рельсовый противоугон

Формула изобретения

Рельсовый противоугон, представляющий собой изогнутый стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде четырехугольника, имеющий упругую скобу, упругую дугу и упор, отличающийся тем, что в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге поперечное сечение стержня выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами трапеции, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину глубиной 0,05-0,07 высоты трапеции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а именно к устройствам, предотвращающим перемещение рельсов от действия тяговых усилий со стороны приводных колес локомотива.

Известен рельсовый противоугон, содержащий упругую скобу, упругую дугу и упор. Поперечное сечение известного рельсового противоугона выполнено в виде четырехугольника - квадрата 22×22 (см. Горячая штамповка крепежных изделий В.В.Кривощапов, О.С.Железков, П.Е.Левченко и др., Магнитогорск, МиниТип, 1997, с.25, рис.9а).

Известная конструкция рельсового противоугона обладает низкой удерживающей способностью, а в поперечном сечении в месте контакта с рельсом в процессе эксплуатации возникает значительный крутящий момент, снижающий его прочность.

Известна также конструкция противоугона, содержащего упругую скобу, упругую дугу и упор, выполненного из ленточного металла с прямоугольным поперечным сечением (см. патент US № 3837572 от 24.09.1975 г. МКИ Е01В 13/02). Данная конструкция противоугона сложна в изготовлении и монтаже.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является железнодорожный противоугон, содержащий упругую скобу, упругую дугу и упор, у которого поперечное сечение выполнено в виде четырехугольника трапецеидальной формы с отношением длины меньшего основания трапеции к длине большего основания 0,4-0,85 и отношением высоты трапеции к большему основанию 0,55-1,4, причем большее основание располагается на поверхности, контактирующей с рельсом (см. RU № 2032784 «Железнодорожный противоугон», МКИ Е01В 13/00).

Однако при использовании противоугона известной конструкции в процессе эксплуатации на поверхность, обращенную к подошве рельса, действует неравномерно распределенная нагрузка в виде треугольника, равнодействующая которой сила Р и сила трения F_mp (фиг.3). Недостатком известной конструкции является низкая удерживающая способность противоугона из-за неравномерности возникающих при этом сил трения, распределяющихся по большой площади. Кроме того, плечо h₁ равнодействующей Р распределенной нагрузки, возникающей в процессе эксплуатации в трапецеидальном сечении противоугона имеет значительную величину и создает повышенное значение крутящего момента M _кр, снижающего прочность противоугона.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение удерживающей способности и прочности за счет снижения величины возникающего в процессе эксплуатации крутящего момента в сечении противоугона.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении удерживающей способности рельсового противоугона смещению рельса, повышении его прочности за счет локального приложения нагрузки по малой площади.

В соответствии с предлагаемым техническим решением у известного противоугона, представляющего собой стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде четырехугольника, имеющего упругую скобу, упругую дугу и упор, в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге поперечное сечение выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами трапеции, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину, глубиной 0,05-0,07 высоты трапеции.

На фиг.1 - общий вид рельсового противоугона;

на фиг.2 - поперечное сечение по А-А на фиг.1 в месте перехода от скобы к дуге;

на фиг.3 - эпюра сил, действующих в поперечном сечении известной конструкции, взятой за прототип;

на фиг.4 - силы, действующие в сечении А-А предлагаемой конструкции рельсового противоугона.

Рельсовый противоугон представляет собой изогнутый стержень с поперечным сечением в виде четырехугольника, имеющий упругую скобу 1, упругую дугу 2 и упор 3. В месте перехода от упругой скобы 1 к упругой дуге 2 поперечное сечение рельсового противоугона выполнено трапецеидальной формы со скругленными углами, причем меньшая сторона трапеции направлена к подошве рельса, примыкает к ней и имеет дугообразную впадину 4. Глубина впадины составляет (0,05-0,07) Н, где Н - высота трапеции.

Рельсовый противоугон работает следующим образом. При установке на железнодорожное полотно вначале отверстием в скобе 1 противоугон вводится в опорное основание рельса с одной стороны. Затем силовым воздействием на наружную поверхность скобы 1 осуществляется упругая деформация рельсового противоугона и упором 3 зажимается основание рельса с противоположной от скобы 1 стороны (фиг.1). При этом подошва рельса зажимается в скобе 1, а боковые поверхности дуги 2 и частично скобы 1 упираются в шпалу. При прохождении состава возникает сила угона рельса, которая уравновешивается силами трения, возникающими на поверхностях контакта рельса с противоугоном, а именно в скобе 1 и упоре 3.

Наличие лунки 4 и скругленных углов трапеции в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге на опорной поверхности приводит к локальному воздействию рельса на противоугон (сила Р действует на небольшую площадь), что обеспечивает возникновение больших сил трения F_mp и повышение удерживающей способности рельсового противоугона смещению рельса под воздействием тяговых усилий со стороны колес локомотива (фиг.4). Кроме того, за счет контакта меньшей стороны трапеции в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге с подошвой рельса и наличие скругленных углов в трапеции, плечо h₂ приложения силы Р меньше, чем плечо h₁ приложения силы Р в железнодорожном противоугоне известной конструкции по патенту RU № 2032784 (фиг.3, прототип). Соответственно возникающий в поперечном сечении крутящий момент М_кр в предлагаемой конструкции рельсового противоугона меньше, чем М_кр в известной конструкции. Снижение величины крутящего момента в свою очередь повышает прочность противоугона.

Для оценки работоспособности предлагаемой конструкции рельсового противоугона проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились на испытательной машине WPM-30 в условиях центральной заводской лаборатории ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод». При проведении испытаний кусок рельса с насаженным на него противоугоном укреплялся вертикально на столе испытательной машины, от штока которой к противоугону прикладывалась нагрузка. Нагружение велось до момента начала перемещения противоугона по подошве рельса.

В процессе опытных испытаний проверялось изменение усилия сдвига при пятикратной установке противоугонов на рельс.

Испытаниям подвергались противоугоны по патенту RU № 2032784 и противоугон предлагаемой конструкции. У железнодорожного противоугона по патенту RU № 2032784, взятому за прототип, поперечное сечение всех его элементов было выполнено в виде четырехугольника трапецеидальной формы, с высотой трапеции 22,0 мм, меньшим основанием 15,0 мм и большим основанием 25,0 мм. У рельсового противоугона предлагаемой конструкции было выполнено поперечное сечение трапецеидальной формы в месте перехода от упругой скобы к упругой дуге со скругленными углами трапеции, а остальные элементы противоугона были выполнены с поперечным сечением в виде квадрата. Причем меньшая сторона трапеции, направленная к подошве рельса, составляла 19,0 мм, а высота 20,0 мм. Глубина впадины 4 варьировалась и принималась в пределах значений 0,8 мм; 1,0 мм; 1,4 мм; 1,8 мм.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Усилия сдвига противоугона по подошве рельса в зависимости от количества установок

Таблица
	Усилие сдвига, кН
Количество установок	1	2	3	4	5
Противоугон по патенту RU №2032784	14,8	14,4	14,0	13,7	13,4
Противоугон предлагаемой конструкции	16,1	15,9	15,6	15,4	15,1

На основании проведенных испытаний установлено, что при глубине впадины 0,8 мм (менее 0,05 Н) снижается усилие сдвига противоугона по подошве рельса. Глубину впадины более 0,07 Н трудно обеспечить в процессе гибки и требуется изменять профиль сечения исходной заготовки. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что рельсовые противоугоны предлагаемой конструкции обладают повышенной удерживающей способностью.