. Подошва 48 рельса установлена на изолирующей наклоняющей пластине 49, а зажимы 301 опираются на подошву 48 через изоляторы 54.

Каждый зажим 301 выполнен в форме изогнутого стержня, симметричного относительно вертикальной плоскости, например плоскости, обозначенной А-А и проходящей поперек рельса 22, находящегося в установленном положении. Каждый зажим 301 имеет внутреннюю центральную часть 302, опирающуюся на подошву 48 рельса, наклоненные во внешнем направлении и вниз ветвеобразные части 303, подпирающие обращенные вниз упорные поверхности 77, и внешние части 304, упруго опирающиеся на опорные части 62 плеч 51 и 52. Каждая внешняя часть 304 выполнена в форме витой пружины, значительная часть которой, как особенно наглядно показано на фиг. 18 и 19, проходит в вертикальной плоскости, параллельной плоскости А-А, благодаря чему напряжения кручения в зажиме 301 при работе снижаются.

В примере, показанном на фиг. 16-20, спиральная часть 304 проходит по дуге, охватывая, как видно, например, из фиг. 20, более 360o, и оканчивается концевой частью 306, проходящей по дуге вверх и во внешнем направлении. Дуговая часть 307, отделенная с внутренней стороны промежутком от конца 306, опирается на внутреннюю поверхность выемки 63 опорной части или выступа 62. Для того чтобы повысить сопротивление просадке или сжатию спиральной части 304, концевая часть 307 предпочтительно наклонена по отношению к вертикальной плоскости А-А. В примере, показанном на фиг.16-20, части 307 смещены наискось во внешнем направлении, так что при направленном вверх нажатии на внутреннюю центральную часть 302 концевые части 307 взаимодействуют с антипросадочной стенкой 64 путем нажатия на нее. В других вариантах выполнения концевые части 307 могут быть смещены наискось во внутреннем направлении в направлении плоскости А-А и могут входить в контакт с торцевыми поверхностями 67 части 66 для противодействия проседанию, вызванному сжатием.

Благодаря тому, что часть 304 витой пружины выполнена в виде спирали, проходящей по дуге более чем на 360o, зажим 301 в форме стержня является чрезвычайно податливым. В целом вертикальная ориентация спиральной пружины 304, очевидная, например из фиг. 19, значительно снижает напряжения кручения, которым зажим подвергается при работе.

Фиг. 21-26 изображают еще один зажим 401 в форме изогнутого проволочного стержня, используемый совместно с плечами 51 и 52, шпалой 20, изолирующей наклонной пластиной 49 и изоляторами 54.

Зажим 401 для рельса может быть выполнен из относительно тонкого металлического стержня и также выполнен симметричным относительно вертикальной плоскости, проходящей поперек рельса 22. Зажим содержит внешнюю центральную часть 402, которая служит продольной перемычкой между внешними нижними ветвеобразными частями 403. Нижняя пара промежуточных ветвеобразных частей 404 проходит по дуге вверх от частей 403. Пара верхних ветвеобразных частей 406 проходит по существу параллельно нижним частям 404 и соединяется с ними через резко загнутую вверх переходную часть 407. Как видно из фиг. 25, верхние ветвеобразные части 406 разделены в продольном направлении меньшим промежутком, чем нижние части 404. Верхние ветвеобразные части 406 изгибаются во внешнем направлении вверх через переходные части 408, которые при работе контактируют с упорной поверхностью 77 и проходят во внешнем направлении до верхних ветвеобразных частей 409, концы 411 которых в ненапряженном состоянии, показанном на фиг.21, расположены на малом расстоянии над продольными частями 402.

Промежуток между нижними ветвеобразными частями 404 таков, что когда зажим 401 установлен, внешние стороны частей 404 плотно входят в контакт с противоположными боковыми поверхностями 71a и 71b отверстия 71, как показано на фиг. 25. В установленном положении, как видно из фиг. 53, верхние ветвеобразные части 406 несколько смещены вниз по направлению к нижним ветвеобразным частям 404 по сравнению с состоянием после изготовления, в результате чего имеет место направленная вниз упругая реакция внутренней части 407, опирающейся на подошву 48 рельса.

Зажимы 401 служат эффективной защитой против подъема вверх подошвы 48 или переворачивания рельса 22. Давление вверх на внутренние части 407 нижних ветвеобразных частей 404 вызывает значительное повышение направленной вниз реакции между упорной поверхностью 77 и верхними ветвеобразными частями 406, так что последние смещаются вниз и входят в контакт с нижними ветвеобразными частями 404, как показано на фиг. 26, с образованием в результате балки со значительно увеличенной высотой, прочностью и жесткостью по сравнению с отдельным стержневыми частями зажима 401. Любое усилие реакции, стремящееся развести части 404, встречает противодействие боковых стенок 71a и 71b. В результате имеет место значительно увеличенное усилие реакции, действующее на подошву 48 в положении, изображенном на фиг. 26, и за его пределами.

Кроме того, внутренние концы 407 ветвеобразных частей с внутренней стороны плеча 51 расходятся и входят в контакт с боковыми стенками 71a и 71b плеча, препятствуя какому-либо перемещению зажима 401 во внешнем направлении относительно плеча 51.

Кроме того, в варианте, показанном на чертежах, повороту подошвы 48 рельса вверх противодействуют верхние ветвеобразные части 409, смещенные вниз до вхождения в контакт с соединительной частью 402 для обеспечения повышенной жесткости.

Из рассмотрения, например, фиг.21 можно заключить, что зажимы 401, как и другие зажимы, описанные выше, могут быть установлены без особых затруднений путем весьма свободного ввода внутреннего конца 407 в отверстие 77 и приложения давления к внешним торцевым частям 402 и 411 для того, чтобы загнать зажимы во внутреннем направлении в установленное положение, показанное на фиг. 21 и 22, в котором нижняя часть 403 размещена в выемке 63, зажим сжат между поверхностями 77 и 63 и существует нагрузка на подошву 48 рельса, направленная наискось вниз и созданная внутренней частью зажима, например, частями 407.

Фиг. 27-30 изображают устройства для крепления рельса в соответствии со следующими аспектами изобретения.

В примере, проиллюстрированном этими чертежами, первый наклоненный рельс 22a является нагруженным или рабочим рельсом и является одним из двух рельсов, составляющих рельсовый путь. Другой нагруженный или рабочий рельс на чертежах не показан.

На внутренней или мерной стороне рабочего рельса 22a имеется предохранительный рельс 22b, который служит для захвата или удержания колес подвижного состава в случае схода с рельса 22a.

Рельсы 22a и 22b опираются на поддерживающие элементы 501 в виде пластин, которыми может служить, например, верхняя полка балки двутаврового сечения. Рельсы 22a и 22b закреплены с помощью крепежного устройства, содержащего зацепляющиеся плечи 502 и 503 различной высоты для наклонного рельса 22a и 504 для рельса 22b, взаимодействующие с зажимами 506, выполненными в виде изогнутого стержня, симметричного относительно вертикальной плоскости, проходящей поперек рельса. Зажимы 506 выполнены с возможностью взаимодействия с плечами 502, 503 и 504 для крепления рельсов и предотвращения их переворачивания и т.п.; при том, что на подошвы 48 рельсов действует нулевая нагрузка, и потому возможно продольное перемещение рельсов 22a и 22b относительно плеч 502 и 504 и опор 501. Например, опоры 501 могут быть поддерживающими элементами конструкции моста и может быть желательным допущение продольного перемещения рельсов относительно конструкций моста, которое может, например, произойти в результате эффекта теплового расширения и сжатия.

Как лучше всего показано на фиг. 29 и 30, каждый зажим 506 содержит внутренние части 507, которые выполнены с возможностью взаимодействия с подошвой рельса, осуществляемого непосредственно или через изоляторы 54, и концы которых загнуты вверх, промежуточные ветвеобразные части 508, выполненные с возможностью воздействия вверх на верхние стороны или упорные поверхности отверстий 509, выполненных в плечах 502-504, и внешние части 511, включающие центральные части стержня и выполненные с возможностью противодействия несущим поверхностям, образованным выходящими во внешнем боковом направлении выступами 512 плеч 502 и 503 и выступами 513 плеч 504. Между частями 507 и 508 ширина зажима 506 (измеренная вдоль рельса) уменьшается во внешнем боковом направлении от внутренней широкой части 514 до части 516 с уменьшенной шириной. Часть 514 существенно шире, чем длина отверстия 509 в плечах 502 - 504. При работе зажимы 506 загоняют во внутреннем направлении через отверстия 509; причем по мере ввода зажима через отверстие его ширина уменьшается. После установки зажима 506 его боковому смещению от плеча 502, 503 или 504 препятствует взаимодействие сужающейся части, расположенной между частями 514 и 516, с краями отверстия 509. В установленном положении зажимы 506 проходят приблизительно горизонтально, как показано на фиг. 27. Плечи 504, применяемые для предохранительного рельса 22b, имеют центральный боковой выступ 513, размещенный в изогнутой вверх центральной части 517 зажима 506. Что касается рельса 22a, несущего нагрузку, внутренние концы 507 зажимов 506 приподняты относительно опорной поверхности 501, а плечи 502 и 503 имеют удлиненный выступ 512 наподобие платформы, поддерживающий части зажима 506 снаружи от центральной части 517. В нормальном положении, показанном на фиг. 27 и 28, усилие реакции, имеющее место между зажимами 506 и подошвами 48 рельсов 22a и 22b, по существу равно нулю, так как кроме веса зажима 506 на подошвы рельсов и боковые выступы 512 и 513 не действует никаких усилий.

В случае схода колеса с рельса 22a и перемещения в боковом направлении к рельсу 22b смещению или повороту рельса 22b препятствует комбинация плеч 504 и зажимов 506. В качестве примера рассмотрим зажим 506 и плечо 504 на внутренней стороне рельса 22b вблизи рельса 22a. Усилие реакции стремится повернуть зажим 506 против часовой стрелки, однако этому повороту препятствует взаимодействие верхней стороны зажима 506 с упорной поверхностью, образованной верхней стороной отверстия 504, которая стремится действовать в качестве поворотной оси. Повороту вниз внешней концевой части 511 препятствует его взаимодействие с боковым выступом 512. Давление, созданное частью 511 зажима, вниз, на выступ 512 препятствует тенденции выхода крюкообразных частей 59 из отверстий в подошве рельса или другой пластинообразной опоре 501, через которую они пропущены.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для крепления рельса, содержащее два плечевых элемента, расположенных друг напротив друга, проходящих в продольном направлении, выполненных с возможностью размещения между ними подошвы рельса и снабженных каждый обращенной вниз упорной поверхностью, и упругий рельсовый зажим, промежуточная часть которого подпирает упорную поверхность, концевая часть проходит во внутреннем направлении от этой поверхности и выполнена с возможностью упругой опоры на верхнюю сторону подошвы для предотвращения вертикального перемещения рельса, а внешняя часть проходит во внешнем направлении от упорной поверхности с боковым изгибом по дуге во внешнем направлении и вниз в направлении нижней части, выполненной с возможностью опоры на несущую поверхность в зоне, смещенной в боковом внутреннем направлении от центра кривизны указанной внешней части.

2. Устройство по п.1, в котором указанная концевая часть оканчивается загнутым вверх периферийным участком.

3. Устройство по п.1, в котором указанная концевая часть содержит изогнутый вверх участок, расположенный вблизи упорной поверхности.

4. Устройство по любому из пп.1, 2 или 3, в котором указанная концевая часть изгибается по дуге в боковом внутреннем направлении и вниз и имеет нижнюю ветвь для упругой опоры на подошву рельса.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, в котором указанный зажим является криволинейным пластинообразным элементом.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, в котором внешняя часть зажима выполнена с уменьшенной толщиной по сравнению с промежуточной частью.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, в котором ширина промежуточной части зажима, измеренная вдоль рельса, отличается от ширины по меньшей мере нижней части зажима, причем промежуточная часть зажима имеет между указанными частями различной ширины в целом обращенные в боковом направлении переходные заплечики для захвата инструментами.

8. Устройство по любому из пп.1 - 7, в котором указанная нижняя часть оканчивается направленной вниз частью.

Приоритеты по пунктам:
07.11.95 - по пп.1, 2, 5, 6, 7 и 8;
01.12.95 - по п.3;
15.01.96 - (по дате подачи международной заявки PCT/CA96/00021) по п.4.