ТЕМА 7 ТИПОВЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ ...static.scbist.com/scb/uploaded/1_1386424285.pdf · 2013-12-07 · ТЕМА № 7 « ТИПОВЫЕ...

ТЕМА № 7 « ТИПОВЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ СКРЕПЛЕНИЯ »

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОМЕЖУТОЧНЫМ СКРЕПЛЕНИЯМ

Промежуточные скрепления, выполняя роль связующих элементов между рельсами и основанием, должны обес-печивать:

стабильность ширины колеи; Требование обеспечения стабильности ширины колеи важно и очевидно, оно прямо связано с обеспечением

безопасности движения поездов из условия недопущения провала колес.

прижатие рельсов к основанию, исключающее отрыв и угон рельсов; Нарушение требования по обеспечению достаточности прижатия рельсов к основанию приводит к отрыву рельсов от

шпал при укладке или разборке пути, а также при его подъемке при проведении выправочных работ. Обусловлено это гниением деревянных шпал, разрушением дюбелей, недостаточной прочностью и коррозией прикрепителей на железобетонных основаниях.

Угон рельсов приводит к изменению их напряженно-деформированного состояния, что может вызвать выброс пути при повышении температуры и разрыв стыков при ее понижении. Угон пути приводит к смещению и перекосу шпал, выпадению подрельсовых прокладок. Ликвидация последствий угона рельсов сопряжена с выполнением сложных и трудоемких работ по регулировке зазоров и разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях.

оптимальные условия температурной работы рельсов; Требование оптимизации температурной работы рельсов также связано с величиной усилий прижатия их к основанию.

Исключить температурные деформации рельсов очень сложно, так как это вызывает усложнение конструкции пути, удорожание рельсовых скреплений. Недостаточное же прижатие рельсов к основанию вызывает чрезмерные деформации концевых участков рельсовых плетей, усложнение конструкции стыковых скреплений, быстрый износ промежуточных скреплений, нарушение равноупругости основания из-за перемещения шпал.

проведение регулировки положения рельсов по высоте и ширине колеи, замену деталей скреплений без перерывов в движении поездов;

Проведение регулировки положения рельсов по высоте особенно важно на железобетонных подрельсовых основаниях и в зимнее время. В условиях высокой грузонапряженности в пути быстро накапливаются остаточные деформации, происходит нарушение проектного положения рельсов. Выправка пути с применением шпалоподбивочной техники сложна в организации, требует перерывов в движении поездов, поэтому использование регулировочных прокладок для выправки пути весьма целесообразно. В зимнее время на участках пучинообразования применение регулировочных прокладок является единственным способом исправления пути по уровню и в профиле.

механизированную сборку и содержание узлов скреплений; В современных условиях, когда сборка и разборка рельсошпальной решетки ведется на базах с применением поточных

линий, требование о необходимости механизации работ по сборке и разборке узлов скреплений совершенно справедливо. Необходимость механизации работ по смене рельсов, замене изношенных элементов скреплений, регулировке натяжения прикрепителей при текущем содержании пути также не вызывает сомнений.

рациональную пространственную упругость и вибростойкость узлов скреплений; Обеспечение рациональной пространственной упругости рельсовых скреплений чрезвычайно необходимо для того,

чтобы упруго перерабатывать динамические воздействия колес подвижного состава на рельсы, гасить высокочастотные вибрации, расстраивающие путь и особенно его болтовые соединения, а также для того, чтобы создавать равноупругость подрельсового основания.

Упругость, создаваемая скреплениями, отделяет массу рельса от подрельсового основания аналогично тому, как рессоры отделяют кузов экипажа от его ходовых частей. Это существенно снижает силы инерции, образующиеся при движении колес по неровностям пути. Однако при большой вертикальной и горизонтальной упругости опор увеличивается статический изгиб рельсовых нитей под колесной нагрузкой, увеличивается также поворот поперечных сечений рельсов, создающий угоняющий эффект. Этим и объясняется существование понятия оптимальной пространственной упругости пути, при которой взаимодействие пути и подвижного состава будет наилучшим, а напряжения, деформации и накопления последних будут минимальными. Кроме того, неизменная упругая связь элементов скреплений с рельсами, подрельсовыми опорами и друг с другом с заданным натяжением необходима для обеспечения нормальной работы скреплений, предотвращения неупругих колебаний элементов и связанных с этим расстройств узлов скреплений.

Передача боковых сил на бетон должна осуществляться через упругие амортизаторы (прокладки, подклеммники), обеспечивая при этом величины удельных давлений на них в допускаемых пределах:

При нашпальных прокладках из резины усилие прижатия подкладки к железобетонной шпале должно быть не менее 20 кН на один болт.

Скрепления железобетонных шпал должны обеспечивать возможность регулировки положения рельсов по высоте в пределах 10—20 мм. Прокладки-регуляторы должны изготавливаться из жестких материалов. Их типоразмеры должны обеспечивать уклоны отводов при исправлении пути в соответствии с действующими нормативами.

Для использования в бесстыковом пути рельсовые скрепления должны создавать монтажное натяжение прикрепителей, обеспечивающее погонное сопротивление продольным перемещениям рельсов не менее 25 кН/м.

На звеньевом пути в целях предотвращения угона рельсов необходимо, чтобы погонное сопротивление продольным перемещениям было не менее 15 кН/м. Если сила прижатия рельса с учетом коэффициента трения между рельсом и основанием недостаточна, то необходимо предусматривать дополнительные противоугонные устройства (противоугоны).

электроизоляцию рельсов от основания: На участках с автоблокировкой скрепления для железобетонных шпал должны обеспечивать электрическую изоляцию

рельсов от шпал с сопротивлением не ниже 1 Ом на километр пути.

экономическую эффективность конструкции верхнего строения пути. Требование к скреплениям о необходимости обеспечения экономической эффективности конструкций пути очевидно.

Скрепления должны способствовать достижению высоких сроков службы всех элементов пути (в частности, они сильно влияют на сроки службы деревянных шпал) и оптимальных условий их эксплуатации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СКРЕПЛЕНИЙ

Промежуточные рельсовые скрепления по своей конструкции делятся на подкладочные и бесподкладочные (без металлических подкладок под рельсами). Подкладки обеспечивают большую площадь передачи давления от рельса на опору, подуклонку рельсов без затески деревянных шпал, объединяют все прикрепители при работе на сдвиг и имеют большое распространение на всех дорогах мира.

Промежуточные скрепления делятся еще на две группы в зависимости от того, обладают они или не обладают противоугонными свойствами. Первая группа — это непротивоугонные скрепления, у которых прикрепители не создают достаточного нажатия на подошву рельса и тем самым не обеспечивают необходимой продольной связи рельса с основанием. При применении этих скреплений необходима установка на подошву рельса дополнительных приспособлений, препятствующих продольной сдвижке рельса, — противоугонов.

Ко второй группе скреплений относятся противоугонные конструкции, у которых с помощью упругих элементов создается необходимое нажатие на подошву рельса, исключающее его проскальзывание по опорам под проходящими поездами.

В свою очередь вторая группа делится на две подгруппы: болтовые и безболтовые скрепления. В первом случае натяжение прикрепителей, а следовательно их нажатие на подошву рельса, можно регулировать подтягиванием гаек клеммных болтов. В безболтовых скреплениях монтажное нажатие закладных упругих элементов должно оставаться неизменным в течение всего периода эксплуатации.

Подкладочные скрепления подразделяются на раздельные, нераздельные и смешанные. В раздельном скреплении рельс к подкладке и подкладка к опоре прикрепляются разными прикрепителями. В нераздельном скреплении рельс через подкладку соединяется с опорой одними и теми же прикрепителями. В смешанном скреплении рельс через подкладку соединяется с опорой, а подкладка, кроме того, самостоятельно прикрепляется к опоре.

Таким образом, все скрепления можно представить в виде таблицы 7.1

Группа скреплений Конструкция

промежуточного скрепления Элемент, создающий нажим на

подошву рельса Схема

прикрепителя Типы применяемых конструкций

скреплений

ПЕРВАЯ ГРУППА

Отсутствует нажатие на подошву рельса (требуется установка противоугонных

приспособлений)

Костыльное с жесткими костылями –

ДО (Россия, Канада, США), типовое костыльное

С ограничительной ребордой (фасонного типа) и штырем

–

«Метро» (Россия)

Клеммно-болтовое с укороченными жесткими клеммами (не

доходящими до подошвы рельса) –

КБ-М для металлических мостов (Россия)

ВТОРАЯ ГРУППА

Имеется нажатие на подошву рельса

(добавочных противоугонных

приспособлений не требуется)

Костыльное с пружинными костылями

«Развитая головка»

DS-18, ES-18, «Рюпинг», «Макбет»(ФРГ, Англия, США)

А. Клеммно-болтовые с жесткими клеммами и добавочными упругими

элементами

Упругие, одно-, двух- и трехвитковые шайбы

КБ, Д-2 (Россия), «Фоссл» (ФРГ,Италия)

Резиновые прослойки

«развитой» формы

«Вайскинг» (США) (для тяжелых условиях эксплуатации)

Клеммно-болтовые с упругими клеммами: бесподкладочное

Плоские или торсионного действия упругие элементы,

прижимаемые к подошве рельса болтовым соединением

ЖБ, ЖБР (Россия), НМ (ФРГ), RN, «Набла» (Франция), Синкансен – тип 702 и др.

(Япония); SKL-1 (ФРГ), тип F (Финляндия)

подкладочное нераздельное (подкладки прикрепляются вместе с

клеммами)

подкладочное раздельное (подкладки прикрепляются

отдельно от клемм)

Б. Безболтовые

Упругие элементы, непосредственно

прикрепляющие рельс к основанию

«Пендрол» (Англия), «Фист» с плоской клеммой

Упругие элементы, прикрепляющие рельс к

подкладке, которая отдельно крепится к основанию

Д-8 (Россия); «Пендрол» (деревянные шпалы); «Дельта» (ФРГ); «Хайбек» (Англия);

«Эвэм» (Голландия и др. страны)

СКРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ

Одной из самых распространенных конструкций скреплений для деревянных шпал на отечественных дорогах является подкладочное костыльное скрепление смешанного типа ДО (рис. 7.1).

К достоинствам скреплений ДО относятся:

малодетальность,

сравнительно небольшой расход металла,

простота в изготовлении и эксплуатации.

Однако это скрепление не обеспечивает упругую связь рельса со шпалой и плохо сопротивляется угону пути. Ос-новными элементами этого скрепления являются клинчатая ребордчатая подкладка и костыли, которые подразделяются на основные и обшивочные.

Основные костыли прижимают подошву рельса к подкладке и шпале, удерживают рельс от бокового сдвига и опрокидывания (на опрокидывание работает один внутренний костыль, на сдвиг, как правило, — все), а обшивочные прижимают подкладку к шпале, уменьшая ее вибрацию, и воспринимают сдвигающие усилия.

При применении скреплений ДО на прямых и в кривых радиусом более 1200 м рельсы пришивают на каждом конце промежуточной шпалы четырьмя костылями, а на стыковой — пятью. В кривых радиусом 1200 м и менее, а также на мостах, в тоннелях и на участках со скоростями движения свыше 120 км/ч на всех шпалах рельсы пришивают пятью костылями.

Расчеты и опыт эксплуатации скреплений ДО показывают, что устойчивость рельса против опрокидывания при эпюре шпал 1600 шт./км и более обеспечивается лучше, чем устойчивость на отжатие рельсовой нити. Случаи опрокидывания рельсов с выдергиванием костылей редки и происходят только при провале колес. Случаи же отжатия рельсовых нитей

Рис. 7.1. Промежуточное смешанное скрепление ДО для деревянных шпал:

1 — костыль основной; 2 — костыль обшивочный; 3-шпала

Рис. 7.2 Скрепление ДО в пути

довольно часты, вследствие чего перешивка пути при костыльных скреплениях на деревянных шпалах является одной из распространенных путевых работ, особенно в кривых.

Ширина подкладки к рельсам Р65 и Р75 (рис. 7.3, 7.4) меньше ширины верхней постели шпалы и составляет 170 мм. Для того чтобы уменьшить вероятность образования трещин в шпалах, костыльные отверстия смещены одно относительно другого так, что на одной прямой, параллельной продольной оси шпалы, находится не более одного костыля. Ни одно отверстие не совпадает с продольной осью шпалы.

На кривых участках пути радиуса от 800 до 501 м по наружной нити укладывают несимметричные удлиненные в наружную сторону подкладки (см. рис. 10.2, б), а на кривых радиуса 500 м и менее такие подкладки используют под обеими рельсовыми нитями. Делают это для большей равномерности передачи давления от рельса на шпалу, имея в виду значительные горизонтальные поперечные силы, действующие в кривых.

Более равномерная передача давления на шпалы уменьшает неравномерность износа шпал под подкладками, увеличивает срок их службы и обеспечивает более устойчивое состояние подуклонки рельсов.

Во избежание перерезывания волокон древесины подкладкой, их изготавливают с закругленными краями. В углах отверстий подкладок предусмотрены закругления радиусом до 2,5 мм для уменьшения концентрации напряжений при работе подкладок и увеличения срока службы пуансонов, применяющихся при изготовлении подкладок.

Для обеспечения нормальной работы рельса вогнутость поверхности прилегания подкладки к рельсу не допускается; выпуклость допускается не более 0,5 мм.

Недостатком скреплений (ДО) является также возможность некоторого перемещения подкладки вдоль и поперек шпалы.

Рис. 7.4 Подкладки к рельсам Р65 Р75: а) для прямых и пологих кривых; б) для средних и крутых кривых

Рис. 7.3 Подкладка для скрепления ДО

Это вызывается наличием неизбежных производственных допусков по толщине костылей, размерам отверстий, а также по расстоянию между ребордами. Вибрация подкладок, происходящая вследствие сотрясений от динамического воздействия колес на рельсы, усиливает механический износ шпалы под подкладкой.

Для уменьшения интенсивности износа шпал между подкладкой и шпалой укладывают прокладки толщиной от 6 до 10 мм из резины, резинокорда, гомбелита (прессованные кордные нити, пропитанные смолой). Результаты измерения износа шпал показали, что при прокладках из резины интенсивность износа снижается от 2,7 (прес-сованные прокладки без рифления) до 3,7 раза (рифленые прокладки).

Прикрепители для деревянных шпал Нормальные костыли (рис. 7.5, 7.6) имеют

овальную головку, а удлиненные (пучинные) — призматическую с ушками. Длина нормальных костылей — 165 мм, масса — 0,378 кг. Длина пучинных — 205, 240 и 280 мм. Сопротивление выдергиванию нормального костыля из новой сосновой шпалы равно примерно 20 кН.

Костыль, забиваемый в шпалу без предварительного просверливания отверстия, перерубает волокна и, погружаясь в шпалу, надламывает их, вследствие чего его сопротивление выдергиванию уменьшается примерно на 30 %, а сопротивление отжатию — на 16 % по сравнению с сопротивлением при забивке в предварительно просверленные отверстия. Чтобы уменьшить разрушающее действие костылей, в шпалах предварительно сверлят и антисептируют отверстия глубиной 130 мм и диаметром 12,7 мм, т. е. несколько

меньше поперечных размеров костыля (16x16 мм) в шпалах из мягких пород (сосна, ель, пихта) и диаметром 16 мм в шпалах из твердых пород (бук, береза, лиственница).

Шурупы (см. рис, 7.5 б; 7.7), применяемые в качестве прикрепителей, благодаря винтовой нарезке сопротивляются выдергиванию в 1,5—2 раза лучше, чем костыли. Однако сопротивление шурупов отжатию меньше, чем сопротивление костылей (50—60 % от сопротивления последних). Форма головки

Рис 7.5 Прикрепители для деревянных шпал: а) костыли; б) шурупы

Рис. 7.6 Костыли

Рис. 7.7 Шуруп

шурупа приспособлена для применения торцовых ключей для его завинчивания и отвинчивания. Шурупы, применяемые на стрелочных переводах, на 20 мм длиннее путевых.

Вторым по применимости на отече-ственных дорогах является раздельное скрепление КД (рис. 7.87а, 7.9), в котором рельс прижат к подкладке двумя клем-мами. Клеммы прижимаются натяжением болтов, устанавливаемых сбоку в вырезы подкладок (рис 7.9). Между гайкой болта и клеммой ставят двухвитковую шайбу (рис 7.11). Подкладка к шпале прикреплена четырьмя шурупами, под головку которых иногда устанавливаются двухвитковые шайбы. Под подошву рельса укладывают упругую прокладку. Это скрепление в

отличие от костыльного смешанного скрепления обеспечивает постоянное прижатие рельса к подкладке и не требует установки противоугонов.

В случае отсутствия шайб под головками шурупов быстро разрабатываются отверстия в шпалах для шурупов под движущейся нагрузкой, и изгибающиеся рельсы начинают "таскать" за собой прочно прикрепляемые к ним подкладки, которые перетирают и сминают древесину шпалы так, что она может изнашиваться в 1,5—2 раза ин-тенсивнее, чем при смешанном кос-тыльном скреплении. Скрепления КД

Рис 7.8 Раздельные скрепление а) КД и б) Д4: 1-двухвитковая шайба; 2- шуруп; 3-подкладка; 4- клеммный болт; 5- клемма; 6 - подрельсовая прокладка; 7- прокладка под подкладку

Рис. 7.9 Скрепление КД

Рис. 7.11 Двухвитковая шайба Рис. 7.10 Скрепление КД в пути

дают возможность регулировки положения рельсов по высоте до 10—14 мм за счет применения прокладок различной толщины. Желательно, чтобы подрельсовые прокладки имели две ре-борды, свисающие с подкладок и препятствующие их выталкиванию при ослаблении клеммных болтов.

Боковое воздействие колес подвижного состава на рельс, стремящееся его сдвинуть и повернуть, воспринимается скреплениями КД жестко. Значительно рациональнее использовать раздельные скрепления не с жесткими, а упругими клеммами, примером которых являются скрепления Д4 (рис. 7.8 б и 7.8-2). В скреплении Д4 клеммный болт заводится в фигурный вырез в подкладке. Для фиксирования положения клемм в высоких ребордах подкладки предусмотрены вырезы. Скрепление Д4 позволяет производить регулировку положения рельсов по высоте до 14 мм за счет изменения толщины

подрельсовых прокладок. Во избежание смятия древесины под подкладки укладывают резиновые или резинокордовые прокладки.

К достоинствам раздельных скреплений следует отнести:

сведение к минимуму вибраций подкладок;

возможность регулировки положения рельсов по высоте;

возможность смены рельсов без вывинчивания шурупов;

сильное прижатие рельсов к подкладкам, что обеспечивает достаточное сопротивление угону и температурным деформациям рельсов.

К недостаткам этих скреплений относится

многодетальность, что создает сложность при комплектации узлов скреплений,

быстрое ослабление натяжения клеммных болтов, что обусловливает необходимость их постоянного подтягивания для предотвращения угона пути.

Рис. 7.8 -2 Скрепление Д4

УГОН ПУТИ И БОРЬБА С НИМ

Угон железнодорожного пути представляет собой продольное перемещение рельсов по шпалам, как правило, в сторону движения поезда, происходящее при проходе по пути колес по-движного состава.

Основными причинами угона рельсов являются "забег" подошвы рельса относительно основания на величину Δх (рис. 7.12) при изгибе его под воздействием вертикальной колесной нагрузки и действие продольных сил и сил сопротивления движению подвижного состава. Чем выше грузонапряженность участка, осевые нагрузки и более податливое (упругое) основание, тем

выше требования к закреплению пути от угона. На тормозных участках силы угона и проявление угона рельсов выше, чем на нетормозных (площадках и особенно подъемах). Еще одна причина угона - удары в стыках. Однако удары в стыках являются следствием не столько величины самого зазора, сколько, главным образом, перелома траектории движения точки касания колеса с рельсом. Колесо в стыке проходит через неровность в виде угла, образованного прогнувшимися концами рельсов. Из-за наличия этого угла происходит удар колеса о головку принимающего рельса, вследствие чего головка сминается с образованием седловины за стыком. Особенно интенсивно этот процесс протекает при наличии в стыке гнилых и плохо подбитых шпал.

Угон сильно расстраивает путь, если не приняты надежные меры против него. При угоне рельсы сдвигаются со своих мест и увлекают за собой часть закрепленных шпал, в том числе с их перекосом (рельсовые нити угоняются на разную величину). Шпалы с уплотненных постелей перемещаются на менее плотный балласт, рельсовые нити в этих местах проседают; растут силы динамического взаимодействия пути и подвижного состава, и путь еще больше расстраивается. На звеньевом пути нарушаются размеры стыковых зазоров: в одних местах они оказываются слишком растянуты, в других — слитыми. При высокой температуре на участках с недостаточными зазорами может произойти потеря устойчивости рельсошпальной решетки (так называемый выброс пути). При низкой температуре на участках с увеличенными зазорами может произойти разрыв стыков со срезом болтов. Поэтому угон пути совершенно недопустим.

Рис. 7.12. Смещение подошвы рельса вдоль пути в результате его изгиба под колесной нагрузкой

Продольные силы, вызывающие угон рельсов, должны быть от рельсов переданы на шпалы и далее на балласт. Для этого на участках пути с деревянными шпалами на подошву рельсов ставят противоугоны.

В качестве противоугонов применяют пружинные скобы, надеваемые (за-щелкиваемые) на подошву рельсов (Рис 7.13, 7.14); они передают силы угона либо на путе-вые подкладки, либо на шпалы. В первом случае через подкладки продольные силы передаются на прикрепители, что способствует разработке отверстий в подкладках. Во втором случае, если недостаточна площадь опирания скоб в деревянные шпалы, они врезаются в древесину шпал при вертикальных ко-лебаниях рельсов.

Противоугоны у шпал устанавливаются со стороны преобладающего размера движения поездов (грузонапряженности); при появлении следов угона рельсов в противоположную сторону противоугоны (в количестве 13 пар) устанавливаются и с другой стороны шпал.

Пружинный противоугон состоит всего из одной детали (рис. 7.14, 7.15). Изготавливают противоугоны на специальных автоматах из горячекатаной углеродистой стали сечением 25x25 мм или 20x20 мм с закалкой в масле. Один пружинный противоугон к рельсам Р65 и Р75 весит 1,28 кг, а к рельсам Р50 — 1,15 кг. По техническим условиям на приемку пружинных противоугонов требуется, чтобы сопротивление сдвигу противоугона вдоль рельса после пятикратной постановки и снятия его было не менее 8 кН.

Рис 7.15 Схема противоугона пружинного

Рис. 7.13 Крепление противоугона к рельсу

Рис. 7.14 Противоугон

Количество противоугонов, устанавливаемых на одно рельсовое звено, зависит от интенсивности проявления угона (рис. 7.16). Противоугоны ставят симметрично относительно середины звена на обоих рельсовых нитях к одной и той же шпале.

У шпал, близко расположенных к стыкам, противоугоны ставить нецелесообразно, так как они быстро теряют несущую способность из-за ударов колес о рельс при перекатывании через стык, а также из-за выключения из работы при температурных деформациях рельсов.

Противоугоны выходят из строя вследствие деформаций, полученных при постановке их на рельс ударами молотка. При этом их часто перебивают с

образованием зазора между зубом и подошвой рельса до 4 мм. В результате противоугоны получают пластические деформации и теряют удерживающую способность. Деформируют их также при подгонке к шпале, если допускают при этом сильный перекос.

Рис 7.16 Схема расстановки противоугонов в пути. цифры в кружочках обозначают номера схем: цифры без кружочков — номера шпал на звене длиной 25 м: стрелки указывают направление движения поездов

Рис. 7.17 Противоугоны в пути

Рис. 7.18 Противоугоны а) пружинный; б) самозаклинивающийся 1- скоба; 2 – клин.

Рис. 7.20 Противоугон фартучного типа: 1,2,3 – элементы рельса; 4- скоба

противоугонная; 5- клин; 6- фартук (якорь) противоугона

Рис. 7.19 Противоугон семейства FAIR

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ

Рис. 7.21 Раздельное скрепление для деревянных шпал с упругой клеммой ОПУ15

СКРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР

Железобетон в отличие от дерева обладает повышенной прочностью на сжатие, что позволяет широко применить бесподкладочные скрепления, осуществлять подуклонку рельса за счет наклона подрельсовой площадки, передавать на бетон значительные боковые силы.

В то же время высокая жесткость и электропроводность железобетона вызывают необходимость применения в узлах скрепления электро- и виброизолирующих деталей.

Типовым промежуточным скреплением для железобетонных шпал является раздельное клеммно-болтовое скрепление КБ (рис. 7.22), в котором рельс к подкладке (10) прижимается жесткими

Рис. 7.22 Клеммно-болтовое скрепление КБ: 1-прокладка ПР 65; 2 - скоба для изолирующей втулки КБ; 3- втулка изолирующая КБ; 4 – прокладка ПБР 65х7; 5 – прокладка КБ 10; 6 – клеммный болт М-22-8G-75.48; 7- закладной болт М-22-8G-175.36; 8 – гайка М – 22-7Н5; 9 - клемма ПК; 10 – подкладка; 11- шайба двухвитковая 25

Рис.7.23 Путь со скреплением КБ

клеммами (9), надеваемыми на клеммные болты (6) , фигурные головки которых заводятся в пазы реборд подкладок. Под гайки клеммных болтов ставят упругие шайбы (11). Под рельс, на металлическую подкладку укладывают резиновую прокладку (4), для улучшения упругих свойств скрепления. Металлические подкладки укладывают на наклонную (для обеспечения подуклонки рельсов), заглубленную в тело шпалы на 15— 25 мм подрельсовую площадку. На бетон под подкладку укладывают для электро- и виброизоляции резиновую прокладку толщиной 6—8 мм (5). Благодаря этому осуществляется передача поперечных горизонтальных сил от подкладки через нашпальную прокладку на бетон, улучшаются условия работы закладных болтов и повышается стабильность ширины колеи.

Подкладка крепится к шпале закладными болтами (7). При этом головки болтов опираются на замоноличенную в бетон металлическую шайбу, которая при затяжке монтажных гаек равномерно распределяет нагрузку на бетон. Электроизоляция подкладок от шпал осуществляется нашпальной прокладкой (2) и втулкой (3) из текстолита, надеваемой на стержень закладного болта и заглубляемой в отверстие металлической подкладки.

Высота реборд подкладок КБ (рис. 7.22) позволяет укладывать под рельс прокладки толщиной 12—14 мм для ре-гулировки рельсов по высоте, что особенно важно в зимний период. В других случаях это преимущество скреплений КБ используют для укладки под подошву рельса прокладок повышенной упругости.

Полностью себя оправдало применение скреплений КБ на бесстыковом пути в отношении применения прогрессивной технологии замены рельсов, разрядки температурных напряжений, обеспечения оптимальных условий температурной работы рельсовых плетей.

Недостатками конструкции скреплений КБ являются:

многодетальность (21 деталь в каждом узле скреплений),

материалоемкость (общая масса металлических и полимерных деталей на 1 км пути составляет соответственно 41,6 и 2,1 т)

и наличие около 16 тыс. болтов на 1 км пути, содержание которых (очистка от грязи, смазка, подтягивание гаек) требует больших затрат.

Ниже представлены элементы скрепления КБ

Рис. 7.28 Изолирующая нашпальная прокладка

Рис. 7.30 Двухвитковая шайба

Рис. 7.24 Клеммный болт

Рис. 7.29 Амортизирующая прокладка

Рис. 7.27 Закладной болт

Рис. 7.25 Втулка изолирующая Рис. 7.26 Жесткая клемма

Рис. 7.31 Подкладка

Исследования по совершенствованию конструкции скрепления КБ ведутся в направлении замены жестких клемм с

упругими шайбами на упругие прутковые (рис. 7.32) или пластинчатые клеммы.

Кроме типовых скреплений КБ, на участках пути с железобетонными шпалами в России эксплуатационную проверку проходят подкладочное скрепление БП и бесподкладочное ЖБР.

Рис 7.32 Клеммно-болтовое скрепление с упругой клеммой ОП-105; 1 - клемма пружинная прутковая; 2 – шайба черная d22мм; 3 – скоба для изолирующей втулки; 4 – прокладка КБ 65; 5 – втулка изолирующая; 6 – прокладка ПР 65; 7 - прокладка ПРБ 65; 8 – клеммный болт СМ-22-8G-65.48; 9 – закладной болт СМ-22-8G-175.48.0115; 10 – гайка СМ 22 – 7Н5; 11 – подкладка КБ 65; 12 – шайба двухвитковая d24мм.

Рис. 7.33 Путь со скреплением КБ с клеммой ОП-105

Нераздельное клеммно-болтовое скрепление БП (рис. 7.34) имеет два закладных болта, которыми при помощи упругих клемм рельс прижимается к подкладке, а подкладка — к шпале.

Для электроизоляции закладных болтов от металлических частей скрепления на них надевают изолирующие втулки; на подкладке и под подкладкой размещаются упругие резиновые прокладки. Конструкция скрепления БП воплотила в себя те полезные технические решения, целесообразность которых вытекала из опыта эксплуатации скреплений КБ. В частности, опорная площадка, на которую укладывается

металлическая подкладка, заглублена в бетон также на 25 мм, что позволяет

использовать нашпальные прокладки из резины толщиной 12 мм при сохранении существующей системы передачи поперечных горизонтальных сил на бетон.

Реборды скрепления БП выше и

тоньше, чем у скрепления КБ. Это упрощает технологию их изготовления, улучшает качество и снижает массу подкладки. Высокие реборды подкладок позволяют увеличить пределы регулирования рельсов по высоте до 20 мм. Стабильность натяжения болтов скрепления БП значительно выше, чем у скрепления КБ.

Рис. 7.34 Скрепление БПУ с подкладкой. 1- втулка изолирующая; 2-прокладка ПБР 65х7; 3 – клемма промежуточная БПУ 65; 4 – подкладка БПУ 65; 5 – прокладка универсальная БПУ65; 6 – втулка уплотнительная БПУ; 7 – шайба черная; 8 – болт М22 – 8G -175.36; 9 - гайка М-22-7Н5

Рис 7.35 Скрепление БПУ безподкладочное. 1- втулка изолирующая; 2 – клемма промежуточная БПУ 65; 3 – прокладка универсальная БПУ65; 4 – втулка уплотнительная БПУ; 5 – шайба черная; 6 – болт М22 – 8G -175.36; 7- гайка М-22-7Н5

Бесподкладочное пружинное скрепление ЖБР (рис. 7.36, 7.37) обеспечивает фиксацию положения рельса на шпале при помощи двухслойных клемм. Перегиб нижней части клеммы служит ребордой, в которую упирается подошва рельса. Боковые усилия от клеммы передаются на подклеммный вкладыш и через него на шпалу. Резиновая подрельсовая прокладка имеет свисающие со шпалы закраины, удерживающие прокладку от выползания из-под рельса. При регулировке положения рельсов по высоте до 15 мм меняют прокладки и подклеммные вкладыши на более толстые.

На основании результатов исследований ожидается улучшение работы скреплений ЖБР по сравнению с ранее испытывавшимся скреплением ЖБ в части восприятия поперечных горизонтальных сил и сохранения стабильности положения рельсовой колеи, ослабления затяжки гаек закладных болтов и продольной устойчивости бесстыковых плетей; снижения

затрат на текущее содержание пути.

Рис. 7.36 Скрепление ЖБР 65: 1- скоба упорная; 2- клемма пружинная ЖБР-3; 3-скоба; 4 – прокладка упругая; 5 - прокладка ЖБР; 6 – болт М22 – 175.48; 7 - гайка М-22-7Н5 Рис. 7.37. Скрепление ЖБР 65

Модернизированное скрепление этого типа ЖБР-65 с прутковой клеммой, опытные участки с которым уложены в 1998 г. на Горьковской и Западно-Сибирской железных дорогах, проявило себя как достаточно перспективное.

Рис. 7.38 Путь со скреплением ЖБР 65 (без подкладки)

Рис. 7.39 Скрепление ЖБР с подкладкой

Рис. 7.40 Скрепление ЖБР с шурупно-дюбельным прикреплением.

В МИИТе разработано анкерное рельсовое скрепление

(сокращенно АРС), предназначенное для магистральных линий без ограничений по грузонапряженности и скоростям движения поездов. АРС характеризуется высокой надежностью и стабильностью рельсовой колеи, малодетальностью (отсутствием резьбовых соединений), простотой сборки и эксплуатации и, как

следствие этого, высокой экономической эффективностью. Предназначенный к серийному внедрению узел

скрепления АРС-4 обеспечивает снижение материалоемкости по сравнению с КБ65 на 30 %, что позволяет сэкономить на каждом километре пути не менее 15 т металла. Несъемность анкера, являющегося составной частью шпалы, в 3,4 раза уменьшает вес съемных деталей узла, обеспечивает возможность проведения не менее одного капитального ремонта пути без снятия рельсошпальной решетки, пре-вращая его в средний ремонт со сплошной сменой рельсов и (при необходимости) амортизирующих элементов.

Рис. 7.41 Общий вид скрепления АРС

Рис. 7.42 Модель анкера скрепления АРС в шпале.

Основными элементами скреплений типа АРС являются (рис. 7.44): замоноличенный в подрельсовой зоне железобетонной шпалы объединенный анкер 1 рамно-арочного типа с двумя хвостовиками (объединяет работу двух клеммных узлов, охватывая подошву рельса); две В-образные пружинные прутковые клеммы 5; два эксцентриковых монтажных регулятора 4 в виде правильного шестигранника с опорными осями цилиндрической или

конусообразной формы, обеспечивающих необходимую величину натяжения пружин; два плоских подклеммника 6 с ограничителями их перемещений относительно клеммы; два надрельсовых изолирующих и амортизирующих уголка 2; подрельсовая резиновая прокладка 3 повышенной упругости толщиной 14 мм, аналогичная ЦП-204.

Узел скрепления АРС-4 обеспечивает регулировку положения рельса по высоте до 20—24 мм. Это скрепление является по своим параметрам конкурентоспособным лучшим пружинным зарубежным скреплениям типов Vossloh, PANDROL, Nabla и др.

Рис. 7.43 Фрагмент анкера с клеммой и уголком с защитной полкой

Рис. 7.44 Скрепление АРС. Пояснения к рисунку в тексте.

Рис. 7.45 Путь со скреплением АРС.

А это из публикации в 2006г Департамент пути и сооружений ОАО «РЖД» предлагает до 2010 года уложить на 12 тысячах километров пути анкерные рельсовые

скрепления (АРС). Как рассказал руководитель научно-исследовательского центра МГУПСа «Перспективные технологии» Юрий Аксенов, АРС разработан для

использования на бесстыковом пути грузонапряженных магистралей. В его конструкцию входят: анкер, жестко забетонированный в шпалу, скрепление с амортизирующей подрельсовой прокладкой, две пружинные клеммы, подклеммники и уголки-электроизоляторы.

По словам Юрия Аксенова, АРС имеет целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными скреплениями КБ-65 и ЖБР-65. Например, применение анкерного скрепления устраняет необходимость регулярно подкручивать и смазывать болты и гайки. Ежегодная экономия только на смазке достигает 50 тысяч рублей на километр пути.

Как считают разработчики, АРС повышает надежность и безопасность пути, поскольку гораздо лучше держит колею и в чрезвычайных ситуациях не допустит схода вагона с рельсов. В конструкции анкерного скрепления меньше деталей, поэтому на каждый километр пути расходуется на 15 тонн меньше металла. Оно обеспечивает более точную выправку железнодорожного полотна по уровню. Новые скрепления исключают ручной труд при сборке и разборке пути. Пока стоимость нового скрепления на 10% дороже традиционных конструкций. Однако, по мнению Юрия Аксенова, после организации массового производства стоимость нового крепления снизится.

Разработка МГУПСа прошла испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа и была сертифицирована госрегистром сертификации на федеральном железнодорожном транспорте в 2005 году.

К производству нового скрепления приступили шпальные заводы в Лисках (Юго-Восточная железная дорога), Вязьме (Московская железная дорога), Чудове (Октябрьская железная дорога) и Энгельсе (Приволжская железная дорога). Их суммарная производственная мощность позволяет укладывать более 1 тысячи километров пути. Кроме того, на ряде предприятий налажено серийное производство элементов скрепления – анкеров, монорегуляторов, пружинных клемм и т.д.

В 2005 году началось внедрение скрепления АРС на сети дорог. По словам Юрия Аксенова, на Юго-Восточной, Октябрьской, Московской и Северной магистралях уже уложены 1,5 тысячи километров пути со скреплениями нового типа. В нынешнем году их укладку начали также на Куйбышевской, Южно-Уральской и Северо-Кавказской дорогах.

Как сообщил заместитель начальника департамента пути и сооружений ОАО «РЖД» Михаил Хаков, скрепления АРС рекомендовано использовать на высокоскоростной магистрали Москва – Санкт-Петербург.

Специалисты МГУПСа заключили контракт на организацию производства анкерных скреплений в Монголии для железной дороги этой страны.