Профільована ходова рейка

1. Профільована ходова рейка, переважно залізнична рейка, зі зниженим рівнем випромінювання під час їзди по ній повітряного шуму, утворена підошвою рейки з опорною поверхнею, шийкою рейки і головкою рейки з несучою поверхнею, а також з висотою рейки (А), шириною головки рейки і з моментом інерції' та моментом опору відносно осі центра ваги, значення яких по суті відповідають рейкам стандартного профілю, що мають таке ж граничне припустиме навантаження, яка відрізняється тим, що профіль поперечного перерізу виконаний симетричним відносно осі висот (Y), І що бокова поверхня шийки в нижній області між перехідним краєм з боку підошви, тобто тим краєм, який утворюється при переході підошви в бокову поверхню шийки, і віссю центра ваги (X) в поперечному перерізі рейки виконана по суті без точки зламу або області зламу ввігнуто закругленою 2. Профільована ходова рейка, переважно залізнична рейка, зі зниженим рівнем випромінювання під час їзди по ній повітряного шуму, утворена підошвою рейки з опорною поверхнею, шийкою рейки і головкою рейки з несучою поверхнею, а також з висотою рейки (А), шириною головки рейки і з моментом інерції та моментом опору відносно осі центра ваги, значення яких по суті відповідають рейкам стандартного профілю, що мають таке ж граничне припустиме навантаження, яка відрізняється тим, що профіль поперечного перерізу виконаний симетричним відносно осі висот (Y), і висота підошви рейки (Н) збільшена в порівнянні з рейкою стандартного профілю. 3. Профільована ходова рейка за п 1, яка відрізняється тим, що нижня І верхня частини бокової поверхні шийки рейки між перехідним краєм з боку підошви і перехідним краєм з боку головки, тобто тим краєм, що утворюється при переході бокової поверхні головки рейки в верхню поверхню шийки рейки, в поперечному перерізі рейки, виконані без точок або областей зламу ввігнуто закругленими. 4. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1 або 3, яка відрізняється тим, що бокова поверхня шийки рейки в поперечному перерізі рейки утворена круглою або еліптичною нижньою і верхньою частинами і, можливо, має прямолінійну середню або проміжну ділянку, що тангенціально переходить в них, крізь яку проходить вісь центра ваги (X). 5. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що відстань (S) від центра ваги (X) до опорної поверхні на підошві рейки приймає значення між 0,50 і 0,38 від висоти (А) рейки. 6. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що відстань (S) від центра ваги (X) до опорної поверхні на підошві рейки приймає значення між 0,47 і 0,41 від висоти (А) рейки 7. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що підошва рейки має меншу ширину (В) і/або більшу висоту (Н) в порівнянні з відповідним стандартним профілем рейки, 8. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що в головці ділянка рейки, яка містить в собі несучу поверхню, має, як про неї відомо, підвищену твердість матеріалу в порівнянні з шийкою і підошвою. 9. Профільована ходова рейка за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що в підошві центрична, розташована симетрично осі (Y) ділянка рейки, яка містить в собі опорну поверхню, має підвищену твердість матеріалу в порівнянні з шийкою. CM О оо 00 сч 28097 Винахід належить до профільованої ходової рейки, зокрема залізничної рейки зі зниженим рівнем випромінювання під час їзди по ній звукової хвилі, що утворена підошвою рейки з опорною поверхнею, шийкою рейки і головкою рейки з несучою поверхнею, а також з висотою рейки, краще шириною головки рейки і особливо з моментом інерції та моментом опору відносно осі центра ваги, які по суті відповідають стандартним рейкам стандартного профілю, що мають таке ж граничне припустиме навантаження Ходові рейки - це профільовані прокатні сталеві штаби, що служать для створення колісних шляхів, зокрема залізничних колій, по яким здійснюється господарче транспортування вантажів При цьому металеві, краще із сталі, або виконані зі сталевою опорною поверхнею колеса котяться по несучій поверхні частини рейки, яка називається головкою рейки Протилежна головці рейки і з'єднана з нею шийкою підошва рейки з'єднана з іі опорною поверхнею рейковою підкладкою В процесі розробки залізничних систем були стандартизовані функційно оптимізовані поперечні профілі рейок у ВІДПОВІДНОСТІ з навантаженнями і різними застосуваннями Стандартний профіль залізничних рейок, який часто застосовується в Європі, має позначення UIC 60 з вагою близько 60 кг/м і приписує малі розмірні допуски, наприклад, для висоти рейки ±0,6 мм, для ширини головки рейки ±0,5 мм Малі допуски профілю рейки мають особливе значення для геометрично точного виготовлення колій, яке має давати змогу підвищувати швидкість поїздів без втрати їздового комфорту і без виникнення великих динамічних навантажень Для зменшення зносу вже виготовлені та введені в дію рейки з головкою, яка має підвищену твердість матеріалу Незважаючи на найвищу точність розмірів, найкращу якість несучої або робочої поверхні, під час проїзду вагона виникають вібрації котіння і внаслідок цього випромінювання звукової хвилі або шуми, які, особливо при високих швидкостях транспорту, мають велику інтенсивність і можуть справляти значний негативний вплив на навколишнє середовище Шуми аід руху поїздів, як було знайдено, в значній мірі спричиняються звуковою хвилею, що випромінюється поверхнею рейки Вже були спроби досягти зменшення інтенсивності випромінювання звукової хвилі шляхом звукоізоляції частин поверхні рейки Покриття з антивібраційного матеріалу, запропоноване згідно з патентом Німеччини [1] досягає мети лише частково, спричиняє великі витрати, заважає візуальному огляду рейки в коли і само по собі може мати негативний вплив на навколишнє середовище внаслідок застосування, зокрема, стовщених полімерів Крім того, багаторазово вносилася пропозиція, наприклад, в патенті Німеччини [1] зменшити пружними деталями кріпильних елементів передачу вібрацій до підкладки і тим самим випромінювання нею звукової хвилі Всі запропоновані досі пристрої та системи для зниження випромінювання звукової хвилі від рейок і рейкових колій мають той спільний недолік, що вони є малоефективними і/або дорогими і по суті спрямовані на зменшення передачі вібрацій рейок В основу цього винаходу поставлено задачу зменшити і сформувати вібрацію рейки при їзді по ній, зокрема з великими швидкостями, транспорту, т а к и м ч и н о м , щ о б з м ен ш и т и р і в ен ь випромінювання звукової хвилі і зменшити шкідливий шумовий вплив на навколишнє середовище Таким чином, мета, згідно з цим винаходом, полягає зокрема в тому, щоб зменшити вібрації самого тіла або шийки, що створює звукову хвилю, і завдяки цьому знизити простим способом випромінювання звуку і вплив на навколишнє середовище Ця задача або мета для згаданої спочатку профільованої ходової рейки досягається тим, що щонайменше бокова поверхня шийки принаймні в нижній області між перехідним краєм з боку підошви, тобто тим краєм, який утворюється при переході підошви в бокову поверхню шийки, і віссю центра ваги в поперечному перерізі рейки виконується по суп без точки зламу або області зламу ввігнуто закругленою, і/або висота підошви рейки збільшується в порівнянні з рейкою стандартного профілю Несподівано було виявлено, що не шийка між головкою і підошвою рейки, як вважали всі спеціалісти, спричиняє, як коливальна мембрана, більшу частину шуму, що випромінюється, навпаки, головка рейки і особливо підошва рейки виявляють високий рівень корпусного шуму і тим самим дають внески в рівень загального звукового тиску і з свого боку в основному створюють шкідливий шумовий вплив на навколишнє середовище Причини підсиленого хвилеподібного коливання в подовжньому напрямку і швидкий характер залежності від частоти, наприклад, плеча підошви рейки, науково ще не повністю з'ясовані, однак вважається, що точки зламу або області зламу поверхні або дискретні зміни товщини поперечного перерізу можуть бути, з точки зору техніки вібрацій, вузлами або точками затиску, завдяки чому спричиняються або стають можливими підсилені вібрації частин профілю, наприклад, плеча підошви рейки Збільшення висоти підошви рейки і особливо перехід від підошви в бокову поверхню шийки без точки або області зламу згідно з цим винаходом створюють змінення вібрацій в області підошви рейки, завдяки чому зменшується випромінювання звукової хвилі поверхнями підошви рейки в навколишнє середовище і, можливо, підкладкою, що відбиває його Подальше зменшення випромінювання звуку досягається, якщо профіль поперечного перерізу виконаний симетрично відносно осі висот, завдяки чому додатково зменшується тенденція до утворення локальних коливальних вузлів в профільованій штибі Якщо, як передбачено далі в кращому варіанті здійснення, нижня і верхня частини бокової поверхні шийки рейки між перехідним краєм з боку підошви і перехідним краєм з боку головки, тобто тим краєм, який утворюється при переході боково поверхні головки рейки в верхню поверхню шийки рейки, в поперечному перерізі рейки виконані по 28097 суті без точок або областей зламу ввігнуто закругленими, то виникнення вібрацій, особливо в тих ч а с тин а х п ро філю , що ч ер ез н их випромінюють звукову хвилю, додатково зменшується. З точки зору техніки виробництва і прокату, а також для мінімізації ваги, але особливо також щодо зменшення випромінювання звукової хвилі може, далі, бути вигідним, якщо бокова поверхня шийки рейки в поперечному перерізі рейки утворена круглими і/або еліптичними нижньою і верхньою частинами і краще має прямолінійну середню або проміжну ділянку, що тангенціально переходить в них, крізь яку проходить вісь центра ваги. При цьому може бути вигідним, якщо найменша товщина шийки рейки зроблена такою ж або більшою, ніж ця товщина для стандартних рейок. Особливо сприятлива форма виконання з високою несучою здатністю рейки при низькому випромінюванні звукової хвилі досягається тоді, коли відстань від осі центра ваги до опорної поверхні на ПІДОШВІ рейки приймає значення між (0,5 і 0,38), краще між (0,47 і 0,41} від висоти (А) рейки. Значною мірою простим способом можна усунути або мінімізувати вібраційну чутливість зовнішніх частин бокових поверхонь підошви, якщо підошва рейки має меншу ширину і/або більшу висоту в порівнянні з відповідним стандартним профілем рейки. Якщо, як передбачається вигідним, головка, зокрема ділянка рейки згідно з цим винаходом, яка містить в собі несучу поверхню, має, як про неї відомо, підвищену твердість матеріалу, то можна суттєво зменшити підсилене завдяки цьому випромінювання звуку у стандартних профілів, причому, якщо додатково підошва, зокрема центрична, розташована по суті симетрично відносно осі ділянка рейки, яка містить в собі опорну поверхню, має підвищену твердість матеріалу, то досягається форма виконання, яка має особливо стабільні, найкращі споживчі властивості Далі винахід детальніше пояснюється на базі варіантів здійснення і результатів досліджень, які схематично показані на ілюстраціях. Вони показують фіг. 1 - поперечний розріз стандартної рейки UIC 60; фіг 2 - поперечний розріз рейки згідно з цим винаходом, що має більшу товщину в області підошви; фіг. З - попередній розріз рейки, закругленої без точок зламу на бокових поверхнях шийки з боку підошви; фіг. 4 - форму поперечного розрізу рейки з повним закругленням на поверхні шийки; фіг 5 - сумарний рівень корпусного звуку і ваги рейок в залежності від форми поперечного розрізу На фіг 1 зображена стандартна рейка LHC 60 в поперечному розрізі. Рейка має повну висоту А=172 мм, висоту головки від несучої поверхні 41 до перехідного краю 34 на боковій поверхні 31 шийки 37,5 мм і ширину підошви В=150 мм. Відстань S від осі центра ваги X до опорної поверхні 21 на підошві рейки 2 становить 80,95 мм. Така стандартна рейка UIC 60 з вагою або масою 60,34 кг/м була збуджена до коливань імпульсами шляхом збудження збоку і ексцентрично на несучій поверхні 41 поперек поздовжньої протяжності в вертикальному і горизонтальному напрямках, і були визначені сумарний рівень корпусного шуму, а також потужність випромінювання шуму Знайдені для стандартної рейки значення є, як показано на фіг. 5, стовпчики В, боковими значеннями UIC 60, з якими можна зіставити результати для рейок згідно з цим винаходом На фіг. 2 зображена рейка згідно з цим винаходом, яка має в порівнянні зі стандартною рейкою UIC 60 стовщену підошву 2, тобто з більшою товщиною Н Завдяки цьому при однаковій повній висоті рейки А відстань S від осі центра ваги (X) до опорної поверхні 21 зменшується і, як видно також з фіг 5, стовпчики 1, вага рейки незначно зростає. Це спричиняє при однаковому збудженні в порівнянні зі стандартною рейкою зменшення максимального сумарного рівня корпусного шуму і очевидне зниження сумарного рівня звукової хвилі, що також випливає з фіг 5, стовпчики 1 На фіг 3 показаний профіль рейки згідно з цим винаходом, у якого підошва 2 має висоту Н, що відповідає стандартному профілю UIC 60, однак нижня частина 31' бокової поверхні 31 шийки рейки 3 між перехідними краями з боку підошви 32 і точкою перетину з віссю центра ваги X виконана симетрично, без зламу кругло закругленою Завдяки цій формі виконання при однаковому імпульсному збудженні був досягнутий, як схематично показано на фіг 5, стовпчики 2, значно знижений сумарний рівень корпусного шуму і знижений приблизно на 1,05 дБ сумарний рівень потужності випромінювання шуму в порівнянні зі стандартною рейкою, причому маса рейки (див. нижню частину фіг 5, стовпчики 2) була лише незначно збільшеною. З фіг, 4 видно ще один профіль рейки згідно з цим винаходом, який має повністю закруглені пазухи між головкою І ПІДОШВОЮ рейки і бокові поверхні шийки 31 без областей зламу від перехідного краю з боку підошви 39 до перехідного краю з боку головки 34 при плоскопаралельній середній частині шийки З, що тангенціально переходить в них, в області осі центра ваги Щоправда, спрямоване до г о ло вк и 4 і до п ід ошв и 5 б езп ер ер вн е потовщення шийки рейки 3 спричиняє, як випливає з фіг 5, нижня частина, стовпчики З, підвищення маси рейки 1 на кожний метр. Максимальний сумарний рівень корпусного шуму, як також показано стовпчиками 3 в верхній частині фіг 5, є зменшеним до малої процентної частки в порівнянні зі стандартним п р офі л ем UI C 60, п р ичом у і зна йд ени й сумарний рівень потужності випромінювання шуму є зменшеним приблизно на 3,0 дБ. В порівнянні з іншими стандартними р ейк овими пр офі ля ми р ейки , вик он ані відповідно ознакам пунктів формули згідно з цим винаходом, також виявляють значно менші сумарні потужності випромінювання шуму. 28097 ФІГ. 1 Фіг. 2 28097 I / ^-—41" 22 Фіг. 4 28097 В 1 2 З !. І Бік збудження ,__ , (внутрішній) Зовнішній бік База UIC 60 (стандартна рейка) В Фіг. 5 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до Друку б && р Формат 60x84 1/8 d~3 р у у _£^и^?І р р Обсяг &.&У обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького 180 (044)268-25-22