RU152367U1

RU152367U1 - RAILWAY UNIT FIXING UNIT FOR RAILWAY CONTROLLER

Info

Publication number: RU152367U1
Application number: RU2014126667/11U
Authority: RU
Inventors: Валентин Гаврилович Подойников; Евгений Евгеньевич Рихтер; Григорий Григорьевич Проценко; Евгений Николаевич Лысов
Original assignee: Валентин Гаврилович Подойников
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-05-27

Abstract

1. Устройство подкладки узла крепления контррельса железнодорожного транспорта, не связанного с путевым рельсом, содержащее опорную пластину, общую для размещения путевого рельса, элементов крепления к шпале и жёстко закреплённого на ней упора, удерживающего контррельс, отличающееся тем, что часть опорной пластины по длине упора и площадки для размещения путевого рельса или опорная пластина по всей длине выполнена коробчатого П-образного поперечного сечения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний профиль опорной пластины выполнен соответствующим профилю шпалы с возможностью обхвата шпалы боковыми полками опорной пластины и возможностью перемещения устройства подкладки по поверхности шпалы при его установке.1. The lining device of the attachment unit of the counter rail of the railway transport that is not connected with the track rail, comprising a support plate common for placing the track rail, fastening elements to the railroad tie and a support fixed thereon, holding the counter rail, characterized in that a part of the support plate along the length of the stop and platforms for accommodating the track rail or the support plate along the entire length is made of a box-shaped U-shaped cross section. 2. The device according to claim 1, characterized in that the internal profile of the base plate is made corresponding to the profile of the sleepers with the possibility of grasping the sleepers by the side shelves of the support plate and the ability to move the lining device on the surface of the sleepers when it is installed.

Description

Полезная модель относится к конструктивным элементам верхнего строения железнодорожного пути, в частности, к устройству узла крепления контррельса не связанного с путевым рельсом с целью увеличения прочностной надежности и долговечности подкладки контррельса, и как следствие, повышение эффективности и безопасности работы железнодорожного транспорта, снижение затрат на обслуживание и ремонт.The utility model relates to structural elements of the upper structure of the railway track, in particular, to the device of the counter rail mounting unit not connected with the track rail in order to increase the strength reliability and durability of the counter rail lining, and as a result, increase the efficiency and safety of railway transport, reduce maintenance costs and repair.

Анализ данных эксплуатации узлов крепления контррельса, не связанного с путевым рельсом показывает, что выход их из строя связан с усталостным разрушением опорной пластины контррельсовой подкладки в зоне сопряжения подошвы путевого рельса и ребер упора контррельса.Analysis of the operation data of the counter rail attachment points that are not connected with the track rail shows that their failure is associated with fatigue failure of the counter plate support plate in the interface between the track rail sole and the counter rail ribs.

Выход из строя контррельсовой подкладки приводит к ограничению скоростей движения экипажей, а в некоторых случаях к полному прекращению движения. Регламент движения экипажа по стрелочному переводу допускает при полном изломе одной подкладки в контррельсе движение не более 25 км/час, при изломе 2-х и более подкладок в контррельсе - движение закрывается. При наличии трещины в одной подкладке контррельса движение не более 40 км/час, а при трещине в 2-х и более подкладок контррельса - не более 25 км/час.The failure of the counter-rail lining leads to a limitation of the speeds of the crews, and in some cases to a complete cessation of movement. The movement of the crew on the turnout allows for a maximum break of one lining in the counter rail movement of not more than 25 km / h, with a break in 2 or more linings in the counter rail - the movement is closed. If there is a crack in one lining of the counter rail, the movement is not more than 40 km / h, and if there is a crack in 2 or more linings of the counter rail, not more than 25 km / h.

Известна конструкция контррельсов по патенту на полезную модель RU №61295 «Устройство для обеспечения безопасности движения и уменьшения бокового износа рельсов в кривых». Динамические испытания этой конструкции контррельсов на железнодорожных путях ООО «КНАУФ ГИПС КОЛПИНО» в кривых радиусом 130 м при обращении груженых четырехосных вагонов и думпкаров показали, что примененная в конструкции система жесткого закрепления путевого и контррельсового рельсов на общей подкладке с большим запасом прочности перерабатывает все виды нагрузок от локомотивов и подвижного состава, возникающих в кривых малых радиусов. К недостаткам узла крепления контррельса можно отнести: дополнительное использование типовой подкладки; при данной конструкции общей подкладки уйти от усталостного разрушения не возможно.The known design of the counter rails according to the patent for utility model RU No. 61295 “Device for ensuring traffic safety and reducing lateral wear of rails in curves”. Dynamic tests of this design of counter rails on the railway lines of KNAUF GIPS KOLPINO LLC in curves with a radius of 130 m when handling loaded four-axle wagons and dumpcars showed that the system of rigid fastening of track and counter rails on a common lining with a large margin of safety handles all types of loads from locomotives and rolling stock arising in curves of small radii. The disadvantages of the counter rail attachment unit include: additional use of a typical lining; with this design of the general lining, it is not possible to escape from fatigue failure.

Кроме того известна конструкция контррельсового узла, патент RU №93813. Контррельсовый узел представляет собой дополнительное устройство верхнего строения железнодорожного пути и состоит из рельса Р50 с подрезанной подошвой Б, контррельсовой подкладки В, которая служит креплением контррельса с помощью болтов М22 (см. приложение 3 к описанию). Контррельсовая подкладка крепится к шпале путевыми шурупами. Ходовой рельс А крепится к шпале костылями через контррельсовую подкладку. Между собой контррельсы крепятся накладками причем со стороны рельсовой колеи используется накладка 1P-50, а с другой стороны используется соединительная пластина. Однако указанное устройство узла крепления контррельса не свободно от недостатков, таких как, применение дополнительных деталей пусть и стандартных, при повторном применении контррельса путем его поворота на 180 градусов потребуется сверление дополнительных отверстий в контррельсе, при данной конструкции опорной пластины невозможно полностью уйти от усталостного разрушения ее.In addition, the known design of the counter rail assembly, patent RU No. 93813. The counter-rail assembly is an additional device of the upper structure of the railway track and consists of a P50 rail with a cut sole B, a counter-rail lining B, which serves as a counter-rail fastening using M22 bolts (see Appendix 3 to the description). The counter-rail lining is attached to the sleepers with travel screws. The running rail A is attached to the sleeper with crutches through the counter rail lining. Between each other, the counter rails are fastened with overlays, and on the side of the rail track, the overlay 1P-50 is used, and on the other hand, a connecting plate is used. However, the indicated device of the counter rail mounting unit is not free from disadvantages, such as the use of additional parts, albeit standard ones, when re-using the counter rail by turning it 180 degrees, it will be necessary to drill additional holes in the counter rail, with this design of the base plate it is impossible to completely avoid its fatigue fracture .

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является узел крепления контррельса, не связанного с путевым рельсом (см. приложение 4 к описанию). В указанной конструкции узла крепления контррельс непосредственно не связан с путевым рельсом, хотя оба размещаются на общей контррельсовой подкладке. Данная конструкция по сравнению с узлом крепления контррельса, в котором контррельс крепится к путевому рельсу (см. приложение 5 к описанию), имеет ряд преимуществ: меньший расход материала на изготовление контррельса, легкая доступность регулировки ширины желоба между контррельсом и путевым рельсом путем постановки подкладок, облегчение замены путевого рельса. (Железнодорожный путь: Учебник / Е.С. Ашпиз, А.И. Гасанов, Б.Э. Глюзберг и др.; под ред. Е.С. Ашпиза - М.: ФБГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - рис. 8.41, на стр.257).Closest to the claimed technical solution is the mount of the counter rail, not associated with the track rail (see Appendix 4 to the description). In the design of the attachment point, the counter rail is not directly connected to the track rail, although both are placed on a common counter rail lining. This design, compared with the counter rail mounting unit in which the counter rail is attached to the track rail (see Appendix 5 to the description), has several advantages: lower material consumption for manufacturing the counter rail, easy accessibility to adjust the width of the gutter between the counter rail and the track rail by setting pads, facilitating the replacement of the track rail. (Railway track: Textbook / E.S. Ashpiz, A.I. Hasanov, B.E. Glyusberg, and others; ed. By E.S. Ashpiz - M .: Federal State Budgetary Educational Establishment “Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport” ”, 2013. - Fig. 8.41, on page 257).

Основным недостатком прототипа является недостаточная прочностная надежность подкладки узла крепления контррельса и заниженный срок службы узла крепления контррельса. Исходный вариант конструкции подкладки обладает недостаточной жесткостью на изгиб, что приводит к существенному росту деформаций и напряжений в зоне максимальной концентрации напряжений. Циклическое воздействие внешних силовых нагрузок на контррельс приводит к усталостному разрушению подкладки.The main disadvantage of the prototype is the lack of strength reliability of the lining of the counter rail mounting unit and the reduced life of the counter rail mounting unit. The initial design of the lining has insufficient bending stiffness, which leads to a significant increase in deformations and stresses in the zone of maximum stress concentration. The cyclic effect of external power loads on the counter rail leads to fatigue failure of the lining.

Технической задачей предлагаемого решения является устранение выше указанных недостатков, а именно, увеличения прочностной надежности и долговечности подкладки узла крепления контррельса, снижение затрат на обслуживание и ремонт, и как следствие, повышение эффективности и безопасности работы железнодорожного транспорта.The technical task of the proposed solution is to eliminate the above mentioned disadvantages, namely, to increase the strength reliability and durability of the lining of the counter rail fastener, reduce the cost of maintenance and repair, and as a result, increase the efficiency and safety of railway transport.

Указанная задача решается тем, что устройство подкладки узла крепления контррельса железнодорожного транспорта, не связанного с путевым рельсом, содержащее опорную пластину, общую для размещения путевого рельса, элементов крепления к шпале и жестко закрепленного на ней упора, удерживающего контррельс, согласно предложению, часть опорной пластины по длине упора и площадки для размещения путевого рельса выполнена коробчатого П-образного сечения. Опорная пластина в предлагаемом устройстве может быть выполнена коробчатого П-образного сечения по всей ее длине. Внутренний профиль опорной пластины выполнен соответствующим профилю шпалы с возможностью обхвата шпалы боковыми полками опорной пластины и возможностью перемещения устройства подкладки по поверхности шпалы при его установке.This problem is solved in that the lining device of the attachment point of the counter rail of a railway vehicle that is not connected with the track rail, containing a support plate common to accommodate the track rail, fastening elements to the railroad tie and a stop fixed thereon, holding the counter rail, according to the proposal, a part of the support plate a box-shaped U-shaped section is made along the length of the stop and the platform for accommodating the track rail. The base plate in the proposed device can be made box-shaped U-shaped section along its entire length. The internal profile of the base plate is made corresponding to the profile of the sleepers with the possibility of grasping the sleepers by the side shelves of the support plate and the ability to move the lining device on the surface of the sleepers when it is installed.

Проблему предложено решать, обеспечивая прежние установочные размеры контррельсовой подкладки на шпале и размещения контррельса и путевого рельса на подкладке, изменением изгибной жесткости опорной пластины контррельсовой подкладки относительно горизонтальной оси поперечного сечения. В известной конструкции контррельсовой подкладки, используемой на железнодорожном транспорте, поперечное сечение опорной пластины является прямоугольным и большая сторона (параллельная горизонту) которого в 10-12 раз превышает его высоту (толщина пластины). Для увеличения изгибной жесткости опорной пластины только путем увеличения ее толщины, с достижением желаемой жесткости значительно возрастает расход материала и к тому же приводит к изменению установочных размеров.It is proposed to solve the problem by providing the previous installation dimensions of the counter rail lining on the railroad tie and placing the counter rail and track rail on the lining by changing the bending stiffness of the support plate of the counter rail lining relative to the horizontal axis of the cross section. In the known construction of the counter-rail lining used in railway transport, the cross section of the base plate is rectangular and the large side (parallel to the horizon) of which is 10-12 times its height (plate thickness). To increase the bending stiffness of the base plate only by increasing its thickness, with the achievement of the desired stiffness, the material consumption increases significantly and also leads to a change in installation dimensions.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг. 1. - дано изображение предлагаемого устройства подкладки узла крепления контррельса, на Фиг. 2 - поперечные сечения опорной пластины подкладки: а) прототипа; б) полезной модели, на Фиг. 3 - показано сопряжение опорной пластины и шпалы, на Фиг. 4 - вид разрушения прототипа, на Фиг. 5 иллюстрация испытания прототипа на стенде.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1. - an image of the proposed lining device of the counter rail fastening assembly is given, in FIG. 2 - cross sections of the base plate of the lining: a) prototype; b) utility model, in FIG. 3 - shows the pairing of the base plate and sleepers, in FIG. 4 is a view of the destruction of the prototype, FIG. 5 illustration of a prototype test on a bench.

Устройство подкладки содержит опорную пластину 1 для размещения путевого рельса и элементов крепления его к шпале (на чертеже не показаны), жестко закрепленный на ней упор 2, удерживающий контррельс (на чертеже не указан). Часть опорной пластины по длине упора и площадки для размещения путевого рельса или опорная пластина по всей длине выполнена коробчатого П-образного поперечного сечения. Внутренний профиль опорной пластины с полками 3 выполнен соответствующим профилю шпалы 4 с возможностью обхвата шпалы полками 3 опорной пластины и возможностью перемещения устройства подкладки по поверхности шпалы при его установке.The lining device contains a support plate 1 for accommodating the track rail and its fastening elements to the sleepers (not shown in the drawing), a stop 2 fixed thereon, holding the counter rail (not shown in the drawing). Part of the support plate along the length of the stop and the platform for accommodating the track rail or the support plate along the entire length is made of a box-shaped U-shaped cross section. The internal profile of the base plate with the shelves 3 is made corresponding to the profile of the sleepers 4 with the possibility of grasping the sleepers by the shelves 3 of the base plate and the ability to move the lining device on the surface of the sleepers during installation.

Особенностью устройства является то, что технический результат предлагаемого решения достигается тем, что требуемая изгибная жесткость поперечного сечения опорной пластины достигается изменением размеров A feature of the device is that the technical result of the proposed solution is achieved in that the required bending stiffness of the cross section of the base plate is achieved by resizing

боковых полок (толщина t и длина Н) при постоянной толщине стенки h, Фиг. 2,6.side shelves (thickness t and length H) at a constant wall thickness h, FIG. 2.6.

Отличием устройства является то, что опорная пластина выполнена коробчатого П-образного сечения по всей длине, при этом боковые полки 3 опорной пластины обхватывают шпалу с возможностью перемещения устройства подкладки по поверхности шпалы при его установке. (Фиг. 3).The difference between the device is that the base plate is made of a box-shaped U-shaped section along the entire length, while the side flanges 3 of the base plate surround the sleeper with the possibility of moving the lining device along the surface of the sleeper when it is installed. (Fig. 3).

Преимуществом предлагаемого устройства, по отношению к устройствам находящимися в эксплуатации, являются значительное снижение уровня действующих напряжений в опорной пластине подкладки контррельса (в 5-7 раз) и повышение изгибной жесткости опорной пластины относительно горизонтальной главной оси поперечного сечения (в 10-12 раз).The advantage of the proposed device, in relation to the devices in operation, is a significant reduction in the level of effective stresses in the support plate of the counter rail lining (5-7 times) and increase in the bending stiffness of the support plate relative to the horizontal main axis of the cross section (10-12 times).

Можно отметить некоторое увеличение массы опорной пластины, но расходы на это окупаются при эксплуатации. Например, данные по эксплуатации подкладок контррельса только на 2-х отделениях различных участков Южно-Уральской железной дороги показывают, что расходы на ремонтные комплекты, без учета затрат на замену, составляют более 2 млн. рублей в год.It is possible to note a slight increase in the mass of the base plate, but the cost of this pays off during operation. For example, data on the operation of counter rail linings only at 2 sections of various sections of the South Ural Railway show that the cost of repair kits, excluding replacement costs, is more than 2 million rubles per year.

Пример экспериментального и расчетного исследования. Для подтверждения получения технического результата, заключающегося в увеличении прочностной надежности и долговечности подкладки узла крепления контррельса, были проведены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния подкладок в лабораторных условиях (Фиг. 5,а и Фиг. 5,б), выполнены расчетные исследования, направленные на создание дискретной модели контррельсовой подкладки с целью поиска оптимального конструктивного варианта с точки зрения ее прочности. Были выполнены прочностные расчеты контррельсовых подкладок различного конструктивного исполнения, связанного с: изменением толщины опорной пластины подкладки, изменением расположения ребер жесткости упора, установкой дополнительных накладок. Сравнительный анализ расчетных данных показал, что изменения конструкции упора 2, размещение дополнительных накладок не приводят к существенному снижению уровня напряжений в опасном сечении опорной пластины подкладки. В наибольшей степени на снижение уровня напряжений, действующих в опасной точке сечения, влияет увеличение толщины подкладки. Расчетные данные показывают, что исходный вариант конструкции контррельсовой подкладки обладает недостаточной жесткостью на изгиб, что приводит к существенному росту деформаций и напряжений в зоне максимальной концентрации напряжений (Журнал «РСП Эксперт» №12 (56) декабрь 2013, с 20-22).An example of an experimental and computational study. To confirm the receipt of the technical result, which consists in increasing the strength reliability and durability of the lining of the counter rail fastening unit, experimental studies of the stress-strain state of the lining in laboratory conditions were carried out (Fig. 5, a and Fig. 5, b), computational studies aimed at creation of a discrete model of the counter-rail lining in order to find the optimal design option in terms of its strength. Strength calculations of counter-rail linings of various designs were performed, associated with: changing the thickness of the base plate of the lining, changing the location of the stiffening ribs of the stop, installing additional plates. A comparative analysis of the calculated data showed that changes in the design of the stop 2, the placement of additional pads do not lead to a significant reduction in the level of stresses in the dangerous section of the base plate of the lining. To the greatest extent, a decrease in the level of stresses acting at a dangerous point in the section is affected by an increase in the thickness of the lining. The calculated data show that the initial design of the counter-rail lining has insufficient bending stiffness, which leads to a significant increase in deformations and stresses in the zone of maximum stress concentration (RSP Expert Journal No. 12 (56) December 2013, from 20-22).

Сущность предлагаемого устройства поясняется Фиг. 2, Фиг. 3 и расчетами геометрических характеристик поперечного сечения опорной пластины каждого из устройств. Для принятых размеров поперечных сечений опорных пластин, узлов крепления контррельсов, их геометрические характеристики:The essence of the proposed device is illustrated in FIG. 2, FIG. 3 and calculations of the geometric characteristics of the cross section of the support plate of each of the devices. For the accepted dimensions of the cross-sections of the support plates, the fastening points of the counter rails, their geometric characteristics:

а) для пластины, находящейся в эксплуатации (Фиг. 2,а) осевой момент инерции I_x, момент сопротивления изгибу W_x и площадь равныa) for a plate in operation (Fig. 2, a) the axial moment of inertia I _x , the moment of resistance to bending W _x and the area are

см³;

cm ³ ;

A=Bh=28,8 см².A = Bh = 28.8 cm ² .

б) для предлагаемой опорной пластины коробчатого П-образного поперечного сечения (Фиг. 2,б) геометрические характеристики, при размерах B=21,8 см, H=5 см, h=t=1,6 см, соответственно равныb) for the proposed base plate of a box-shaped U-shaped cross section (Fig. 2, b) geometric characteristics, with dimensions B = 21.8 cm, H = 5 cm, h = t = 1.6 cm, respectively, are equal

I_x=72 см⁴ ,

см³,

=19 см³, A=51 см².I _x = 72 cm ⁴ ,

cm ³

= 19 cm ³ , A = 51 cm ² .

Анализ расчетов показывает, что дополнительное размещение полок на опорной пластине (получая для ее коробчатое П-образное поперечное сечение) приводит к значительному снижению нормальных напряжений от изгибных деформаций. В верхних слоях поверхности опорной пластины напряжения уменьшаются в 7 раз, а на внутренней поверхности близки к нулю. В нижних слоях полок напряжения в 2,5 раза меньше напряжений, чем в работающих пластинах. Изгибная жесткость поперечного сечения предлагаемой конструкции пластины в 12 раз превышает жесткость пластины эксплуатируемой.Analysis of the calculations shows that the additional placement of shelves on the base plate (getting a box-shaped U-shaped cross section for it) leads to a significant reduction in normal stresses from bending deformations. In the upper layers of the surface of the base plate, the stresses decrease by 7 times, and on the inner surface they are close to zero. In the lower layers of the voltage shelves there are 2.5 times less stresses than in the working plates. The bending stiffness of the cross section of the proposed plate design is 12 times higher than the rigidity of the plate in use.

Использование предлагаемого устройства подкладки узла крепления контррельса на железнодорожном транспорте повышает прочностную надежность и увеличивает срок службы узла крепления контррельса, тем самым обеспечивая эффективность и безопасность работы железнодорожного транспорта, снижая уровень материальных расходов на ремонт и техническое обслуживание конструктивных элементов верхнего строения пути.The use of the proposed lining device of the counter rail mounting unit in the railway transport increases the strength reliability and increases the service life of the counter rail mounting unit, thereby ensuring the efficiency and safety of the railway transport, reducing the level of material costs for repair and maintenance of structural elements of the track top structure.

Claims

1. Устройство подкладки узла крепления контррельса железнодорожного транспорта, не связанного с путевым рельсом, содержащее опорную пластину, общую для размещения путевого рельса, элементов крепления к шпале и жёстко закреплённого на ней упора, удерживающего контррельс, отличающееся тем, что часть опорной пластины по длине упора и площадки для размещения путевого рельса или опорная пластина по всей длине выполнена коробчатого П-образного поперечного сечения.1. The lining device of the attachment unit of the counter rail of a railway transport that is not connected with the track rail, comprising a support plate common for placing the track rail, fastening elements to the railroad tie and a fixed support fixed thereon, holding the counter rail, characterized in that a part of the support plate is along the length of the support and platforms for accommodating the track rail or the support plate along the entire length is made of a box-shaped U-shaped cross section.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний профиль опорной пластины выполнен соответствующим профилю шпалы с возможностью обхвата шпалы боковыми полками опорной пластины и возможностью перемещения устройства подкладки по поверхности шпалы при его установке.

2. The device according to claim 1, characterized in that the internal profile of the base plate is made corresponding to the profile of the sleepers with the possibility of grasping the sleepers by the side shelves of the support plate and the ability to move the lining device on the surface of the sleepers when it is installed.