Вістряк криволінійний дотичний типу р65 стрілки марок 1/9 та 1/11

1. Вістряк криволінійний дотичний типу Р65 правої стрілки марок 1/9 та 1/11, що має перемінний по довжині переріз, головку з поверхнею кочення, робочою та неробочою гранями, шийку з наскрізними горизонтальними отворами та підошву, містить корінь, профіль якого співмірний профілю суміжної по його задньому торцю стандартної залізничної рейки типу Р65 перевідної кривої стрілочного переводу, перо з перехідною дільницею, яка в поперечному перерізі має профіль асиметричного вістрякового прокату типу ОР65, та механічно обробленим вістрям, похила площина прилягання до прямої рамної рейки на всій довжині якого є фрагментом неробочої грані головки вістрякового прокату, робоча грань має у приторцевій зоні дільницю підстрожки з можливістю забезпечення в передньому торці укриття вістряка під головкою рамної рейки не менше 3,0 мм для безударного, відносно торця вістряка, проходження коліс рухомого складу при протишерстному русі по стрілці, на решті довжини вістря її поздовжній профіль у горизонтальній площині окреслений відносно робочої грані прямої рамної рейки одною кривою, а поверхня кочення та вертикальний профіль вістря - окреслені іншою кривою, зниження якої за висотою у торці вістря складає близько 25 мм відносно висоти вертикального профілю вістрякового прокату, який відрізняється тим, що крива поздовжнього профілю робочої грані вістря виконана дотичною до робочої грані прямої рамної рейки, з координатами точок, що відповідають значенням: xi 2569 3464 5477 6406 уi 11 20 50 68,4 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до конструкцій верхньої будови залізничної колії, а саме до деталей стрілок стрілочних переводів. Призначена для використання в стрілках стрілочних переводів типу Р65 марок 1/9 та 1/11, що укладаються в колії вітчизняних залізниць, які експлуатуються відповідно до «Правил технічної експлуатації залізниць України» з навантаженням 250 кН на рейку від осі рухомого складу, а також на коліях країн СНД з аналогічними умовами експлуатації по навантаженню на рейку від осі рухомого складу та вантажонапруженістю. Відомий криволінійний вістряк дотичного типу, що має притуплене вістря і прилягає до прямої рамної рейки по дотичній кривій, а його робочий кант доводиться до робочого канту рамної рейки на короткому відрізку X з перерізу, де ширина головки вістря вістряка складає 5 мм (Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь. - М.: Транспорт, 2001. - С. 319, рис. 3.176, в). Недоліками відомих криволінійних вістряків дотичного типу є достатньо вузька сфера використання - лише на коліях, призначених виключно для руху пасажирського рухомого складу, з незначними осьовими навантаженнями та вантажонапруженістю, як, наприклад, на залізницях Франції, Німеччини і ряду інших європейських країн. Причиною цього є конструктивні особливості традиційних криволінійних вістряків дотичного типу, що виконані із стандартного європейського вістрякового прокату, мають достатньо тонке вістря малого перерізу та незначну площу його прилягання до рамної рейки. Вказані вище недоліки унеможливлюють використання відомих криволінійних вістряків дотичного типу на коліях зі змішаним (вантажно-пасажирським) рухом та великою вантажонапруженістю. Відомий також криволінійний вістряк стрілочного переводу, що має вістря, робочу і неробочу грані і корінь, у якого з метою збільшення ресурсу роботи за рахунок зміщення найбільш напружено працюючих перерізів вістряка в напрямі кореня і збільшення площі дотику з прямою рамною рейкою, поздовжній профіль робочої грані вістряка окреслений по кривій, що описується рівнянням: 3 2 у = С1х +С2х +С3х, де у - ордината точок робочої грані криволінійного вістряка відносно кромки прямої рамної рейки; С1, С2, С3 - постійні параметри, що визначають ступінь кривизни та відповідно рівні . -10 С1 = 96 10 . -6 С2 =4,0 10 . -3 С3 =18 10 ; х - абсциса точок робочої грані (А. с. СРСР №1759974; кл. Е01В 7/02; заявл. 02.04.90; опубл. бюл. №33,07.09.92). Недоліком зазначеного криволінійного вістряка січного типу є незначний ресурс вістря в найбільш навантаженій приторцевій зоні. Під час експлуатації очевидний швидкий вихід з ладу усього вістряка за дефектами по зносу вістря чи зламу його головки. 61973 4 Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, (прототип) є вістряк кривий типу Р65 правої стрілки марки 1/9-1/11, що має перемінний по довжині переріз, головку з поверхнею кочення, робочою та неробочою гранями, шийку з наскрізними горизонтальними отворами та підошву, містить корінь, профіль якого співмірний профілю суміжної по його задньому торцю стандартної залізничної рейки типу Р65, перо з перехідною дільницею, яка в поперечному перерізі має профіль асиметричного вістрякового прокату типу ОР65, та механічно обробленим вістрям, похила площина прилягання до прямої рамної рейки на всій довжині якого є фрагментом неробочої грані головки вістрякового прокату, робоча грань має у приторцевій зоні дільницю підстрожки довжиною  =563 мм, від торця вістря до перерізу, де ширина його головки рівна 5 мм (переріз «5»), з можливістю забезпечення в передньому торці укриття вістряка під головкою рамної рейки не менше 3,0 мм для безударного, відносно торця вістряка, проходження коліс рухомого складу при протишерстному русі по стрілці, на решті довжини вістря - її поздовжній профіль у горизонтальній площині окреслений відносно робочої грані прямої рамної рейки січною кривою з координатами точок, що відповідають значенням, наведеним в таблиці 1, Таблиця 1 хі уі 2947 5 4205 20 5973 50 6836 68,4 де хі - абсциса точок робочої грані вістря кривого вістряка відносно теоретичного початку кривої (площини переднього торця прямої рамної рейки), мм; уі - ордината точок робочої грані вістря кривого вістряка відносно робочої грані прямої рамної рейки на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення, мм. Поверхня кочення та вертикальний профіль вістря вістряка кривого окреслені іншою кривою, зниження якої за висотою у торці вістря складає 25,0 мм відносно висоти вертикального профілю вістрякового прокату. Координати точок цієї кривої відповідають значенням, наведеним в таблиці 2, Таблиця 2 хі Ні 0 115 563 123 1821 135 3589 140 4451 140 де хі - абсциса точок поверхні кочення та вертикального профілю вістря кривого вістряка відносно площини його переднього торця, мм; Ні - висота поверхні кочення та вертикального профілю вістря кривого вістряка по перерізах, мм. У варіанті прототипу вістряка кривого типу Р65 лівої стрілки марки 1/9-1/11 січна крива поздовжнього профілю робочої грані вістря виконана дзеркально відносно робочої грані прямої рамної рейки, з координатами точок відносно теоретичного 5 61973 початку кривої та робочої грані прямої рамної рейки на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення, що відповідають значенням в таблиці 3, мм. Таблиця 3 хi уi 2947 -5 4205 -20 5973 -50 6836 -68,4 (Технічні рішення ПТКБ ЦП МШС СРСР від 11.12.1991 р., кресленик СП520) Недоліками конструкції цього найбільш поширеного на коліях залізниць України кривого вістряка січного типу є значні динамічні навантаження від коліс рухомого складу в робочій зоні вістря, від перерізу, де ширина його головки рівна 5 мм (переріз «5») до перерізу, де ширина головки вістря рівна 50 мм (переріз «50»), та недостатньо плавне вкочування в криву рухомого складу, яким протидіє достатньо тонка профільна шийка головки вістря. Як наслідок - інтенсивний знос кривих вістряків в приторцевій зоні вістря по робочій грані, особливо на коліях із великою вантажонапруженістю, та незначний строк їх експлуатації. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції криволінійного вістряка стрілки типу Р65 марки 1/9-1/11 шляхом зменшення динамічних навантажень на вістряк від рухомого складу в робочій зоні від його торця до перерізу «50» вістря, збільшення товщини профільної шийки головки вістря у цій робочій зоні, підвищення плавності вкочування рухомого складу в криву, зменшення зносу вістряка та подовження строку його експлуатації за рахунок виконання поздовжнього профілю робочої грані вістря вістряка, його вертикального профілю та поверхні кочення з новою вдосконаленою геометрією. Поставлена задача вирішується тим, що у вістряка криволінійного дотичного типу Р65 правої стрілки марок 1/9 та 1/11, що має перемінний по довжині переріз, головку з поверхнею кочення, робочою та неробочою гранями, шийку з наскрізними горизонтальними отворами та підошву, містить корінь, профіль якого співмірний профілю суміжної по його задньому торцю стандартної залізничної рейки типу Р65 перевідної кривої стрілочного переводу, перо з перехідною дільницею, яка в поперечному перерізі має профіль асиметричного вістрякового прокату типу ОР65, та механічно обробленим вістрям, похила площина прилягання до прямої рамної рейки на всій довжині якого є фрагментом неробочої грані головки вістрякового прокату, робоча грань має у приторцевій зоні дільницю підстрожки з можливістю забезпечення в передньому торці укриття вістряка під головкою рамної рейки не менше 3,0 мм для безударного, відносно торця вістряка, проходження коліс рухомого складу при протишерстному русі по стрілці, на решті довжини вістря - її поздовжній профіль у горизонтальній площині окреслений відносно робочої грані прямої рамної рейки одною кривою , а поверхня кочення та вертикальний профіль вістря - окреслені іншою кривою, зниження якої за висотою у торці вістря складає близько 25 мм відносно висоти вертикального профілю вістрякового про 6 кату, згідно з корисною моделлю, крива поздовжнього профілю робочої грані вістря виконана дотичною до робочої грані прямої рамної рейки, з координатами точок, що відповідають значенням, наведеним в таблиці 4, Таблиця 4 хi уi 2569 11 3464 20 5477 50 6406 68,4 де хi - абсциса точок робочої грані вістря криволінійного вістряка відносно теоретичного початку кривої (площини переднього торця прямої рамної рейки), мм; уi - ордината точок робочої грані вістря криволінійного вістряка відносно робочої грані прямої рамної рейки на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення, мм, дільниця підстрожки виконана на довжині  =1203 мм, від торця вістря до перерізу, де ширина його головки рівна 11мм (переріз «11»), поверхня кочення та вертикальний профіль вістря описані кривою, координати точок якої відповідають значенням, наведеним в таблиці 5, Таблиця 5 xi 0 Нi 115,0 258 123,0 687 124,9 2098 131,1 4111 140,0 5040 140,0 де хі - абсциса точок поверхні кочення та вертикального профілю вістря криволінійного вістряка відносно площини його переднього торця, мм; Нi - висота поверхні кочення та вертикального профілю вістря криволінійного вістряка по перерізах, мм. У варіантах корисної моделі вістряка криволінійного дотичного типу Р65 лівої стрілки марок 1/9 та 1/11 дотична крива поздовжнього профілю робочої грані вістря виконана дзеркально відносно робочої грані прямої рамної рейки, з координатами точок відносно теоретичного початку кривої та робочої грані прямої рамної рейки на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення, що відповідають значенням, наведеним в таблиці 6, мм. Таблиця 6 xi уi 2569 -11 3464 -20 5477 -50 6406 -68,4 Обидва наведені вище варіанти криволінійного вістряка для правої та лівої стрілок можуть бути виконані із похилою площиною прилягання вістря до прямої рамної рейки, що зміщена до вертикальної осі поперечного перерізу вістря відносно площини неробочої грані головки вістрякового прокату паралельно їй, з можливістю збільшення товщини профільної шийки головки вістря для протидії динамічним навантаженням від гребенів коліс рухомого складу при вході в криву на боковий напрямок стрілки. 7 61973 Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак корисної моделі, що заявляється, та технічним результатом, який досягається внаслідок реалізації цих ознак, полягає в наступному. Виконання вістряка криволінійного дотичного типу Р65 стрілки марок 1/9 та 1/11 з поздовжнім профілем робочої грані вістря у вигляді дотичної до прямої рамної рейки кривої із зазначеними координатами дає змогу, у порівняні з прототипом, зменшити кути зустрічі гребенів коліс рухомого складу із робочою гранню вістряка при вході вагонних візків в криву на боковий напрямок стрілки: - в зоні випадкового набігання, на довжині робочої грані від перерізу «11» до перерізу «15» вістря - в 1,21 разу; - в зоні інтенсивного набігання, на довжині робочої грані від перерізу «15» до перерізу «25» вістря - в 1,73 разу; - в зоні постійного притиснення гребенів коліс до робочої грані, від перерізу «25» до перерізу «59,4» вістря (початку радіусу R=300000 мм вигину перехідної дільниці пера вістряка) - в 1,3 разу. Зменшення кутів зустрічі пари «гребінь колеса - робоча грань вістря» зменшує 1,21-1,73 разу інтенсивність зношування робочої грані вістря внаслідок пропорціонального зменшення динамічних сил нормального тиску на робочу грань вістря. Із врахуванням вдосконаленої геометрії вертикального профілю та поверхні кочення вістря, а також збільшеної товщини профільної шийки головки вістря, розрахунковий строк експлуатації вістряків згідно з корисною моделлю збільшиться в 1,5-2,0 рази. Окрім цього, при використанні для правої та лівої стрілок варіантів вістряків із зміщеною до вертикальної осі поперечного перерізу вістря похилою площиною прилягання до прямої рамної рейки збільшується жорсткість вузла в зоні прилягання вістря до рамної рейки внаслідок зменшення міжосьової відстані між цими деталями, що також позитивно позначається на ресурсі стрілки при її експлуатації. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 - вістряк криволінійний дотичний типу Р65 правої стрілки марки 1/9-1/11, вид справа; на фіг. 2 - вид А з фіг. 1, збільшено; на фіг. 3 - переріз Б-Б з фіг. 1, збільшено; на фіг. 4 - переріз В-В з фіг. 1, збільшено; на фіг. 5 - переріз Г-Г з фіг. 1, збільшено; на фіг. 6 - переріз Д-Д з фіг. 1, збільшено; на фіг. 7 - переріз Е-Е з фіг. 1, збільшено; на фіг. 8 - переріз Є-Є з фіг. 1, збільшено; 8 на фіг. 9 - схема побудови робочої грані вістря вістряка правої стрілки; на фіг. 10 - схема виконання поверхні кочення та вертикального профілю вістря вістряка; на фіг. 11- схема підстрожки робочої грані вістря вістряка; на фіг. 12 - вістряк криволінійний дотичний типу Р65 лівої стрілки марки 1/9-1/11, вид зліва; на фіг. 13 - вид Ж з фіг. 12, збільшено; на фіг. 14 - переріз И-И з фіг. 12, збільшено; на фіг. 15 - схема побудови робочої грані вістря вістряка лівої стрілки; на фіг. 16 - вид А' з фіг. 1, збільшено (варіант вістряка правої стрілки); на фіг. 17 - переріз Б'-Б' з фіг. 1, збільшено (варіант вістряка правої стрілки); на фіг. 18 - переріз В'-В' з фіг. 1, збільшено (варіант вістряка правої стрілки); на фіг. 19 - переріз Г’-Г’ з фіг. 1, збільшено (варіант вістряка правої стрілки); на фіг. 20 - переріз Д'-Д' з фіг. 1, збільшено (варіант вістряка правої стрілки). Вістряк криволінійний дотичний типу Р65 правої стрілки марок 1/9 та 1/11 (фіг. 1) містить корінь 1 та перо 2, яке, в свою чергу, складається з механічно обробленого вістря 3 та перехідної дільниці 4. В поперечному перерізі перо 2 вістряка має профіль вістрякового прокату ОР65 згідно з ДСТУ 4814:2007, на довжині перехідної дільниці 4 (фіг. 8), на довжині вістря 3 переріз його перемінний (фіг. 2-7). Як вістря 3, так і перехідна дільниця 4 пера 2 вістряка мають головку 5, шийку 6 та підошву 7. На головці 5 перехідної дільниці 4 вістряка розташовані робоча грань 8, неробоча грань 9 та поверхня кочення 10 (фіг. 8). На головці вістря 3 розташовані робоча грань 8 вістряка, поверхня кочення 10 та площина прилягання 11. Площина прилягання 11 цього варіанта вістряка є фрагментом неробочої грані 9 головки вістрякового прокату, тобто механічне оброблення цієї дільниці головки вістря 3 не виконується. Дільниця підстрожки 12 виконана на робочій грані 8 вістря 3, від його переднього торця 13 до перерізу головки «11» (фіг. 2, 3, 9, 11). Поздовжній профіль робочої грані 8 вістря 3, від перерізу «11» до повного профілю головки 5 перехідної дільниці 4 вістряка правої стрілки (фіг. 9), окреслено дотичною кривою до робочої грані прямої рамної рейки. Радіус цієї кривої рівний R=300000 мм. Основні параметри поздовжнього профілю робочої грані вістря 3 вістряка правої стрілки на всій його довжині, від торця 13 до повного профілю на початку перехідної дільниці 4, наведені в таблиці 7. Таблиця 7 xі уі і 1366 -3 2053 5 2569 11 3464 20 5477 50 6406 68,4 0°27'19,8" 0°33'46,24" 0°39'10,9" 0°48'11,24" 1°08'27" 1°18'20,49" Перемінні параметри геометрії поздовжнього профілю робочої грані вістря вістряка правої стрілки у табл. 7 відповідно до схеми на фіг. 9: - хі - абсциса точок робочої грані вістря криволінійного вістряка відносно теоретичного початку 9 61973 кривої (площини переднього торця прямої рамної рейки), мм; - уі - ордината точок робочої грані вістря криволінійного вістряка відносно робочої грані прямої рамної рейки на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення, мм; -  - кут вістряка в плані по перерізах, градуси. 10 му русі по стрілці (фіг. 11). Виконана підстрожка на довжині  =1203 мм, від торця 13 вістря 3 до перерізу «11» його головки (фіг. 2...4, 11). Фактичний переріз кінця вістря 3 на глибині h=14,5 мм нижче рівня поверхні кочення 10 та відстані  =824 мм від торця вістряка рівний 6,59 мм. Поверхня кочення 10 та вертикальний профіль вістря 3 криволінійного вістряка описані кривою згідно з схемою на фіг. 10. Основні параметри вертикального профілю та поверхні кочення вістря 3 наведені в таблиці 8. і Підстрожка робочої грані 8 вістря 3 вістряка у приторцевій зоні забезпечує укриття вістряка не менше 3,0 мм під головкою прямої рамної рейки для безударного, відносно торця вістряка, проходження коліс рухомого складу при протишерстно Таблиця 8 хi Нi 0 115,0 i Г46'33,76" 258 123,0 687 124,9 2098 131,1 4111 140,0 5040 140,0 0°15'10,06" Перемінні параметри геометрії вертикального профілю та поверхні кочення 10 вістря 3 у табл.8 відповідно до схеми на фіг. 10: - хі - абсциса точок поверхні кочення та вертикального профілю вістря криволінійного дотичного вістряка відносно площини його переднього торця, мм; - Ні - висота поверхні кочення та вертикального профілю вістря криволінійного вістряка по перерізах, мм;  - i - кут підйому вертикального профілю вістря, градуси. Вістряк криволінійний дотичний типу Р65 лівої стрілки марок 1/9 та 1/11 є дзеркальним відображенням вістряка правої стрілки (фіг. 12... 15). Розміри та розташування його основних перерізів вістря ідентичні вістряку правої стрілки. Дотична крива поздовжнього профілю робочої грані вістря вістряка лівої стрілки виконана дзеркально відносно робочої грані прямої рамної рейки. Основні параметри поздовжнього профілю робочої грані вістря цього варіанту корисної моделі, відповідно до схеми на фіг. 15, наведені в таблиці 9. Таблиця 9 хi уi і 1366 3 2053 2569 -11 3464 -20 5477 -50 6406 -68,4 0°27'19,8" 0°33'46,24" 0°39'10,9" 0°48'11,24" 1°08'27" 1°18'20,49" Перемінні параметри хi, уi та  і ідентичні наведеним в табл.7. Параметри вертикального профілю та поверхні кочення вістря вістряка лівої стрілки аналогічні наведеним вище в табл. 8. Варіантами корисної моделі є криволінійні дотичні вістряки правої (фіг.16-20) та лівої (не показані) стрілок марок 1/9 та 1/11 з похилою площиною грані прилягання 11 вістря 3 до прямої рамної рейки, що виконана зміщеною на 9 мм до вертикальної осі поперечного перерізу вістря відносно площини неробочої грані 9 головки вістрякового прокату паралельно їй, шляхом механічного оброблення неробочої грані 9 прокату ОР65. Таке вдосконалення конструкції вістря 3 вістряка, наряду із збільшенням до величини R=20 мм радіуса викружки в нижній частині робочої грані 8 та виконанням похилої площини робочої грані 8 з ухилом, рівним 1:4, забезпечило можливість збільшення товщини профільної шийки 14 головки вістря 3 від його торця 13 до перерізу «40» в 1,7-1,1 разу, що суттєво підвищило жорсткість деталі та її ресурс в порівнянні з прототипом, вістряком кривим згідно з креслеником СП520. При збережені практично рівновеликих з прототипом площ поперечних перерізів по довжині вістряка, зазначені вище варіанти вістряка криволінійного дотичного типу, згідно з корисною моделлю в найбільш небезпечній для впливу коліс рухомого складу його зоні, мають збільшені у 1,52,0 рази опір зношуванню і довговічність. Вдосконалена геометрія вістря варіантів вістряка криволінійного дотичного типу Р65 стрілок марок 1/9 та 1/11 спричинила у виробника незначні зміну технології їх виготовлення та підвищення собівартості. Збільшений ресурс вістряків, що заявляються, дасть змогу забезпечити на залізницях України подовження строків експлуатації та зменшення трудових і матеріальних затрат на заміну дефектних по зламу головки вістряка в передньому торці та зносу вістря криволінійних вістряків найбільш поширених на коліях стрілочних переводів типу Р65 марок 1/9 та 1/11. Також суттєвими позитивними факторами при використанні вістряків із вдо 11 сконаленою геометрією вістря є підвищення рівня комфортності для пасажирів внаслідок підвищення плавності вкочування рухомого складу в криву при його русі по стрілці на боковий напрямок, зменшення динамічних навантажень на вістряк від коліс рухомого складу та збільшення жорсткості як вістряка, за рахунок збільшення товщини профільної шийки головки вістря, так і вузла «рамна рейка 61973 12 - вістряк» в цілому, за рахунок зменшення на 9 мм відстані між вертикальними осями поперечних перерізів цих деталей стрілки. На даний час стрілочні переводи типу Р65 проект Дн 345 з вістряками згідно з корисної моделлю пройшли експлуатаційні випробування та виготовляються серійно. 13 61973 14 15 61973 16 17 61973 18 19 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 61973 Підписне 20 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601