Краткие теоретические сведения

Промежуточные скрепления служат для проч­ного соединения рельсов с опорами, т.е. для обеспечения стабильности положения рельсовых нитей в отношении смещения поперек и вдоль пути, а также опрокидывания.

Основные требования к промежуточным скреплениям заключаются в том, что они должны обеспечивать стабильность ширины колеи и подуклонки рельсов, не допускать продольного перемещения рельсо­вых нитей по опорам, быть прочными и в целом достаточно упругими, чтобы смягчить динамическое воздействие вертикальных и горизон­тальных (поперечных и продольных) нагрузок, вибрацию и колебания рельсов.

Скрепления к железобетонным шпалам должны включать в себя еще и элементы, изолирующие рельсовые нити, т. е. исключающие про­хождение электрического тока через шпалы от одной нити к другой.

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, подуклонкуобеспечивают на деревянной шпале – подкладки, а на железобетонной – подрельсовое основание шпал..

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.

Скрепления для деревянных шпал

Одной из самых распространен­ных конструкций скреплений для де­ревянных шпал на отечественных до­рогах является подкладочное костыль­ное скрепление смешанного типа ДО (рисунок 13).

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. Ос­новными 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 допускается рельсы пришивать 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.

Ширина подкладки к рельсам Р65 и Р75 (рисунок 14) 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 усиленные несимметричные шестидырые удлинен­ные в наружную сторону подкладки, ширина которых 180 мм, 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.

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).

Нормальные костыли имеют овальную головку, а удлинен­ные (пучинные) — призматическую с ушками. Размер нормальных костылей 16х16х165 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 или 14 мм, в зависимости от плотности древесины, т. е. несколько меньше поперечных размеров костыля (16x16 мм), а для шурупов соответственно – диаметром 15, 16 мм и глубиной 155 мм.

Вторым по применимости на отече­ственных дорогах является раздельное скрепление КД (рисунок 15), в котором рельс прижат к подкладке 3 двумя клем­мами 5. Клеммы прижимаются натяже­нием болтов 4, устанавливаемых сбоку в вырезы подкладок. Между гайкой болта и клеммой ставят двухвитковую шайбу. Подкладка к шпале прикрепле­на четырьмя шурупами 2, под головку которых иногда устанавливаются двухвитковые шайбы укладывают упругую прокладку 6. Это скрепление в отличие от костыльного смешанного скрепления обеспечивает постоянное прижатие рельса к под­кладке и не требует установки противоугонов.

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

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

Скрепления для железобетонных шпал. Типовым промежуточным скрепле­нием для железобетонных шпал яв­ляется раздельное клеммно-болтовое скрепление КБ (рисунок 16), в котором рельс к подкладке 2 прижимается жесткими клеммами 5, надеваемыми на клеммные болты 4, фигурные головки которых заводятся в пазы реборд под­кладок. Под гайки 7 клеммных и закладных болтов ставят упругие шайбы 8. Подкладка крепится к шпале за­кладными болтами. Высота реборд подкладок КБ позволяет укладывать под рельс прокладки толщиной 12—14 мм для

реглировки рельса по высоте, что осо­бенно важно в зимний период. Кроме типовых скреплений КБ, на участках пути с железобетонными шпа­лами в России используют скрепление ЖБР-65, ЖБР-65Ш, ЖБР-65ПШ, ЖБР-65ПШМ и W-30 (фоссло).

Скрепление рельсовое ЖБР-65 и W-30 предназначено для железнодорожных рельсов типа Р65 к железобетонным шпалам.Скрепление состоит из упорных скоб, пружинных прутковых клемм, закладных болтов с гайками, скоб для клемм, прокладок под подошву рельса и упругих прокладок под скобу упорную.

 

Рис. 17 Скрепление ЖБР с шурупно- дюбельнымприкреплением.

Рисунок 18 - Скрепление ЖБР-65

Рис. 19 Скрепление ЖБР с подкладкой

 

 

Рис. 20 Бесподкладочное                         шурупно-дюбельное                                                                           скрепление W-30 Vossloh

Рис. 21 Безболтовое скрепление Пэндрол: зеленым – клемма; клемма в держателе; голубым – изоляционная прокладка

Рис. 22 - Скрепление АРС-4

 

АРС характеризуется высокой надежностью и стабильностью рельсовой колеи, малодетальностью (отсутствием резбовых соединений), простотой сборки и эксплуатации и, как следствие этого, высокой экономической эффективностью.

Хорошо зарекомендовали себя пружинные зарубежные скрепления типаVossloh, PANDROL.

Стыковые скрепления.

 

Места соединения рельсов между собой называют стыками. Стыки служат для соединения отдельных рельсов, примыкающих друг к другу торцами, в непрерывные рельсовые нити.

Конструкция рельсового стыка должна удовлетворять трём ос­новным требованиям:

1. воспринимать изгибающий момент и поперечную силу на протяже­нии стыка;

2.допускать продольные перемещения концов рельсов в стыке при изменении длины рельса вследствие колебаний температуры;

3. на электрифицированных участках быть проводником силового тока, а на участках с СЦБ - сигнального.

По кон­струкции различают стыки болтовые, клееболтовые и сварные.

В болтовых стыках между концами рельсов, перекрытых на­кладками, оставляют зазоры для воз­можности изменения длины рельсов при изменении температуры. Вследствие разрыва сплошности и изменения изгибной жесткости рельсовых нитей в болто­вых стыках при проходе колес подвиж­ного состава по стыкам возникает излом упругой линии рельсов и возникают до­полнительные ударно-динамические воздействия колес на путь. Поэтому стык — самое напряженное место в пути. По отношению к опорам различают стыки, расположенные на шпале, на весу и на сдвоенных шпалах.

Всеобщее распространение получи­ли стыки на весу. Изгиб рельсовых концов и накладок от колесной нагруз­ки при стыке на весу больше, чем при стыках на опоре. Для снижения изгиба­ющего момента расстояние между осями стыковых шпал устраивают меньшими (420 мм)

 По взаимному расположению сты­ков на обеих рельсовых нитях различа­ют стыки по наугольнику, вразбежку (рисунок 23) и расположенные бессистем­но. На дорогах России принят стык по наугольнику.

 

 

Рис. 24 Стыковые накладки длиной 800 и 1000 мм — соответственно четырех- и шестидырные с круглые и овальные отверстия.

Основными элементами болтовых стыков являются накладки и болты с гайками и упругими шайбами.

На отечественных дорогах для рельсов современных типов применяют двухголовые накладки (рисунок 1.20).

Нормальная работа стыка обеспе­чивается прочностью накладок, плот­ным прилеганием и достаточным при­жатием их рабочих граней к рельсу, а также достаточной длиной накладок. Двухголовые накладки почти повсе­местно изготавливаются распирающи­ми, т. е. они входят как клин между наклонными плоскостями головки и подошвы рельса, образующими пазухи. К рельсам Р75 и Р65 накладки изготав­ливают взаимозаменяемыми длиной 800 и 1000 мм — соответственно четырех- и шестидырные (рис. 24)

В накладке чередуются круглые и овальные отверстия. В овальные от­верстия стыковые болты входят своими овальными подголовни­ками, мешающими болтам проворачи­ваться при завинчивании гаек. Чередо­вание круглых и овальных отверстий предопределяет поочередную поста­новку болтов гайками то наружу колеи, то внутрь.

Пружинные шайбы обеспечивают постоянство упру­гого натяжения стыковых болтов. Пру­жинные шайбы изготавливают из прут­ков квадратного сечения со стороной 8—12 мм.

Сварные стыки обеспечивают непре­рывность рельсовых нитей (поэтому по­нятие стыка в этом случае становится не­сколько условным). Сварка может быть термитной, и электрической. У клееболтовых стыков накладки приклеиваются к рельсам. Особеннос­тью таких стыков является глухое со­единение рельсов. Поэтому таким спо­собом обычно устраивают изолирующие стыки, в которых требуется неиз­менность стыкового зазора.

Переходные стыки рельсов приме­няются на участках пути, где стыкуют­ся разнотипные рельсы (рисунок 26), а также однотипные рельсы, имеющие различный вертикальный износ. Со­единение рельсов разных типов и с раз­ным износом производят с примене­нием переходных накладок, формы и размеры которых обеспечивают совпа­дение торцов рельсов по поверхности катания и боковым рабочим граням.

На участках, оборудованных элект­рической сигнализацией, а также на электрифицированных участках (с электрической тягой поездов) рельсо­вые нити являются токопроводящими.

Изолирующий стык устраивают таким образом, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соеди­няемых рельсов к другому. На дорогах России применяют изолирующие стыки с металлическими объемлющи­ми накладками (рисунок 28). Изоляция рельсов обеспечи­вается постановкой специальных про­кладок 1 под накладки 2 и подкладки, а также

втулок на болты из фибры, текс­толита или полиэтилена. В зазор между рельсами также вставляют изо­лирующую прокладку, имеющую очер­тание, соответствующее профилю рельса.

В уравнительных пролетах

бессты­кового пути получили широкое рас­пространение клееболтовые изолирую­щие стыки с двухголовыми накладками. В таких стыках используют­ся типовые двухголовые шестидырные накладки, простроганные по верхней и нижней граням (рисунок 27), и специальные наклад­ки, облегающие пазуху рельсов (пол­нопрофильные накладки – рисунок 27). Изоляция обеспечивается стеклотканью, пропи­танной эпоксидным клеем. Широ­ко применяются высокопрочные изолирующие стыки с металлокомпозитными на­кладками АпАТэк-Р65М-К, т.

 

Рис. 29 Комплектация стыка АпАТэК

 

Содержание отчета

1. Нарисуйте поперечный разрез стыковой двухголовой накладки, укажите основные размеры.

2. Дайте характеристику промежуточным скреплениям, применяемым на железных дорогах России.

Контрольные вопросы

1. Какое скрепление называют раздельным, не раздельным и смешанным.

2. Какие скрепления применяют на деревянных шпалах.

3. Перечислите, какие бывают стыки.

4. Для чего служат стыковые накладки.

5. Что значит: содержать путь по наугольнику.

6. Перечислите виды изолирующих стыков.