RU2767807C1

RU2767807C1 - Spring terminal of rail fastening

Info

Publication number: RU2767807C1
Application number: RU2021132659A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Мишунин; Денис Вячеславович Мишунин; Александр Владимирович Попов; Ирина Владимировна Спиридонова; Павел Игоревич Тулянкин
Original assignee: Вячеслав Михайлович Мишунин; Денис Вячеславович Мишунин; Александр Владимирович Попов; Ирина Владимировна Спиридонова; Павел Игоревич Тулянкин
Priority date: 2021-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2022-03-22

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to railway transport, to rail fastening. Spring terminal of rail fastening is made from a bar of elastic material, bent with formation of a rectilinear on-rail section, smoothly changing at first into side extended sections, and then — in the adjacent to each other on-sleeper arched sections and in the end sections bent inside the terminal. Each of the side extended sections is formed by a part of a circle with a center lying at the intersection of the longitudinal axial line of the rectilinear rails section and the straight line passing through the support point of the on-sleeper arched section on the sleeper and the point of application of force on the end section.EFFECT: increased stability of rail pressing force, increased fatigue strength of spring terminal.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к рельсовым скреплениям.The invention relates to railway transport, in particular to rail fasteners.

Известна клемма рельсового скрепления (см., например, описание к свидетельству РФ на полезную модель №37502 по классу Е01В 9/48 с приоритетом от 18.07.2003 г.), выполненная из прутка пружинной стали и состоящая из сопряженных между собой в горизонтальной плоскости по радиусам прямолинейного участка опирания на рельс, расположенных под углом к нему прямолинейных в плане переходных участков, участков опирания на упорный элемент рельсового скрепления и направленных в сторону участка опирания на рельс, прямолинейных в плане, радиально выпуклых в вертикальной плоскости свободных концов для приложения усилия затяжки, причем участки опирания на упорный элемент скрепления содержат прямолинейные части, параллельные участку опирания на рельс.Known rail fastening terminal (see, for example, the description of the certificate of the Russian Federation for utility model No. 37502 according to class E01B 9/48 with priority dated 18.07.2003), made of a spring steel bar and consisting of conjugated in a horizontal plane along the radii of the rectilinear section of support on the rail, located at an angle to it, rectilinear in terms of transition sections, sections of support on the thrust element of the rail fastening and directed towards the section of support on the rail, rectilinear in plan, radially convex in the vertical plane of the free ends for applying the tightening force, moreover, the sections of support on the thrust element of the fastening contain rectilinear parts parallel to the section of support on the rail.

Недостатком указанной клеммы является относительно малые упругая деформация и усталостная прочность. Это связано с тем, что упругая деформация определяется, преимущественно, кручением относительно коротких участков клеммы, максимально удаленных от пересечения продольной осевой линии нарельсового участка с прямыми проходящими через точки контакта нашпальных участков с шпалой и точки приложения усилия на концевых участках.The disadvantage of this terminal is relatively small elastic deformation and fatigue strength. This is due to the fact that the elastic deformation is determined mainly by the torsion of relatively short sections of the terminal, as far as possible from the intersection of the longitudinal axial line of the rail section with the straight lines passing through the contact points of the sleeper sections with the sleeper and the point of application of force at the end sections.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является пружинная клемма рельсового скрепления, выполненная из прутка упругого материала, изогнутого с образованием прямолинейного нарельсового участка, плавно переходящего сначала в боковые протяженные участки, а затем - в примыкающие друг к другу дугообразные нашпальные участки и в концевые участки, отогнутые внутрь клеммы, а меньшие углы между продольными осями прямолинейных нарельсового и боковых протяженных участков составляют угол, равный 70…75° (пат. РФ №184715, Е01В 9/48). Недостатком указанной клеммы является также относительно малые упругая деформация, а значит стабильность усилия прижатия рельса и усталостная прочность из-за локализации максимальных напряжений на относительно коротких участках клеммы, определяющих упругую деформацию.The closest in technical essence to the claimed invention is a rail fastening spring terminal, made of a rod of elastic material, bent to form a straight rail section, smoothly passing first into the side extended sections, and then into the arcuate sleeper sections adjacent to each other and into the end sections. , the terminals bent inward, and the smaller angles between the longitudinal axes of the straight rail and side extended sections make up an angle equal to 70 ... 75 ° (U.S. Pat. RF No. 184715, E01B 9/48). The disadvantage of this terminal is also relatively small elastic deformation, which means the stability of the pressing force of the rail and fatigue strength due to the localization of maximum stresses in relatively short sections of the terminal, which determine the elastic deformation.

Задачей изобретения является увеличение стабильности усилия прижатия рельса и усталостной прочности.The objective of the invention is to increase the stability of the pressing force of the rail and fatigue strength.

Поставленная задача решается тем, что у пружинной клеммы рельсового скрепления, выполненной из прутка упругого материала, изогнутого с образованием прямолинейного нарельсового участка, плавно переходящего сначала в боковые протяженные участки, а затем - в примыкающие друг к другу нашпальные дугообразные участки и в концевые участки, отогнутые внутрь клеммы, каждый из боковых протяженных участков образован частью окружности с центром, лежащим на пересечении продольной осевой линии прямолинейного нарельсового участка и прямой, проходящей через точку опоры нашпального дугообразного участка о шпалу и точку приложения усилия на концевом участке.The problem is solved by the fact that the spring terminal of the rail fastening, made of a bar of elastic material, bent to form a rectilinear rail section, smoothly passing first into the side extended sections, and then into the overlapping arched sections adjacent to each other and into the end sections, bent inside the terminal, each of the lateral extended sections is formed by a part of a circle with a center lying at the intersection of the longitudinal axial line of the straight rail section and the straight line passing through the fulcrum of the sleeper arcuate section against the sleeper and the force application point at the end section.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан вид в плане на пружинную клемму рельсового скрепления.The invention is illustrated by the drawing, which shows a plan view of a rail fastening spring terminal.

Клемма содержит прямолинейный нарельсовый участок 1, концы которого плавно изогнуты и переходят в боковые протяженные участки 2. Расположенные за ними дуговые нашпальные участки 3 примыкают друг к другу и переходят в отогнутые внутрь клеммы концевые участки 4.The terminal contains a rectilinear rail section 1, the ends of which are smoothly curved and pass into the lateral extended sections 2. The arc sleeper sections 3 located behind them adjoin each other and pass into the end sections 4 bent inside the terminal.

Пружинная клемма рельсового скрепления выполнена из прутка пружинной стали.The spring terminal of the rail fastening is made of a spring steel bar.

Клемма устанавливается таким образом, что нарельсовый участок 1 опирается на верхнюю часть подошвы рельса.The terminal is installed in such a way that the rail section 1 rests on the upper part of the rail base.

Дуговые нашпальные участки 3 опираются о шпалу в точках а через упорную прокладку, при этом к концевым участкам 4 прикладывается усилие в точках b от, например, замоноличенного в шпалу анкера (пат. РФ №2682114, Е01В 9/48 «Безболтовое рельсовое скрепление»).Arc sleeper sections 3 rest on the sleeper at points a through a thrust pad, while force is applied to the end sections 4 at points b from, for example, an anchor embedded in the sleeper (U.S. Pat. .

С учетом симметрии клеммы, указанное усилие в точках b уравновешивается суммой усилий в точках а на шпале и точках с нарельсового участка, находящихся на одной прямой. Боковые протяженные участки 2 равноудалены от точек с и образуют части окружностей с радиусом R.Taking into account the symmetry of the terminal, the indicated force at points b is balanced by the sum of the forces at points a on the sleeper and points from the rail section, which are on the same straight line. Lateral extended sections 2 are equidistant from points c and form parts of circles with radius R.

Усилие в точках b на концевых участках 4 относительно точек а опоры о шпалу, благодаря равноудаленности от точек с, вызывает одинаковое максимальное тангенциальное напряжение τ в боковых протяженных участках 2, в результате чего в точках с нарельсового участка 1 возникает необходимое усилие Р прижатия на рельс.The force at points b on the end sections 4 relative to the points a of the support on the sleeper, due to the equidistance from points c, causes the same maximum tangential stress τ in the lateral extended sections 2, resulting in the necessary force P pressing on the rail at points from the over-rail section 1.

Причем, τ=16PR/πd³,Moreover, τ=16PR/πd ³ ,

где d - диаметр прутка клеммы (см., например, 9.54 на стр. 231 «Сопротивление материалов» под ред. Г.С.Писаренко, Киев. 1979 г).where d is the diameter of the terminal bar (see, for example, 9.54 on p. 231 "Strength of materials" edited by G.S. Pisarenko, Kyiv. 1979).

Для каждой части пружинной клеммы при заданных тангенциальном напряжении τ, усилии прижатия Р и выбранном диаметре прудка d определяют необходимый радиус окружности R.For each part of the spring terminal, at a given tangential stress τ, pressing force P and the selected diameter of the pond d, the required circle radius R is determined.

Исполнение участков 2 в виде части окружности, имеющих одинаковое максимальное напряжение позволяет при том же усилии на рельс получить в 1,6 раз больше упругой деформации при одинаковых усилии, напряжении и диаметре прутка, а значит увеличить стабильность усилия прижатия на рельс и усталостную прочность, что проверено на испытаниях макетного образца. При этом, длина развертки клеммы (или масса) увеличиваются всего в 1,16 раз.The execution of sections 2 in the form of a part of a circle having the same maximum stress allows, with the same force on the rail, to obtain 1.6 times more elastic deformation with the same force, stress and diameter of the rod, and therefore increase the stability of the pressing force on the rail and fatigue strength, which tested on mock-up tests. At the same time, the length of the terminal sweep (or ground) increases by only 1.16 times.

Кроме того, полученный запас по упругой деформации дает возможность уменьшить радиус R боковых протяженных участков 2 и получить необходимое усилие на рельс при меньшем диаметре прутка, что уменьшает металлоемкость клеммы. Предлагаемая клемма выполняется из прутка диаметром 15 мм и имеет массу 0,7 кг, а клемма ЖБР-65 - из прутка 17 мм и имеет массу 0,92 кг.In addition, the resulting margin of elastic deformation makes it possible to reduce the radius R of the lateral extended sections 2 and obtain the necessary force on the rail with a smaller diameter of the rod, which reduces the metal consumption of the terminal. The proposed terminal is made of a bar with a diameter of 15 mm and has a mass of 0.7 kg, and the ZhBR-65 terminal is made of a bar of 17 mm and has a mass of 0.92 kg.

Указанное изменение удлиняет участки клеммы с одинаковым максимальным тангенциальным напряжением, что приводит к увеличению упругой деформации при том же усилии на рельс. Следствием этого является увеличение стабильности прижатия рельса при технологическом разбросе геометрически размеров и износе элементов рельсового скрепления. Также увеличивается усталостная прочность, потому что циклическое перемещение от рельса передается на более протяженные одинаково напряженные участки клеммы, т.е. уменьшается относительная деформация.This change lengthens the sections of the terminal with the same maximum tangential stress, which leads to an increase in elastic deformation with the same force on the rail. The consequence of this is an increase in the stability of pressing the rail with a technological spread of geometric dimensions and wear of the elements of the rail fastening. The fatigue strength also increases, because the cyclic movement from the rail is transferred to longer, equally stressed sections of the terminal, i.e. the relative deformation decreases.

Claims

Spring terminal rail fastening, made of a bar of elastic material, bent with the formation of a straight rail section, smoothly passing first into the side extended sections, and then into adjacent sleeper arcuate sections and into the end sections bent inside the terminal, characterized in that each of the lateral extended sections is formed by a part of a circle with the center lying at the intersection of the longitudinal axial line of the straight rail section and the straight line passing through the fulcrum of the sleeper arcuate section against the sleeper and the force application point at the end section.