Клемма пружинная

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Арендное предприятие Минский подшипниковый завод(73) Патентообладатель Арендное предприятие Минский подшипниковый завод(57) 1 Клемма пружинная рельсового скрепления, содержащая среднюю часть, закрепляемую гайкой на клеммном болте рельсового скрепления, опорные участки, расположенные по обе стороны от указанной средней части, и контактирующие с подошвой рельса свободные концы, обращенные к средней части клеммы и соединенные с опорными участками через промежуточные участки, отличающаяся тем, что свободные концы и опорные участки клеммы расположены друг относительно друга на расстоянии, уменьшающемся по мере удаления от средней части клеммы, при этом угол между проекциями продольных осей свободных концов и опорных участков клеммы на горизонтальную плоскость составляет 115 Фиг. 1 Полезная модель относится к строительству железных дорог, в частности, верхнего строения железнодорожного пути и может быть использована при оснащении рельсовых скреплений бесстыкового пути на бетонных шпалах. Известно рельсовое скрепление с упругой, удерживаемой болтом, клеммой. Клемма одной частью опирается на подкладку, средняя ее часть охватывает стержень болта, а свободные концы давят на подошву рельса, при этом средняя часть клеммы выступает над подошвой и образует прямое или косвенное ограничение подъема подошвы рельса 1. 9 Недостатком данного скрепления является ограничение усилия прижатия рельса к подкладке с необходимой упругостью. При прижатии рельса к подкладке усилием свыше 14,5 кН, упругость этого крепления резко уменьшается, что не обеспечивает удовлетворительную работу скрепления в бесстыковом пути, где рабочие усилия прижатия подошвы рельса к подкладке должны составлять 1520 кН, а упругость клеммы допускать колебания вертикального положения рельса при этих усилиях до 6 мм. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является клемма, содержащая среднюю часть,закрепляемую гайкой на клеммном болте рельсового скрепления, опорные участки, расположенные по обе стороны средней части клеммы, контактирующие с подошвой рельса свободные концы, обращенные к средней части клеммы и соединенные с опорными участками через промежуточные элементы 2. Опорные участки клеммы в положении окончательного монтажа изогнуты с возможностью опирания на подкладку с внешней стороны от ее реборды, которая служит их контропорой. Свободные концы и опорные участки клеммы расположены друг относительно друга на расстоянии, увеличивающимся по мере удаления от средней части клеммы. Недостатком клеммы этого скрепления является низкая стабильность прижатия рельса к подкладке из-за нестабильного положения самой клеммы относительно подкладки и подошвы рельса. Наклон опорных участков клеммы в сторону рельса создает дополнительные условия для сползания клеммы с подошвы рельса в направлении реборды подкладки. При затяжке гайки клеммного болта средняя часть клеммы должна повернуться относительно опорных участков на угол, определяемый величиной упругих деформаций клеммы. Средняя часть клеммы при повороте упирается в реборду подкладки и смещает клемму с номинального положения, что снижает усилие прижима подошвы рельса к подкладке. Для описанных аналога и прототипа общей причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является ограничение ресурса упругости клеммы, заданного ее формой и обусловленного геометрическими параметрами рельсового скрепления, прежде всего заданным расстоянием между свободными концами и опорными участками вблизи средней части клеммы, длиной свободных концов клеммы, что обуславливается шириной реборды подкладки, длиной подкладки рельсового скрепления, нестабильностью положения клеммы в рельсовом скреплении. В основу создания полезной модели поставлена задача создать клемму рельсового скрепления, новая форма выполнения которой позволила бы обеспечить необходимую упругость при заданной длине клеммы и стабильность положения самой клеммы при затяжке гайки клеммного болта, и за счет этого повысить надежность работы рельсового скрепления и стабильность прижатия рельса к подкладке при изменении положения рельса под осевой нагрузкой подвижного состава. Постоянство усилия затяжки клеммных болтов обеспечивается за счет того, что в требуемом рабочем диапазоне усилий прижатия рельса к подкладке 1520 кН упругие свойства используемой в скреплении пружинной клеммы должны допускать колебания вертикального положения рельса до 6 мм, что не обеспечивается существующими скреплениями. Постоянство положения пружинной клеммы обеспечивается положением опорных участков клеммы в рельсовом скреплении, которое при затяжке гайки клеммного болта препятствовало бы сползанию опорных концов (свободных концов) с подошвы рельса, что не обеспечивается существующими скреплениями. Для решения указанной задачи клемма рельсового скрепления содержит среднюю часть, закрепляемую гайкой на клеммном болте рельсового скрепления, опорные участки, расположенные по обе стороны средней части клеммы, свободные концы, контактирующие с подошвой рельса, обращенные к средней части клеммы и соединенные с опорными участками через промежуточные участки. В отличие от прототипа свободные концы и опорные участки клеммы расположены друг относительно друга на расстоянии, уменьшающемся по мере удаления от средней части клеммы. Угол между проекциями продольных осей свободных концов и опорных участков клеммы на горизонтальную плоскость составляет 115. Сущность полезной модели поясняется чертежами. Фиг.1 - изображен общий вид рельсового скрепления с прутковой пружинной клеммой. Фиг. 2 - вид сверху рельсового скрепления. Фиг. З - общий вид рельсового скрепления до затяжки гайки клеммного болта. Фиг. 4 - клемма рельсового скрепления, вид в плане. Клемма 1 рельсового скрепления содержит среднюю часть 2 с верхней поверхностью 3, опорные участки 4, свободные концы 5, промежуточные участки 6. Средняя часть 2 клеммы 1 выполнена в виде петли и закреплена гайкой 7 на клеммном болте 8 рельсового скрепления. Опорные участки 4 выполнены также в виде петель, расположенных по обе стороны средней части 2 клеммы 1 и опираются на подкладку 9. Свободные концы 5, длиной, контактирующие с подошвой 10 рельса 11, обращены к средней части 2 и отогнуты в сторону рельса 11, соединены с опорными участками 4 через промежуточные участки 6 длиной 1 . Клеммный болт 8 своей головкой 12 входит в паз 13 реборды 14 подкладки 9. Свободные концы 5 расположены относительно опорных участков 4 на расстоянии, уменьшающемся по мере удаления от средней части 2 клеммы 1. Уголмежду проекциями продольных осей свободных концов 5 и опорных участков 4 клеммы 1 на горизонтальную плоскость составляет 115. 9 Это позволило увеличить их длину на величину 1, и, соответственно, увеличить крутящий момент на скручиваемых участках промежуточных элементов 6. Длина свободных концов 1 , где 1 приращение длины свободного конца 5. Опорные участки 4 клеммы 1 выполнены наклонными на угол,равный углуповорота средней части 2 при затяжке ее гайкой 7 клеммного болта 8. Уголзависит от величины деформации свободных концов, что позволило дополнительно увеличить длину промежуточного участка 6 на величину 3, и находится в пределах 16-30. Величина упругой деформации у свободного конца 5 зависит от усилия его прижатия к подошве 10 рельса 11 и длины свободного концаи определяется зависимостью где- усилие прижатия свободного конца 5 к подошве 10 рельса 11- длина свободного конца 5- модуль упругости, Е 2,110 кгс/см- осевой момент инерции, для сталей круглого сечения 0,14. По сравнению с клеммой - прототипом, у которой длина свободного конца равна 46 мм, у предлагаемой клеммы длина свободного конца увеличена на величину 1 и составляет 56 мм, что соответственно увеличивает величину упругой деформации от изгиба. Вместе с тем увеличивается крутящий момент на промежуточном участке 6. За счет наклона опорных участков 4 на угол, равный углу поворота средней части 2 при затяжке гайки 7 клеммного болта 8, длина промежуточного участка 6 увеличивается на величину 3 . Например, у клеммы- прототипа с длиной промежуточных участков 43 мм, при наклоне опорных частей 4 на угол 15,длина промежуточного участка 6 увеличивается на величину 3 и составит 48 мм. Величина угла закручиванияпрямо пропорциональна крутящему моменту и длине скручиваемого участка и определяется зависимостью 1 - длина скручиваемого участка 13- модуль упругости при сдвиге, для сталей к - момент инерции при кручении, для сталей круглого сечения к 0,14. Верхняя поверхность 3 средней части 2 клеммы 1, которая взаимодействует с гайкой 7 клеммного болта 8, в исходном положении перед затяжкой гайки 7 при контакте свободных концов 5 клеммы 1 с подошвой 10 рельса 11 наклонена к горизонтальной плоскости 15 в сторону опорных элементов 4 на угол. Угол между опорными участками 4 и средней частью 2 составляет 9091. Средняя часть 2 клеммы 1 отстоит от опорной поверхности 16 опорных участков 4 клеммы 1 на расстоянии В большем, чем высота реборды 14 подкладки 9, что позволяет использовать упругие свойства клеммы 1 при затяжке гайки 7 клеммного болта 8. Выполнение средней части 2 клеммы 1 под углом 9091 к опорным участкам 4 позволяет сохранить параллельность силы от гайки 7 при затяжке клеммного болта 8 и реакцией опор 4, что исключает появление сил, способствующих сползанию клеммы 1 в сторону закладного болта 19. При монтаже скрепления с клеммой из прутка диаметром 13 мм и общей длиной , равной 171 мм, гайка 7 клеммного болта 8 завинчивается с нормативным крутящим моментом 120 Нм, что соответствует усилию прижатия рельса 11 к подкладке 9 около 20 кН. Край 17 средней части 2 отстает от подошвы 10 рельса 11 на расстояние 02 мм. Свободные концы 5, промежуточные участки 6 и опорные участки 4 при затяжке гайки 7 клеммного болта 8 изгибаются и скручиваются, а верхняя поверхность 3 средней части 2 после затяжки гайки 7 занимает горизонтальное положение. Например, для клеммы с длиной а свободных концов, равной 46 мм, при выполнении их отогнутыми в сторону рельса и контактирующими с подошвой рельса в зоне средней части, длина свободных концов увеличивается до 56 мм и более, что увеличивает крутящий момент на промежуточных участках более, чем на 20. По сравнению с клеммой, у которой расстояние между свободны ми концами и опорными участкамиравно 43 мм, у предлагаемой клеммы при одинаковых усилиях нажатия свободных концов на подошву рельса на 20 увеличивается угол скручивания промежуточных участков за счет увеличения крутящего момента и на 10 за счет увеличения длины промежуточного участка 6, равной 5 мм. Соответственно увеличится прогиб свободных концов и промежуточных участков. Упругость клеммы увеличится значительно больше, 3 9 чем на 20, что приведет к поддержанию усилия прижатия рельса к подкладке в пределах 1520 кН при изменении вертикального положения рельса. Выбор граничных углов наклона опорных частей 4 клеммы 1 зависит от величины упругой деформации клеммы 1, обеспечивающей необходимое усилие прижатия подошвы 10 рельса 11 к подкладке 9 или угла поворота средней части 2 клеммы 1 относительно опорных частей 4 (точки опоры) при затяжке гайки 7 клеммного болта 8,что обеспечивает необходимую упругость клеммы 1. Выбор граничных углов между опорными частями 4 и средней частью 2 клеммы 1 в пределах 9091 обусловлен тем, что в этих интервалах при затяжке гайки 7 клеммного болта 8 на опорных участках 4 клеммы 1 не возникает составляющих реакцию опор сил, способствующих сползанию клеммы 1 в сторону закладного болта 19. Если верхняя поверхность 3 средней части 2 наклонена так, что угол между ней и опорными частями 4 меньше 90, то при затяжке гайки 7 клеммного болта 8 в реакции опорных частей 4 на подкладку 9 появляются составляющие сил, способствующих сползанию клеммы 1. В процессе работы клемма 1 рельсового скрепления находится в напряженном состоянии и обеспечивает постоянное прижатие рельса 11 к подкладке 9 усилием 1520 кН, а возникающие при этом в местах контакта свободных концов 5 с подошвой 10 рельса 11 усилия трения компенсируют продольные усилия в рельсе 11 от температурных колебаний рельсовой плети в бесстыковом пути. При прохождении состава эластичная прокладка 18 под рельсом 11 сжимается, рельс 11 опускается и усилие затяжки клеммного болта 8 ослабевает. Происходит разгрузка свободных концов 5, промежуточных участков 6 и опорных участков 4, но, вследствие увеличения по длине свободный концов 5 и промежуточных участков 6, обеспечивается необходимая упругость клеммы 1 около 1,2 мм/кН. Наклон опорных частей 4 и положение средней части 2 к ним под углом 9091 предотвращают сползание клеммы 1 к закладному болту 19 и, следовательно, снижение усилия прижатия рельса 11 к подкладке 9. Расположение свободных концов 5 и опорных участков 4 друг относительно друга на расстоянии, уменьшающемся, по мере удаления от средней части 2 позволяет увеличить размер свободных концов 5 на величину, что составляет величину, большую, чем у прототипа, поэтому, при одинаковом с прототипом усилии прижатия рельса 11 к подкладке 9, крутящий момент на промежуточных участках 6 увеличится. При одинаковой с прототипом длине промежуточных участков 6 их угол скручивания будет увеличиваться. Увеличение угла скручивания промежуточных участков 6 приводит к пропорциональному увеличению упругости клеммы 1 и повышению стабильности прижатия рельса 11 к подкладке 9. Выполнение верхней поверхности 3 средней части 2, взаимодействующей с гайкой 7 клеммного болта 8,наклонной к горизонтальной плоскости, в сторону опорных элементов 4 и составляющей угол 9091 с опорными элементами 4, дает возможность в результате затяжки гайки 7 клеммного болта 8 занять положение под углом 01, что создает горизонтальное усилие на опорных участках 4, направленное в сторону рельса 11 и предотвращающее сползание клеммы 1 по поверхности подкладки 9 в сторону закладного болта 19 скрепления. При этом не происходит снижения усилия прижатия подошвы 10 рельса 11 к подкладке 9 и замыкание рельсовой цепи из-за касания клеммой 1 закладного болта 19, что еще в большей степени повышает надежность работы рельсового скрепления. Выполнение участков опорных частей 4 клеммы 1, наклонными под углом, равным углу поворота средней части 2 от свободного положения до рабочего, в сторону закладного болта 19 рельсового скрепления, увеличивает длину промежуточных участков 6 на величину 3 , что дополнительно увеличивает угол закручивания опорного участка 4 на ве личину, пропорциональную увеличению 3 промежуточного участка 6. Выполнение опорных участков 4 наклонными исключает возможность касания ими реборды 14 подкладки 9 при затяжке гайки 7 клеммного болта 8 и создает дополнительное горизонтальное усилие, направленное в сторону рельса 11, что обеспечивает стабильное положение клеммы 1 при затяжке гайки 7 клеммного болта 8. Таким образом, обеспечивается повышение упругости клеммы рельсового скрепления при заданной длине клеммы, заданном расстоянии между свободными концами и опорными участками клеммы, что позволяет повысить надежность работы рельсового скрепления и стабильность прижатия рельса к подкладке при изменении положения рельса под осевой нагрузкой подвижного состава. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.