Бетонная шпала-демпфер



Бетонная шпала-демпфер
Бетонная шпала-демпфер
Бетонная шпала-демпфер

 


Владельцы патента RU 2486305:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение относится к конструкции верхнего строения пути и предназначено для восприятия нагрузки от подвижного состава. Может быть использовано на грузонапряженных линиях железнодорожного пути в местах с продольной негомогенностью пути, в частности с меняющейся по длине жесткостью нижнего строения пути, зоной стыкования различных конструкций верхнего строения пути и др. Бетонная шпала-демпфер имеет не менее двух канавок на разных уровнях. В канавки уложены квазинепрерывные упругие тросовые кольца, сложенные в две нити и сжатые до соприкосновения. Концевые участки колец выходят из бетонного тела, охватывают основания рельсовых плетей и прижаты к ним закладными болтами. Техническим результатом является снижение динамических нагрузок на рельсы и колесные пары и снижение вибрационных нагрузок. 3 ил.

 

Изобретение относится к конструкции верхнего строения пути, предназначено для восприятия нагрузки от подвижного состава и может быть использовано на грузонапряженных линиях железнодорожного пути в местах с продольной негомогенностью пути, в частности с меняющейся по длине жесткостью нижнего строения пути, зоной стыкования различных конструкций верхнего строения пути и др.

Известна бетонная шпала, выполненная переменного по длине сечения с деревянными вкладышами и металлическими подрельсовыми подкладками, содержащая вкладыши, установленные в продольных пазах шпалы и выполненные многослойными из слоев разноплотной древесины, разделенных эластичными упругими прокладками. Эксплуатационный ресурс данной шпалы увеличен в два раза по сравнению, например, со шпалами с короткими сменными деревянными вкладышами, так как в данной конструкции предусмотрена переустановка вкладыша путем разворота в горизонтальной плоскости на 180° и повторного использования в качестве опоры другой его части [патент РФ №2042758, МПК E01B 3/44, «Бетонная шпала», авторы Самодуров И.С. и др., опубл. 27.08.95 г., бюл. №24].

Недостатками данной конструкции являются необходимость регламентных работ по переустановке вкладышей, периодическая замена вкладышей и прокладок из-за значительной разницы в ресурсах самой шпалы и вкладышей, низкая эффективность снижения динамических нагрузок на рельсы и колесные пары (малое демпфирование в опорных узлах), недостаточный срок их службы, малое сопротивление сдвигу рельса относительно шпалы и, как следствие из этого, высокие динамические нагрузки на рельсы и колесные пары.

Известна бетонная шпала-демпфер, содержащая тело бетонной шпалы, упругие нашпальные прокладки и металлические подкладки, в теле шпалы выполнен карман, в кторый установлены подрельсовые подкладки и вкладыши в виде горизонтальных упругих пластин [Патент РФ №533340, МПК E01B 3/32, опубл. 25.10.76 г., бюл. №39].

Недостатками данной конструкции являются низкая упругость подрельсовых зон и низкая эффективность снижения динамической нагрузки на рельсы и колесные пары из-за малого демпфирования в опорных подрельсовых узлах и в теле шпалы.

Данное техническое решение авторами выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом является снижение динамических нагрузок на рельсы и колесные пары и снижение вибрационных нагрузок.

Технический результат достигается тем, что в бетонном теле шпалы-демпфера выполнено не менее двух канавок на разных уровнях, в канавки уложены квазинепрерывные упругие тросовые кольца, сложенные в две нити и сжатые до соприкосновения, концевые участки колец выходят из бетонного тела, охватывают основания рельсовых плетей и прижаты к ним закладными болтами.

Бетонная шпала-демпфер изображена на фиг.1 (продольный разрез) и фиг.2 (разрез по А-А). Бетонная шпала-демпфер состоит из бетонного тела 1 с продольными прямоугольными отверстиями 2 и 3, в которых уложены в сжатом до соприкасания виде квазинепрерывные тросовые кольца 4 и 5, концы которых прижаты закладными болтами 6 с гайками 7 и шайбами 8 к рельсам 9 через подрельсовые прокладки 10, подкладки 11 и прокладки 12 к шпале 1. Вместо прямоугольных отверстий 2 и 3 в теле шпалы 1 могут быть выполнены продольные пазы 13 и 14 (см. фиг.3).

Бетонную шпалу-демпфер собирают следующим образом: вначале изготавливают квазинепрерывные тросовые кольца, заневоливают эти кольца в специальных кондукторах и устанавливают их в прмоугольные отверстия 2 и 3 бетонной шпалы 1. Затем устанавливают на шпалу через подкладку 11 и прокладки 10 и 12 рельсы 9, используя прижимной элемент в виде петель из концов квазинепрерывных тросовых колец.

Рельсовое скрепление работает следующим образом.

Заданное усилие прижатия рельса (20 кН) обеспечивают тарированной затяжкой крепежного болта 6 за счет суммарной жесткости на изгиб пружинных клемм 4 и 5, выполненных из изогнутых в кондукторах квазинепрерывных тросовых колец. При затяжке клемм болтом 6 тросовые кольца упруго изгибаются из-за разности высот основания рельса 4 и верхней поверхности подкладки 11, что обеспечивает постоянное осевое усилие в болтовом соединении, препятствующее отворачиванию болта 6 при эксплуатации рельсового скрепления. Это мероприятие предотвращает также сползание клеммы 4 и 5 по подошве рельса 9 в сторону закладного болта, так как уже при незначительном сползании клеммы осевое усилие в болтовом соединении возрастает, что усиливает поджатие клеммы к рельсу и еще более интенсивно препятствует дальнейшему сползанию клеммы.

При движении по рельсу состава рельс 9 давит на прижимные элементы 4 и 5, увеличивая их прогиб и, тем самым, осевое усилие в крепежном болте 6, что приводит к увеличению усилия зажима основания рельса 9 и его заклиниванию.

Главным преимуществом заявленного изобретения является его высокая демпфирующая способность. Это подтверждает анализ упругофрикционных характеристик рельсовых скреплений, представленный, в частности, в работе [Радыгин Ю.Н., Стойда Ю.М. Лабораторные испытания рельсовых скреплений. - Путь и путевое хозяйство. - №12, 2005, с.8-12]. По данным этой работы большинство эксплуатируемых в настоящее время рельсовых скреплений имеет относительный коэффициент рассеивания энергии ψ≤0,1 (ψ - это отношение площади петли гистерезиса к площади прямоугольного треугольника, ограниченного сверху (гипотенуза) верхней нагрузочной характеристикой скрепления, а снизу - осью абсцисс). Выполнение пружинной клеммы из многожильного стального каната по данным работы [Антипов В.А. и др. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. - Самара: СамГУПС, 2005. - 207 с.] дает возможность увеличить коэффициент расеивания до величин ψ=2…3. Это происходит за счет работы сил трения при проскальзывании стальных нитей тросовых прядей друг относительно друга из-за его изгиба. При этом энергия вибрации переходит в тепло и рассеивается в окружающее пространство. Армирование тела шпалы тросовыми прядями еще более увеличивает количество рассеиваемой энергии вследствие работы сил трения при проскальзывании проволочек друг относительно друга из-за упругой деформации тела шпалы. При этом коэффициент рассеивания энергии может достигнуть величин ψ=3…4, что значительно увеличивает эффективность подавления вибрации.

В результате оснащения железнодорожного пути предлагаемыми шпалами-демпферами значительно улучшены вибрационные характеристики рельсошпальной решетки, буксовых и опорных узлов подвижного состава, что приводит к значительному увеличению ресурса и надежности этих узлов, увеличена надежность работы самого рельсового скрепления из-за эффекта заклинивания-расклинивания основания рельса при прохождении над скреплением колеса вагона (чем больше вес вагона, тем надежнее скрепление) и, наконец, существенно улучшены упругие и диссипативные свойства шпалы из-за ее армирования тросовыми упругими элементами.

При воздействии вибрации или ударной нагрузки со стороны подвижного состава упругие тросовые элементы в опорных узлах и в теле шпалы изгибаются, проволочки тросов проскальзывают с трением друг относительно друга, энергия вибрации переходит в тепло и рассеивается в окружающее пространство.

Бетонная шпала-демпфер для железнодорожного пути, состоящая из бетонного тела с продольной канавкой вдоль бетонного тела и закладных болтов, отличающаяся тем, что в бетонном теле выполнены не менее двух канавок на разных уровнях, в канавки уложены квазинепрерывные упругие тросовые кольца, сложенные в две нити и сжатые до соприкосновения, концевые участки колец выходят из бетонного тела, охватывают основания рельсовых плетей и прижаты к ним закладными болтами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения рельсовых путей, в частности к армированным шпалам. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в железнодорожном пути. .

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения рельсовых путей, в частности к армированным шпалам. .

Изобретение относится к промышленному железнодорожному транспорту, способам и устройствам для изготовления железобетонных шпал. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к устройствам для крепления рельсов к железобетонным шпалам с пустотами под путейские болты.

Изобретение относится к области верхнего строения железнодорожного пути, а именно к устройствам для крепления рельсов к железобетонным шпалам. .

Изобретение относится к конструкциям железнодорожных шпал. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, преимущественно для карьерного железнодорожного транспорта. .

Изобретение относится к шпалам для пути без применения балластного слоя или в туннеле/виадуке, где опорой для шпал служит подошва/плита

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначено для обеспечения скоростного движения пассажирских и грузовых поездов. Железобетонная шпала выполнена в виде армированного бруса с переменным подлине поперечным сечением. Шпала имеет концевые участки (1), участки (2) для крепления рельсов и участки (3) сопряжения со средним участком (4), имеющим ширину меньше ширины других участков. Средний участок (4) в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки (2) для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями (5) и (6). Гранями (5) образованы грани соответствующих концевых участков (1), а участки (3) сопряжения со средним участком (4) выполнены с наклоненными к горизонтали гранями (7) и (8). Грани (7) участков (3) сопряжены с гранями (6) участков (2) для крепления рельсов. Достигается снижение материалоемкости железобетонной шпалы и повышение ее эксплуатационных характеристик. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к верхнему строению пути, а именно к шпалам из бетона, естественного или искусственного камня с арматурой или усилением. Арматура выполнена из кусков полимерной ленты с волнообразной поверхностью, плотностью 0,85÷0,99 т/м3, с размером кусков 30÷80 мм, которые вносятся в бетон перед заполнением бетоном формы, располагаются в бетоне хаотично, при этом расход полимерной ленты на один кубический метр бетона составляет 0,005÷0,01 м3. В каждом кубическом метре содержится 0,4÷0,9 миллиона кусков полимерной ленты. Арматура выполнена из композитного полимерного материала в форме стержней с рельефной поверхностью длиной 2,7÷3,0 м и стандартным количеством их в объеме шпалы. В качестве композитного полимерного материала использованы стеклопластик в форме стержней диаметром 2÷10 мм и углеволокно в форме стержней диаметром 1÷6 мм. Достигается исключение электропроводности, снижение массы и стоимости шпалы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к верхнему строению пути, а именно к шпалам из бетона, естественного или искусственного камня с арматурой или усилением. Шпала содержит брус из бетона и размещённую внутри него арматуру. Рабочая арматура выполнена из четырех стеклопластиковых стержней диаметром 5÷10 мм с периодическим профилем, расположенных в объеме шпалы по всей ее длине. Расстояние от верхней поверхности бетона до крайнего верхнего ряда рабочей арматуры составляет не менее 25 мм, а от нижней поверхности бетона до крайнего нижнего ряда рабочей арматуры - не менее 30 мм. В объеме бетон армирован кусками полимерной фибры с рельефной поверхностью размером до 100 мм, которые добавлены в состав сухой шихты бетона. Достигается исключение электропроводности шпалы, снижение массы шпалы, повышается прочность, увеличивается долговечность. 1 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к верхнему строению пути. Жесткое верхнее строение (1) пути содержит рельсошпальную решетку, содержащую бетонные шпалы (2) и рельсы (3) и расположенную на несущем слое (5). Анкерные блоки (7, 10) предназначены для анкерного крепления бетонных шпал (2) на несущем слое (5). Бетонные шпалы (2) имеют расположенную между опорами для рельсов среднюю область (6) с уменьшенной шириной. По обеим сторонам бетонной шпалы (2) расположен закрепленный на несущем слое (5) анкерный блок (7, 10), который зафиксирован на ровной поверхности несущего слоя (5). Достигается упрощение монтажа жёсткого верхнего строения пути. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх