Стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2318946
Дата публикации: 
Понедельник, Март 10, 2008
Начало действия патента: 
Четверг, Май 11, 2006

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к усовершенствованию конструкции накладок для рельсовых стыков, и может быть использовано в устройствах с направляющими качения. Стыковая накладка содержит верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтов. Верхняя головка выполнена с уступом с наклонной торцовой и опорной поверхностями и двумя осевыми упорами. В уступе размещена балка с опорными поверхностями для гребня колеса и поперечным сечением в форме трапеции. Стыковая накладка содержит прижимы с наклонными поверхностями, контактирующими с боковой поверхностью балки. Основание-пластина с упругими свойствами размещено между балкой и опорной поверхностью уступа. Опорная поверхность уступа выполнена криволинейной с профилем в продольном сечении, отображающим упругую линию изгиба основания под нагрузкой балки. Опорные поверхности балки под гребень колеса выполнены с уклоном в сторону от головки рельса. Прижимы установлены на уклонах паза с внешней торцовой поверхности накладки. Технический результат заключается в повышении срока службы стыковой накладки и снижении интенсивности изнашивания рельсов в месте их стыка. 2 ил.


Изобретение относится к области машиностроения, в частности к усовершенствованию конструкции накладок для рельсовых стыков, и может быть использовано в устройствах с направляющими качения.

Известна накладка к железнодорожным рельсам, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку между ними с отверстиями для болтовых соединений, верхняя головка выполнена с опорной поверхностью для гребня колеса, параллельной поверхности катания головки рельса, длиной, равной максимальному раскрытию стыка между рельсами, и наклонными поверхностями к торцовым поверхностям накладки, при этом под опорной поверхностью между болтовыми отверстиями выполнена сообщенная с ними сквозная прорезь (патент РФ №2098535, МКИ Е01В 11/04, 1996 г. "Стыковая накладка к железнодорожным рельсам"). При подходе и прохождении стыковой впадины консольная часть рельсов изгибается и гребень колеса входит в контакт сначала с наклонной, а затем с опорной поверхностью накладки. Давление от колеса в месте стыка распределяется между рельсами и накладкой, что снижает интенсивность дефектов рельсовых стыков при высоких скоростях движения подвижного состава.

Недостатком известной конструкции является то, что выполнение подвижной части за одно целое с накладкой и разделение подвижной части накладки от неподвижной только прорезью ограничивает поворотные и изгибные перемещения опорных поверхностей накладки. Поэтому в сечениях опорной части накладки при прохождении гребня колеса от быстроменяющейся нагрузки возникают пульсирующие напряжения большой величины, которые еще больше возрастают при износе поверхности катания колеса. Это приводит к потере прочности накладки над прорезью у болтовых отверстий, что снижает срок службы накладки.

Аналогом изобретения является стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтовых соединений. В верхней головке выполнен уступ с наклонной торцовой поверхностью, двумя осевыми упорами и двумя углублениями на опорной поверхности уступа. В углублениях уступа размещены пяты с криволинейными поверхностями, между осевыми упорами установлен стержень (балка) с поперечным сечением в форме трапеции с опорными поверхностями для гребня колеса. Боковые поверхности стержня (балки) контактируют с наклонными поверхностями уступа и прижимными шайбами болтового соединения (патент РФ №2245953, МКИ Е01В 11/04, 2005 г. "Стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса"). При подходе и прохождении стыковой впадины консольная часть рельсов изгибается и гребень колеса входит в контакт с опорными поверхностями стержня (балки). Стержень (балка) прогибается, при этом опорная поверхность контактирует с криволинейными поверхностями пят. Под действием осевой составляющей нагрузки от гребня стержень (балка) перемещается в осевом направлении до упоров. Вертикальная податливость стержня (балки), обеспечивающая перемещение опорной поверхности стержня (балки) под нагрузкой, способствует снижению напряжений в стержне (балке) при прохождении гребня колеса, в том числе и напряжений, обусловленных износом поверхности катания колеса.

Недостатком известного устройства накладки является то, что взаимодействие опорной поверхности балки с криволинейными поверхностями пят сопровождается большими контактными напряжениями, интенсивным изнашиванием контактирующих поверхностей. На опорной поверхности балки появляются углубления от пят, которые затрудняют продольное перемещение балки, снижают ее нагрузочную способность. Кроме этого, при контактировании гребня колеса с опорными поверхностями на балку действуют поперечные силы, вызываемые погрешностями изготовления опорных поверхностей, консольным базированием прижимов, неравномерным износом пят. Это приводит к поперечному смещению, перекосу балки, что снижает ее эксплуатационную надежность.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении срока службы накладки с опорными поверхностями для гребня колеса.

Указанный технический результат достигается тем, что стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса, содержащая верхнюю и нижнюю головку и шейку с отверстиями для болтов, уступ в верхней головке с наклонной торцовой и опорной поверхностями и двумя осевыми упорами, размещенную в нем балку с опорными поверхностями для гребня колеса и поперечным сечением в форме трапеции, прижимы с наклонными поверхностями, контактирующими с боковой поверхностью балки, содержит основание-пластину с упругими свойствами, размещенное между балкой и опорной поверхностью уступа, при этом опорная поверхность уступа выполнена криволинейной с профилем в продольном сечении, отображающим упругую линию изгиба основания под нагрузкой балки, опорные поверхности балки под гребень колеса выполнены с уклоном в сторону от головки рельса, а прижимы установлены на уклонах паза с внешней торцовой поверхности накладки.

На фиг.1 изображен поперечный разрез предлагаемой накладки (сечение А-А); на фиг.2 - расположение балки, основания и прижимов в накладке.

Стыковая накладка содержит головки 1 и 2, шейку 3 с отверстиями 4 под болтовые соединения 5. Верхняя головка 1 выполнена с уступом, включающим наклонную торцовую 6 и опорную 7 поверхности, осевые упоры 8 и 9. Опорная 7 поверхность уступа выполнена криволинейной с профилем в продольном сечении, отображающим упругую линию изгиба основания под нагрузкой балки. Между упорами 8 и 9 размещено основание 10, контактирующее с опорной поверхностью уступа. Основание представляет собой упругую пластину с плоскими рабочими поверхностями высокой твердости. На основание между осевыми упорами 8 и 9 уступа установлена балка 11, контактирующая соответствующими поверхностями с поверхностью основания 10 и наклонной 6 поверхностью уступа. Опорные поверхности 12, 13, 14 балки для гребня 15 колеса 16 выполнены с уклоном в сторону от головки 17 рельса. Прижимы 18 и 19 установлены на уклонах 20 и 21 с внешней стороны накладки.

При установке накладки в пазухе рельсов перед затяжкой стыковых болтов в уступе верхней головки накладки размещаются основание 10 и балка 11. Прижимы 18 и 19 базируются на уклонах 20 и 21 накладки. После затяжки стыковых болтов положение балки 11 на основании 10 фиксируется наклонными поверхностями уступа и прижимов 18 и 19, при этом у балки сохраняется возможность свободного перемещения по поверхности основания между упорами 8 и 9 уступа.

При подходе и прохождении стыковой впадины консольная часть рельсов прогибается и гребень колеса последовательно входит в контакт с опорными поверхностями 12, 13 и 14 балки 11. Под нагрузкой из-за уклона поверхностей 12, 13 и 14 балка 11 прижимается к поверхности 6 уступа за счет поперечной составляющей нагрузки.

Установка балки на упругое основание, опирающееся под нагрузкой на криволинейную поверхность уступа, существенно снижает контактные напряжения на опорные поверхности, а скольжение балки по плоской поверхности основания при взаимодействии с гребнем колеса исключает появление углублений на ее опорной поверхности. Уклоны на опорных поверхностях балки, контактирующие с гребнем колеса, и прижимы, точно базирующиеся на уклонах паза накладки, исключают перекосы балки под нагрузкой, определяют ее строгое продольное расположение.

Такое устройство накладки способствует повышению срока ее службы и снижает интенсивность изнашивания рельсов в месте их стыка.

Формула изобретения

Стыковая накладка к рельсам с опорой для гребня железнодорожного колеса, содержащая верхнюю и нижнюю головки и шейку с отверстиями для болтов, уступ в верхней головке с наклонной торцовой и опорной поверхностями и двумя осевыми упорами, размещенную в нем балку с опорными поверхностями для гребня колеса и поперечным сечением в форме трапеции, прижимы с наклонными поверхностями, контактирующими с боковой поверхностью балки, отличающаяся тем, что содержит основание-пластину с упругими свойствами, размещенное между балкой и опорной поверхностью уступа, при этом опорная поверхность уступа выполнена криволинейной с профилем в продольном сечении, отображающим упругую линию изгиба основания под нагрузкой балки, опорные поверхности балки под гребень колеса выполнены с уклоном в сторону от головки рельса, а прижимы установлены на уклонах паза с внешней торцовой поверхности накладки.