Устройство рельсового пути
Владельцы патента RU 2299942:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ" (РУДН) (RU)
Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути, преимущественно железнодорожного, трамвайного или метрополитена. Устройство рельсового пути содержит две полушпалы, на которых закреплены рельсы. Полушпалы выполнены из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе и жестко соединены между собой стяжкой, концы которой жестко зафиксированы в полушпалах за счет сил адгезии. Стяжка выполнена из параллельных слоев полимерных волокон, уложенных вдоль продольной оси стяжки и скрепленных между собой посредством полимерного связующего. Волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника. При этом соседние волокна внутри каждого слоя, как и волокна соседних слоев, контактируют между собой взаимообращенными гранями. Концы стяжки, зафиксированные в полушпалах, хаотично разориентированы. Причем площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси стяжки. Техническим результатом изобретения является снижение вибрации при прохождении по рельсовому пути железнодорожного состава и обеспечение возможности использования его в условиях воздействия агрессивных сред. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути, преимущественно железнодорожного, трамвайного или метрополитена.
Известно устройство верхнего строения пути, содержащее две полушпалы, на которых закреплены рельсы (патент России №2085648, Е01В 2/00).
Известное устройство имеет недостаточное демпфирование колебаний, возникающих в процессе прохождения железнодорожного состава.
Техническим результатом изобретения является улучшение демпфирующих характеристик.
Технический результат достигается тем, что устройство рельсового пути содержит две полушпалы, на которых закреплены рельсы, при этом полушпалы выполнены из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе и жестко соединены между собой стяжкой, концы которой жестко зафиксированы в полушпалах за счет сил адгезии, причем стяжка выполнена из параллельных слоев полимерных волокон, уложенных вдоль продольной оси стяжки и скрепленных между собой посредством полимерного связующего, причем волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом соседние волокна внутри каждого слоя, как и волокна соседних слоев, контактируют между собой взаимообращенными гранями, а концы стяжки, зафиксированные в полушпалах, хаотично разориентированы, причем площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси стяжки.
Стяжка может быть выполнена из чередующихся слоев волокон, ориентированных параллельно ее продольной оси, под углом +45° и под углом - 45° к ее продольной оси.
Полушпалы выполнены из синтеграна, а волокна - из базальта, углепластика или боропластика.
Таким образом, создается возможность для гашения колебаний, возникающих в процессе прохождения состава и для эксплуатации рельсового пути в условиях действия агрессивных сред.
На фиг.1 представлен общий вид устройства рельсового пути, на фиг.2 - вид в плане, на фиг.3 - поперечный разрез стяжки.
Устройство рельсового пути содержит полушпалы 1 и 2, выполненные из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе, например синтеграна, на которых закреплены рельсы 3 и 4. Полушпалы 1 и 2 жестко соединены между собой стяжкой 5, выполненной из чередующихся слоев полимерных волокон, ориентированных параллельно, под углом +45° и под углом - 45° к ее продольной оси и с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника. Волокна могут быть выполнены из базальта, углепластика или боропластика. Концы 6 и 7 стяжки 5, зафиксированные в полушпалах 1, 2, за счет сил адгезии хаотично разориентированы. Соседние волокна внутри каждого слоя, как и волокна соседних слоев, контактируют между собой взаимообращенными гранями и скреплены между собой посредством полимерного связующего. Площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси стяжки 5.
Устройство работает следующим образом.
При внешнем воздействии в стяжке 5 возникают растягивающие, крутильные и изгибные напряжения, величина которых на периферии максимальная. На этом месте расположено максимальное количество волокон, имеющих меньшее поперечное сечение (прочность значительно увеличивается, если использовать большое количество более тонких волокон). Следовательно, слои, ориентированные вдоль направления действия сил, легко воспринимают нагрузку. Тоже самое имеет место и при наличии касательных (крутильных) напряжений, которые действуют под углами +45° и - 45° к продольной оси стяжки 5.
Выполнение полушпал 1, 2 из синтеграна (синтетического гранита) позволяет хорошо демпфировать колебания и шум, возникающие в процессе прохождения состава по рельсам. Поскольку материал полушпал 1, 2 состоит из минерального наполнителя и полимерного связующего, то колебания, возникающие в рельсах 3, 4 в процессе прохождения состава, гасятся в полушпалах 1, 2 на границе сред минерал - полимер, в результате чего происходит рассеяние энергии вибраций. Кроме того, материал обладает высокой стойкостью по отношению к агрессивным средам и может быть использован в метро, на открытых магистралях, на химических предприятиях.
Выполнение волокон из боропластика, углепластика или базальта позволяет иметь наивысшие физико-механические характеристики волокон при их минимальном поперечном сечении и весе. В конструкции использованы волокна с профилем в виде равностороннего треугольника. Такой профиль обладает высокой жесткостью, имеет развитую наружную поверхность и может быть плотно упакован с минимальным количеством связующего. В процессе работы волокон внешние нагрузки воспринимаются как за счет упругой деформации формы слоев, так и за счет внутреннего трения в материале волокон, а также за счет упругих деформаций в связующем. В качестве связующего может быть использована, например, полиэфирная смола. Стяжка обладает высокой жесткостью и стабильностью размеров. Материалы, используемые для изготовления конструкции рельсового пути, инертны к изменению температуры и химически стойки. Концы стяжки 6, 7, хаотично разориентированные в полушпалах 1, 2, рассеивают энергию вибраций и увеличивают объем адгезионного сцепления с материалом полушпал 1, 2.
1. Устройство рельсового пути, содержащее две полушпалы, на которых закреплены рельсы, отличающееся тем, что полушпалы выполнены из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе и жестко соединены между собой стяжкой, концы которой жестко зафиксированы в полушпалах за счет сил адгезии, причем стяжка выполнена из параллельных слоев полимерных волокон, уложенных вдоль продольной оси стяжки и скрепленных между собой посредством полимерного связующего, причем волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом соседние волокна внутри каждого слоя, как и волокна соседних слоев, контактируют между собой взаимообращенными гранями, а концы стяжки, зафиксированные в полушпалах, хаотично разориентированы, причем площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси стяжки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стяжка выполнена из чередующихся слоев волокон, ориентированных параллельно ее продольной оси, под углом +45° и под углом -45° к ее продольной оси.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что полушпалы выполнены из синтеграна, а волокна - из базальта, углепластика или боропластика.
