RU2631762C2

RU2631762C2 - Rail butt joint

Info

Publication number: RU2631762C2
Application number: RU2014110429A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Николаевич Войнов
Original assignee: Кирилл Николаевич Войнов
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-09-26
Also published as: RU2014110429A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: rail butt joint comprises pads attached to the rail web. The upper part of the inner pad is represented by a convex arcuate surface with a grooved profile, on which a removable plate with a similar profile is disposed. In the upper part of the pad, a bead is made.

EFFECT: increasing the protection of connected rail ends from collisions as wheels pass through it.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение в основном относится к железнодорожным рельсам, но может быть применено и для рельсов подкрановых и трамвайных путей, конвейеров, транспортеров и др.The invention mainly relates to railway rails, but can be applied to rails of crane and tram tracks, conveyors, conveyors, etc.

Достигнутый на сегодняшний день уровень техники в стыковых соединениях разного типа не удовлетворяет требованиям надежности работы таких соединений с позиций износостойкости, быстрой ремонтопригодности, финансовых расходов и возможности неоднократного оперативного восстановления за минимальный период времени.The current level of technology in butt joints of various types does not meet the requirements for the reliability of such joints from the standpoint of wear resistance, quick maintainability, financial costs and the possibility of repeated operational recovery in a minimum period of time.

Имеется достаточно большое количество аналогов по стыковым соединениям. В частности, следующие.There are a fairly large number of analogues for butt joints. In particular, the following.

Рельсовое стыковое соединение - номер патента: 2049186; класс(ы) патента: Е01В 11/30; номер заявки: 5036083/11; дата подачи заявки: 07.02.1992; дата публикации: 27.11.1995. Суть: содержит стыковые накладки, связанные друг с другом и с шейками рельсов и стыковыми болтами. Головки рельсов на половину ширины срезаны продольной плоскостью наклонно к вертикали. Стыковая накладка установлена в контакте со срезанной частью головки рельса, а другая накладка выполнена с площадкой под гребень колеса и ограничена выступом. При этом рельсовое стыковое соединение снабжено подкладкой с ребордами, ограничивающими ложе под рельс и жестко скрепленными со стыковыми накладками.Rail butt joint - patent number: 2049186; Class (s) of patent: ЕВВ 11/30; application number: 5036083/11; application filing date: 02/07/1992; publication date: 11/27/1995. Essence: contains butt pads associated with each other and with the necks of the rails and butt bolts. The rail heads are cut to half width by a longitudinal plane obliquely to the vertical. The butt plate is installed in contact with the cut part of the rail head, and the other plate is made with a platform under the wheel flange and is limited by the protrusion. In this case, the rail butt joint is lined with flanges restricting the bed under the rail and rigidly fastened to the butt plates.

Известно стыковое соединение рельсов (патент Швейцарии №550892 по кл. Е01В 11/24 20.06.74 г.), содержащее срезанные по вертикальной плоскости симметрии примыкающие друг к другу концы рельсов, связанные между собой болтовыми соединениями, головки болтов которых расположены в выполненных в шейке одного из стыкуемых рельсов пазах снаружи колеи, причем ширина шейки каждого рельса в зоне стыка равна ширине половины его головки.A butt joint of rails is known (Swiss patent No. 550892 according to class ЕВВ 11/24 20.06.74), containing ends of rails cut off along a vertical plane of symmetry, interconnected by bolted joints, the bolt heads of which are located in the neck one of the joined rails grooves outside the track, and the width of the neck of each rail in the joint zone is equal to the width of half of its head.

Патент на полезную модель Стык рельсов №71987, дата публикации: 27 марта 2008. Торцы стыкуемых концов рельс выполнены с выступами, примыкающие друг к другу по симметрии в продольной плоскости и снабжены опорами, которые опираются по диагонали на противоположные концы рельс через размещенные на них опорные площадки. Модель относится к устройству железнодорожного пути и может быть использована при образовании рельсовых соединений.Utility model patent Joint of rails No. 71987, publication date: March 27, 2008. The ends of the abutting ends of the rails are made with protrusions adjacent to each other in symmetry in the longitudinal plane and are equipped with supports that are supported diagonally on opposite ends of the rails through the supporting platforms. The model relates to the device of the railway track and can be used in the formation of rail connections.

Безударный рельсовый стык. Класс Е01В. Патент на изобретение №2492285. Опубликовано: 10 сентября 2013. Безударный рельсовый стык содержит примыкающие друг к другу концы рельсов, связанные между собой болтовыми соединениями. Стыкуемые рельсы оснащены наконечниками о усиленной до ширины головки шейкой и взаимно проникающими пазами и выступами.Shockless rail joint. Class E01B. Patent for invention No. 2492285. Published: September 10, 2013. The shock-free rail joint contains the ends of the rails adjacent to each other, interconnected by bolted joints. The joined rails are equipped with tips on a neck reinforced to the width of the head and mutually penetrating grooves and protrusions.

Рельсовое стыковое соединение: RU №2241795 С1; МПК ⁷ Е01В 11/24. Опубликовано: 10.12.2004. Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1769771 A3, 15.10.1992. DE 853671, 27.10.1952. US 3877641, 15.04.1975. WO 01/12903 A1, 22.02.2001. Разработки могут использоваться в железнодорожной отрасли промышленности и хозяйственной деятельности, предусматривающей эксплуатацию рельсового транспорта. В рельсовом стыке стыкуемые рельсы связаны друг с другом боковыми накладками и поперечными крепежными элементами. Торцы каждого стыкуемого рельса выполнены осесимметрично под углом к продольной оси рельса. Поверхности торцов стыкуемых рельсов обратно симметричны относительно перпендикуляра к продольной оси рельсов.Rail butt joint: RU No. 2241795 C1; IPC ⁷ ЕВВ 11/24. Published: December 10, 2004. List of documents cited in the search report: SU 1769771 A3, 10/15/1992. DE 853671, 10.27.1952. US 3877641, 04/15/1975. WO 01/12903 A1, 02.22.2001. Developments can be used in the railway industry and economic activities involving the operation of rail transport. In the rail joint, the abutting rails are connected to each other by side plates and transverse fasteners. The ends of each joined rail are made axisymmetrically at an angle to the longitudinal axis of the rail. The surfaces of the ends of the joined rails are inversely symmetrical with respect to the perpendicular to the longitudinal axis of the rails.

Известно рельсовое стыковое соединение (авторское свидетельство: СССР №1783017 от 11.10.90, Е01В 11/00, F16B 43/00) - прототип, которое выполнено с зазором, при этом содержит стыковые накладки, расположенные по обе стороны от рельсов и связанные друг с другом и шейками рельсов болтами. В этом соединении торцы стыкуемых рельсов находятся в плоскости, расположенной перпендикулярно продольной оси рельса. Практическое применение такого стыкового соединения показало несколько существенных его недостатков. Прежде всего наличие температурного зазора (разрыва в путевом полотне), образованного нормально расположенными к оси рельсов торцами, что приводит к появлению значительных периодических ударных нагрузок при прохождении через стык колес подвижного состава. Это приводит к интенсивному износу самого путевого полотна, колес подвижного состава и его подшипниковых узлов.Known rail butt joint (copyright certificate: USSR No. 1783017 from 11.10.90, ЕВВ 11/00, F16B 43/00) - a prototype that is made with a gap, while it contains butt pads located on both sides of the rails and connected to each other friend and rail necks with bolts. In this connection, the ends of the mating rails are in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rail. The practical application of such a butt joint showed several significant drawbacks. First of all, the presence of a temperature gap (a gap in the track), formed by the ends normally located on the axis of the rails, which leads to the appearance of significant periodic shock loads when passing through the junction of the wheels of the rolling stock. This leads to intensive wear of the track itself, the wheels of the rolling stock and its bearing assemblies.

Задача изобретения - создание конструкции, максимально защищающей стыковое соединение рельсов от соударений при прохождении через него колес. Таким образом, цель изобретения - абсолютная защита концов соседних рельсов в зоне стыка от любых ударных воздействий на них со стороны катящихся колес (колесных пар), что максимально защитит стык от быстрого изнашивания, расплющивания и появления трещин и сколов.The objective of the invention is the creation of a structure that maximally protects the butt joint of the rails from collisions when passing wheels through it. Thus, the purpose of the invention is the absolute protection of the ends of adjacent rails in the joint zone from any impact on them from rolling wheels (wheelsets), which will protect the joint from rapid wear, flattening and cracks and chips.

Технический результат достигается за счет исключения каких-либо ударных воздействий на стык рельсов со стороны круга катания колеса по головке рельса, что достигается введением в существующую конструкцию дополнительного дугообразного рельса с накладкой в виде съемной пластины, плотно примыкающего и прикрепленного к шейке стандартного рельса; при этом гребень колеса кратковременно катится по поверхности накладки, обеспечивая тем самым бесконтактное прохождение кругом катания колеса зоны стыка рельсов.The technical result is achieved by eliminating any impact on the joint of the rails from the side of the wheel on the rail head, which is achieved by introducing into the existing structure an additional arcuate rail with a cover plate in the form of a removable plate that is tightly adjacent to and attached to the neck of a standard rail; while the wheel flange briefly rolls over the surface of the lining, thereby ensuring non-contact passage of the rail junction zone by the wheel.

Сущность разработки поясняется рисунком 1, а, б, где вид а) - с торца конца рельса; б) - с наружной части рельса. При этом обозначено:The essence of the development is illustrated in Figure 1, a, b, where view a) - from the end of the rail end; b) - from the outside of the rail. It is indicated:

1 - рельс; 2 - подошва/основание рельса; 3 - накладка наружная с отверстиями в ней эллиптической формы; 4 - шейка рельса; 5 - отверстие цилиндрическое под болтовое крепление; 6 - головка рельса; 7 - буртик дугообразный накладки внутренней; 8 - пластина накладная; 9 - концевая часть пластины накладной 8; 10 - место расположения отверстия в пластине накладной; 11 - желоб; 12 - накладка внутренняя; 13 - колесо (колесной пары); 13* - положение колеса над стыком железнодорожных рельсов; 14 - гребень колеса; 15 - круг катания колеса; 16 - места расположения отверстий на шейке рельса; 17 - отверстия эллиптической формы в накладке внутренней 12 под крепежные болты.1 - rail; 2 - the sole / base of the rail; 3 - outer pad with holes in it elliptical; 4 - rail neck; 5 - a cylindrical hole for bolting; 6 - rail head; 7 - flange arcuate lining internal; 8 - invoice plate; 9 - end part of the plate consignment note 8; 10 - location of the hole in the plate of the consignment note; 11 - trough; 12 - inner pad; 13 - wheel (wheelset); 13 * - the position of the wheel above the junction of railway rails; 14 - wheel flange; 15 - wheel skating circle; 16 - the location of the holes on the neck of the rail; 17 - holes of an elliptical shape in an overlay of an internal 12 under fixing bolts.

В статике механическая дополнительная предложенная конструкция, предохраняющая полностью концы рельсов от ударов и износа со стороны катящихся колес, собрана в следующем виде.In statics, the mechanical additional proposed design, which completely protects the ends of the rails from impacts and wear from the rolling wheels, is assembled as follows.

К шейке 4 рельса 1, имеющего подошву/основание 2 и головку 6, в зоне стыка через цилиндрические отверстия 5 в шейке рельса и сделанные под крепящие болты эллиптические отверстия 17, сделанные как в местах 16 накладки 12 внутренней, так и накладки 3 наружной, прикреплена накладка внутренняя 12, имеющая форму дугообразного рельса, наиболее выпуклая часть которой как раз располагается вверху, в зоне стыка рельсов, а концы дугообразного рельса плавно опущены вниз, в сторону подошвы/основания рельса 1. Накладка внутренняя 12 имеет аналогичный дугообразный желоб 11, внутри которого по его концам к нему прикреплена, например болтами, пластина накладная 8 также в своей концевой части 9 через места 10, для сделанных отверстий под крепежные элементы (например, болты). Общее прочное соединение накладки наружной 3 и накладки внутренней 12 осуществлено с шейкой 4 рельса 1 стандартными стяжными болтами (на рисунке не показаны). Толщина пластины накладной 8, прочно прикрепленной по своим концам к внутренней нижней поверхности дугообразного желоба 11, показана просветом между пунктирными линиями с позициями 8 для пластины накладной и желобом 11 (рис.1, б).To the neck 4 of the rail 1, having a sole / base 2 and a head 6, in the joint zone through cylindrical holes 5 in the rail neck and elliptical holes 17 made under the mounting bolts, made both in places 16 of the inner lining 12 and the outer lining 3, is attached the inner plate 12, having the shape of an arc-shaped rail, the most convex part of which is just located at the top, in the zone of the junction of the rails, and the ends of the arc-shaped rail are smoothly lowered down towards the sole / base of the rail 1. The inner plate 12 has a similar arcuate minutes chute 11 within which at its ends is attached to it, such as bolts, the plate 8 also bill in its end portion 9 through the space 10 to the openings made by fasteners (e.g., bolts). The general strong connection of the outer lining 3 and the inner lining 12 is made with the neck 4 of the rail 1 with standard coupling bolts (not shown in the figure). The thickness of the plate of the consignment note 8, firmly attached at its ends to the inner lower surface of the arcuate groove 11, is shown by the gap between the dashed lines with positions 8 for the plate of the consignment note and the groove 11 (Fig. 1, b).

В эксплуатации предложенная механическая конструкция работает следующим образом.In operation, the proposed mechanical design works as follows.

Первоначально просверливаются цилиндрические отверстия в шейках 4 рельсов 1, которые образуют стыковое соединение. Аналогично их месту расположения просверливаются эллиптические (овальные) отверстия 17 в обеих накладках поз.3 (наружная) и поз.12 - внутренняя. Прижав обе накладки к шейке 4 рельсов 1 с обеих сторон, прочно скрепляем эти три элемента стяжными болтами. Так как отверстия в накладках имеют овальную форму, то это позволяет рельсам перемещаться в продольных направлениях при колебаниях окружающей температуры. Дугообразная накладка 12 с вставленной в ее желоб 11 пластиной накладной 8, съемного типа (за счет наличия стандартных механических креплений типа болтов, например) к самой накладке 12, обеспечивает качение по ней гребня 14 колеса 13 без контакта круга катания колеса с головкой рельса. Это достигается благодаря тому, что диаметр гребня колеса всегда существенно больше, чем диаметр круга катания колеса. Поэтому гребень 14 колеса при его движении будет плавно набегать на пластину накладную 8, а после прохождения стыка также плавно опускаться вниз до перехода качения на сам круг катания колеса по головке 6 рельса. На рис.1, б показано, что колесо 13* своим гребнем 14 кратковременно катится по пластине накладной 8, а круг катания 15 колеса остается навесу. Таким образом осуществляется полная защита концов стыкового соединения рельсов от каких-либо ударов и изнашиваний, расплющиваний и разрушений (даже при наличии значительных межстыковых зазоров). Кратковременное нагружение гребня колеса не вызывает чрезмерных в нем напряжений. При появлении заметного износа пластин накладных 8 их можно быстро заменить на новые, что в сотни раз быстрее и дешевле, чем менять рельсовые плети или выполнять иные трудоемкие ремонтные работы. Описанное устройство можно использовать на всех маневровых железнодорожных путях депо и заводов, где скорости перемещаемых вагонов и локомотивов не превышают 10 км/ч. Но даже и на таких скоростях в известных вариантах стыкового пути колеса все равно в итоге сильно повреждают стыковые соединения, вызывая необходимости проведения трудоемких замен или ремонтов.Initially, cylindrical holes are drilled in the necks 4 of the rails 1, which form a butt joint. Similarly to their location, elliptical (oval) holes 17 are drilled in both pads pos.3 (outer) and pos.12 - inner. Having pressed both pads to the neck of 4 rails 1 on both sides, we firmly fasten these three elements with coupling bolts. Since the holes in the pads are oval in shape, this allows the rails to move in longitudinal directions with fluctuations in ambient temperature. The arched plate 12 with a plate of the consignment plate 8 inserted in its trough 11, of a removable type (due to the presence of standard mechanical fasteners such as bolts, for example) to the plate 12 itself, ensures that the ridge 14 of the wheel 13 rolls along it without contact of the wheel's circle with the rail head. This is achieved due to the fact that the diameter of the wheel flange is always substantially larger than the diameter of the wheel. Therefore, the wheel ridge 14 during its movement will smoothly run onto the plate of the consignment note 8, and after passing the junction, it will also smoothly lower down to the transition of rolling to the wheel rolling circle along the rail head 6. In Fig. 1, b it is shown that the wheel 13 * with its crest 14 rolls for a short time along the plate of the consignment note 8, and the wheel circle 15 of the wheel remains a canopy. Thus, the ends of the butt joints of the rails are completely protected from any impacts and wear, flattening and destruction (even in the presence of significant inter-gap gaps). Short-term loading of the wheel flange does not cause excessive stresses in it. When there is a noticeable wear on the plates of the consignment notes 8, they can be quickly replaced with new ones, which is hundreds of times faster and cheaper than changing rail lashes or performing other laborious repair work. The described device can be used on all shunting railway tracks of the depot and factories, where the speeds of the moving cars and locomotives do not exceed 10 km / h. But even at such speeds, in well-known variants of the butt joint, the wheels still end up severely damaging the butt joints, causing the need for labor-intensive replacements or repairs.

Сохранение устойчивого положения колесных пар на рельсовой колее в1 зоне прохождения стыка в предложенном варианте обеспечивается тем, что с одной стороны возможное незначительное поперечное перемещение колеса (его гребня) ограничено головкой рельса, а с другой стороны ограничено дугообразным буртиком 7 накладки внутренней 12. Дополнительно жесткость прикрепляемой конструкции и рельса в зоне стыка обеспечивается за счет того, что как накладка наружная, так и накладка внутренняя, будучи разнопрофильными, опираются своими нижними поверхностями на подошву/основание рельса.Maintaining a stable position of the wheel pairs on the rail track in the zone of the junction in the proposed embodiment is ensured by the fact that, on the one hand, a possible slight transverse movement of the wheel (its flange) is limited by the rail head, and on the other hand, is limited by the arcuate shoulder 7 of the inner lining 12. Additionally, the rigidity of the attached structure and rail in the joint zone is ensured due to the fact that both the outer lining and the inner lining, being diverse, rest on their lower awns on the flange / rail foundation.

Следовательно, поставленная цель полностью решена: полностью обеспечено бесконтактное движение колес над рельсовым стыком. При этом предложенное техническое решение исполнимо, не нарушает общей прочности рельсов, не препятствует их возможному продольному* перемещению при колебаниях окружающей температуры, позволяет существенно снизить время на ремонт и уменьшает трудозатраты.Therefore, the goal has been completely solved: the contactless movement of the wheels above the rail joint is fully ensured. At the same time, the proposed technical solution is feasible, does not violate the overall strength of the rails, does not interfere with their possible longitudinal * movement with fluctuations in ambient temperature, can significantly reduce repair time and reduce labor costs.

Claims

1. Рельсовое стыковое соединение, содержащее накладки, крепящиеся к шейке рельса, отличающееся тем, что верхняя часть внутренней накладки представляет собой выпуклую дугообразную поверхность с желобообразным профилем, на которой расположена съемная пластина с аналогичным профилем, при этом в верхней части накладки выполнен буртик.1. A rail butt joint comprising overlays attached to the neck of a rail, characterized in that the upper part of the inner lining is a convex arcuate surface with a trough-like profile on which a removable plate with a similar profile is located, wherein a shoulder is made in the upper part of the lining.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что наружная и внутренняя накладки имеют эллиптической формы отверстия.2. The compound according to claim 1, characterized in that the outer and inner plates have an elliptical shape of the hole.