Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення

Реферат: Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на протилежних поверхнях якого виконані рифлення, вершини яких утворюють верхню та нижню опорні поверхні. Рифлення виконані в вигляді однакових прямокутних тарілчастих пружин, основи яких з'єднані між собою з утворенням листа прокладки, а вершини сусідніх пружин направлені в протилежні сторони відносно площини листа прокладки. UA 96150 U (12) UA 96150 U UA 96150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до верхньої будови колії рейкового транспорту, а саме до підрейкових прокладок як елементів рейкового скріплення. Прокладки підрейкові (нашпальні) використовують як засоби амортизації динамічних навантажень на рейкові скріплення. Прокладки розміщують між підошвою рейки та шпалою в рейковому скріпленні. Важливою характеристикою прокладки є її пружно-деформаційні характеристики (деформаційні властивості в межах пружності матеріалу прокладки) зі збереженням початкових характеристик прокладки після багаторазового прикладання динамічних навантажень. За патентом Російської Федерації на корисну модель № 52860, МПК Е01В 9/00, дата подання заявки 16. 05. 2005, відома підрейкова прокладка-амортизатор, що виконана у вигляді пружного елемента з бічними кромками, на зовнішній поверхні якого виконані рифлення в вигляді пазів та виступів. Пази виконані рівними і/або різновеликими з шириною 0,5-20,0 мм і завглибшки 0,5-8,0 мм. Пружний елемент встановлюється в рейковому скріпленні між підошвою рейки та шпалою. При цьому виступи дозволяють рівномірно розподілити навантаження на пружний елемент, а пази забезпечують стік води, що потрапила в вузол рейкового скріплення. Можливість зміни ширини і глибини пазів дозволяє здійснити точну підгонку прокладки для конкретного рейкового скріплення. Загальними ознаками аналога та рішення, що заявляється, є прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, яка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на якому виконані рифлення. За патентом України на винахід № 86715, МПК Е01В 9/68, дата подання заявки 18.01.2008, також відома прокладка проміжного рейкового скріплення, яка виконана із пружного полімерного матеріалу у вигляді прямокутної пластини з отворами для розміщення анкерів. Верхня поверхня прокладки, що контактує із металевою підкладкою, виконана з рифленнями дворівневого профілю, в якому перший рівень являє собою виступи шестикутної форми, що обмежені пазами, виведеними на периферію для відводу води, з однаковим поперечним перерізом та заданим кроком, а другий рівень являє собою циліндричні або іншої форми виступи, що виконані на шестикутних виступах та утворюють верхню опорну поверхню прокладки. Таким чином отримано два різних за характеристиками по жорсткості рівня поверхні прокладки, що призводить до значного зниження вібрації низькочастотного спектра. Нижня поверхня прокладки також має рифлення в вигляді виступів шестикутної форми з круглими пазами в центрі шестикутників, що утворюють нижню опорну поверхню. Прокладка працює таким чином. При проході потягів спочатку деформується під кожною колісною парою другий рівень верхньої поверхні прокладки із циліндричних виступів на шестикутниках, потім вже спрацьовує перший рівень із шестикутних виступів верхньої поверхні прокладки, більш жорсткий, тобто підвищується пружність прокладки в зоні контакту зі шпалою та підкладкою. Прокладка зазнає деформацію під кожною колісною парою, що призводить до витискання води по пазах на периферію. Такий механізм роботи двох рівнів прокладки з різними значеннями жорсткості в значній мірі зменшує вібрацію в низькому діапазоні частот, а в цілому підвищує робочий ресурс рейок. Загальними ознаками аналога та рішення, що заявляється, є: прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, яка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на протилежних поверхнях якого виконані рифлення, вершини яких утворюють верхню та нижню опорні поверхні. Конструктивні особливості зазначених вище прокладок передбачають можливість деформування прокладок при навантаженні тільки за рахунок стиснення її пружних елементів. Пружні елементи, які могли б при навантаженні деформуватися в умовах вигину в прокладках відсутні, що обмежує пружно-деформаційні характеристики прокладок (величину деформації в межах пружності матеріалу прокладки). Як прототип вибрана прокладка, що відома за патентом України на винахід № 49767, МПК Е01В 9/54, дата подання заявки 13. 08. 2002. Прокладка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного полімерного матеріалу, наприклад термопластичного поліуретану, з паралельними опорними поверхнями. На двох протилежних сторонах прокладки виконані вирізи для розміщення кріпильних елементів. Осі симетрії вирізів збігаються з віссю симетрії прокладки. На обох опорних поверхнях підрейкової частини прокладки виконані рифлення, а бічні протилежні сторони з розташованими в них вирізами виконані гладкими. У поперечному перерізі, рифлення виконані у вигляді рядів синусоїд, товщина яких однакова по всій довжині прокладки. Верхня і нижня твірні синусоїда розташовані таким чином, що подовжні координатні осі кожної твірної збігаються з верхньою і 1 UA 96150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нижньою площинами гладких бокових сторін прокладки. Сусідня синусоїда другого ряду з'єднана з першим рядом із зміщенням на чверть періоду Опорні поверхні підрейкової частини сформовані по довжині прокладки послідовно чергуються парними і непарними поперечними рядами синусоїд з однаковим періодом і амплітудою в них, при цьому період вибрано у межах: Р=(6-7)h, де Р - період синусоїди, h - висота протилежних гладких сторін прокладки, а амплітуда зв'язана наступним співвідношенням: A=0,5h, де А - амплітуда синусоїди, h - висота протилежних гладких сторін прокладки. Прокладка працює наступним чином. Прокладка, крім попереднього статичного стиснення проміжними скріпленнями, знаходиться під впливом динамічних навантажень, що виникають при проході коліс рухомого складу над шпалами. Завдяки оптимальному поєднанню властивостей полімерного матеріалу і конструктивного виконання рифлених опорних поверхонь, прокладка в умовах навантажень деформується в процесі роботи і має властивість зберігати свої початкові характеристики після багаторазового прикладання динамічного навантаження. При дії на прокладку навантаження відбувається деформація прокладки як за рахунок стиснення її пружних елементів, так і за рахунок виположування опорних поверхонь, що підвищує її пружно-деформаційні характеристики. Загальними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є: прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, яка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на протилежних поверхнях якого виконані рифлення, вершини яких утворюють верхню та нижню опорні поверхні. Взаємодія прокладки з підошвою рейки та шпалою здійснюється в умовах точкових контактів вершин синусоїд, як опорних елементів прокладки, з поверхнями підошви рейки та шпали. В результаті в вершинах синусоїда виникають значні контактні напруги, що призводить до передчасного зносу прокладки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення прокладки підрейкової проміжного рейкового скріплення, в якій за рахунок особливостей виконання рифлень забезпечується зменшення контактних напруг в опірних елементах прокладки та підвищення пружно-деформаційних характеристик прокладки. Поставлена задача вирішується тим, що у прокладці підрейковій проміжного рейкового скріплення, яка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на протилежних поверхнях якого виконані рифлення, вершини яких утворюють верхню та нижню опорні поверхні, відповідно до корисної моделі, рифлення виконані в вигляді однакових прямокутних тарілчастих пружин, основи яких з'єднані між собою з утворенням листа прокладки, а вершини сусідніх пружин направлені в протилежні сторони відносно площини листа прокладки. Зазначені ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі. Суттєві ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки корисної моделі (рифлення виконані в вигляді однакових прямокутних тарілчастих пружин, основи яких з'єднані між собою з утворенням листа прокладки, а вершини сусідніх пружин направлені в протилежні сторони відносно площини листа прокладки) в сукупності з суттєвими ознаками, загальними з прототипом, забезпечують зменшення контактних напруг в опірних елементах прокладки та підвищення пружно-деформаційних характеристик прокладки. Вершини тарілчастих пружин, які утворюють опорні поверхні прокладки, виконані в вигляді площадок, плоскі поверхні яких контактують з підошвою рейки та шпалою (в відмінність від точкових контактів у прототипі), що зменшує контактні напруги в опірних елементах прокладки. Бокові сторони тарілчастих пружин при навантаженні прокладки деформуються як за рахунок їх стиснення, так і за рахунок вигину (виположування), що забезпечує високі пружнодеформаційні характеристики прокладки. Доцільно рифлення в вигляді тарілчастих пружин виконати на чотирьох ділянках прокладки, що розташовані симетрично відносно подовжньої та поперечної осей симетрії прокладки, основи тарілчастих пружин з'єднати між собою з утворенням подовжніх та поперечних рядів тарілчастих пружин в межах зазначених ділянок, кількість яких в зазначених ділянках є однаковою, а розташування зазначених подовжніх та поперечних рядів тарілчастих пружин виконати симетричним відносно подовжньої та поперечної осей симетрії прокладки. Таке виконання прокладки забезпечує рівномірні умови сприйняття навантажень та деформування по всій площині прокладки. Вертикальні перерізи тарілчастих пружин в подовжньому та поперечному напрямках можуть мати симетричну або несиметричну трапецеїдальну форму бокових сторін. 2 UA 96150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Протилежні бокові сторони тарілчастих пружин в зазначених перерізах з несиметричною трапецеїдальною формою доцільно виконати з різним кутом нахилу до площини листа прокладки. При цьому, одну із протилежних бокових сторін зазначених вертикальних перерізів доцільно виконати з кутом нахилу до площини прокладки в межах 80-90 градусів, а другу - з кутом нахилу в межах 45-55 градусів. Таке виконання забезпечує оптимальні умови для вигину бокових сторін тарілчастих пружин при навантаженні прокладки та покращує пружнодеформаційні характеристики прокладки. Доцільно з'єднання тарілчастих пружин виконати шляхом попарного з'єднання бокових сторін з більшим кутом нахилу та бокових сторін з меншим кутом нахилу в сусідніх тарілчастих пружинах, а нахил бокових сторін з більшим кутом нахилу виконати в напрямку осей симетрії прокладки. При такому виконанні прокладка при навантаженні деформується переважно в напрямку від центра до периферії, що також покращує пружно-деформаційні характеристики прокладки. Суть корисної моделі пояснюють креслення. Фіг. 1 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, вигляд в плановій площині. Фіг. 2 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, схема тарілчастих пружини з симетричною трапецеїдальною формою. Фіг. 3 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, схема з'єднання тарілчастих пружин з симетричною трапецеїдальною формою. Фіг. 4 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, рифлення на ділянках 2, 3, 4, 5 з симетричною трапецеїдальною формою тарілчастих пружин. Фіг. 5 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз А-А на фіг. 4. Фіг. 6 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Б-Б на фіг. 4. Фіг. 7 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, тарілчасті пружини з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 8 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, схема з'єднання тарілчастих пружин з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 9 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, рифлення на ділянці 2 з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 10 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз В-В на фіг. 9. Фіг. 11 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Г-Г на фіг. 9. Фіг. 12 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, рифлення на ділянці 3 з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 13 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Д-Д на фіг. 12. Фіг. 14 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Е-Е на фіг. 12. Фіг. 15 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, рифлення на ділянці 4 з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 16 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Ж-Ж на фіг. 15. Фіг. 17 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз К-К на фіг. 15. Фіг. 18 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, рифлення на ділянці 5 з несиметричною трапецеїдальною формою. Фіг. 19 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз Л-Л на фіг. 18. Фіг. 20 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, розріз М-М на фіг. 18. Фіг. 21 - Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, схема деформації тарілчастих пружин в умовах навантаження. Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення виконана в вигляді прямокутного листа 1 із пружного матеріалу, включає чотири ділянки 2, 3, 4, 5, які виконані симетричними відносно подовжньої X та поперечної Y осей симетрії прокладки. На двохпротилежних сторонах прокладки виконані вирізи 6, 7 для розміщення відповідних кріпильних елементів рейкового скріплення (фіг. 1). На протилежних поверхнях зазначених ділянок 2, 3, 4, 5 виконані рифлення в вигляді однакових прямокутних тарілчастих пружин 8, основи 9 яких з'єднані між собою з утворенням листа 1 прокладки, а вершини 10 сусідніх пружин 8 направлені в протилежні сторони відносно площини 11 листа 1 прокладки з утворенням верхньої 12 та нижньої 13 опорних поверхонь. Основи 9 тарілчастих пружин 8 з'єднані між собою з утворенням подовжніх 14 та поперечних 15 рядів тарілчастих пружин 8 в межах зазначених ділянок 2, 3, 4, 5. Зазначені ділянки 2, 3, 4, 5 виконані з однаковою кількістю подовжніх 14 та поперечних 15 рядів тарілчастих пружин 8. Вертикальні перерізи тарілчастих пружин 8 в подовжньому та поперечному напрямках можуть мати симетричну (фіг. 2, 3) або несиметричну трапецеїдальну форму (фіг. 7, 8). 3 UA 96150 U 5 10 15 20 25 Протилежні бокові сторони 16, 17 зазначених вертикальних перетинів з симетричною трапецеїдальною формою виконані з однаковим кутом нахилу до площини 11 листа 1 прокладки (фіг. 2, 3). Протилежні бокові сторони 16, 17 зазначених вертикальних перерізів з несиметричною трапецеїдальною формою виконані з різними кутами нахилу до площини 11 листа 1 прокладки. При цьому одна із протилежних бокових сторін 16 зазначених вертикальних перетинів виконана з кутом нахилу до площини 11 прокладки в межах 80-90 градусів, а друга 17 - з кутом нахилу в межах 45-55 градусів (фіг. 7). З'єднання тарілчастих пружин 8 з несиметричною трапецеїдальною формою виконані шляхом попарного з'єднання бокових сторін 16 з меншим кутом нахилу та бокових сторін 17 з більшим кутом нахилу сусідніх тарілчастих пружинах 8. Нахил бокових сторін 17 з більшим кутом нахилу виконано в напрямках осей симетрії X, Y прокладки. Прокладка працює наступним чином. Прокладка попередньо статично стиснена елементами проміжного рейкового скріплення. При проході коліс рухомого складу над шпалами на прокладку діють динамічні навантаження. Завдяки особливостям виконання рифлень (в вигляді прямокутних тарілчастих пружин 8, які з'єднані між собою зазначеним вище чином) прокладка в умовах навантажень деформується як за рахунок стиснення її пружних елементів, так і за рахунок вигину бокових сторін 19, 17 тарілчастих пружин 8 (за рахунок виположування складових частин рифлів прокладки), що покращує пружно-деформаційні характеристики (збільшує деформаційні властивості в межах пружності матеріалу прокладки) зі збереженням початкових характеристик прокладки після багаторазового прикладання динамічних навантажень. Схема деформації тарілчастих пружин 8 в умовах навантаження показана на фіг. 20. Вершини 10 тарілчастих пружин 8, які утворюють опорні поверхні 12, 13, виконані в вигляді плоских площадок, що зменшує контактні напруги в місцях взаємодії прокладки з підошвою рейки і шпалою та попереджує передчасний знос прокладки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 1. Прокладка підрейкова проміжного рейкового скріплення, яка виконана в вигляді прямокутного листа із пружного матеріалу, на протилежних поверхнях якого виконані рифлення, вершини яких утворюють верхню та нижню опорні поверхні, яка відрізняється тим, що рифлення виконані в вигляді однакових прямокутних тарілчастих пружин, основи яких з'єднані між собою з утворенням листа прокладки, а вершини сусідніх пружин направлені в протилежні сторони відносно площини листа прокладки. 2. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що рифлення виконані на чотирьох ділянках прокладки, симетричних відносно подовжньої та поперечної осей симетрії прокладки. 3. Прокладка за п. 2, яка відрізняється тим, що основи тарілчастих пружин з'єднані між собою з утворенням подовжніх та поперечних рядів тарілчастих пружин в межах зазначених ділянок. 4. Прокладка за п. 2, яка відрізняється тим, що зазначені ділянки виконані з однаковою кількістю подовжніх та поперечних рядів тарілчастих пружин. 5. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що вертикальні перерізи тарілчастих пружин в подовжньому та поперечному напрямках мають симетричну трапецеїдальну форму. 6. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що вертикальні перерізи тарілчастих пружин в подовжньому та поперечному напрямках мають несиметричну трапецеїдальну форму. 7. Прокладка за п. 6, яка відрізняється тим, що протилежні бокові сторони зазначених вертикальних перерізів виконані з різним кутом нахилу до площини листа прокладки. 8. Прокладка за п. 7, яка відрізняється тим, що одна із протилежних бокових сторінзазначених вертикальних перерізів виконана з кутом нахилу до площини прокладки в межах 80-90 градусів, а друга - з кутом нахилу в межах 45-55 градусів. 9. Прокладка за пп. 7, 8, яка відрізняється тим, що з'єднання тарілчастих пружин виконані шляхом попарного з'єднання бокових сторін з більшим кутом нахилу та бокових сторін з меншим кутом нахилу в сусідніх тарілчастих пружинах. 10. Прокладка за пп. 7, 8, 9, яка відрізняється тим, що нахил бокових сторін з більшим кутом нахилу виконано в напрямку осей симетрії прокладки. 4 UA 96150 U 5 UA 96150 U 6 UA 96150 U 7 UA 96150 U 8 UA 96150 U 9 UA 96150 U 10 UA 96150 U 11 UA 96150 U 12 UA 96150 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13