Остряк криволинейный касательный типа Р65 стрелки марок 1/9 и 1/11

(51) 01 7/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ продольного профиля рабочей грани острия выполнена касательной к рабочей грани прямого рамного рельса. Координаты точек этой кривой для остряка правой стрелки заданы следующими относительно значениями. Абсцисса х,теоретического начала кривой, равна 2569 3464 5477 6406 мм Ордината у, относительно рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности качения - соответственно 11 20 50 68,4 мм. Поверхность качения и вертикальный профиль острия описаны другой кривой. Координаты точек ее отвечают следующим значениям. Абсцисса х - относительно плоскости переднего торца остряка, равна 0 258 687 2098 4111 5040 мм Высотапо сечениям соответственно 115,0 123,0 124,9 131,1 140,0 140,0 мм. У остряка левой стрелки касательная кривая выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса. Значение ординат у точек этой кривой равны минус 11, минус 20, минус 50, минус 68,4 мм.(72) КОСТЮК Михаил ДмитриевичТАРАНЕНКО Сергей Дмитриевич КОРНОУХОВА Клара Владимировна(73) ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ СТРЕЛОЧНЫЙ ЗАВОД(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич(56) ПТКБ ЦП МПМ СССР от 11.12.1991 г., чертеж СП 520(54) ОСТРЯК КРИВОЛИНЕЙНЫЙ КАСАТЕЛЬНЫЙ ТИПА Р 65 СТРЕЛКИ МАРОК 1/9 И 1/11(57) Остряк криволинейный касательный типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11, в котором кривая С 1, С 2, С 3 - постоянные параметры, которые определяют степень кривизны и соответственно равны С 19610-10 С 2 4,010-6 С 3 1810-3 х - абсцисса точек рабочей грани (А.с. СССР 1759974 кл. Е 01 В 7/02 заявл. 02.04.90 опубл. бюл. 33, 07.09.92). Недостатком указанного криволинейного остряка секущего типа является незначительный ресурс острия в наиболее нагруженной приторцевой зоне. Во время эксплуатации очевидный быстрый выход из строя всего остряка из-за дефектов по износу острия или излома его головки. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату, является что в остряке криволинейном касательном типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11, имеющем переменное по длине сечение, головку с поверхностью катания,рабочей и нерабочей гранями, шейку со сквозными горизонтальными отверстиями и подошву, содержит корень, профиль которого соизмерим с профилем смежной по его заднему торцу стандартного железнодорожного рельса типа Р 65 переводной кривой стрелочного перевода, перо с переходным участком, который в поперечном сечении имеет профиль асиметричного острякового проката типа ОР 65, и механически обработанным острием,наклонная плоскость прилегания к прямому рамному рельсу на всей длине которого является фрагментом нерабочей грани головки острякового проката, рабочая грань имеет в приторцевой зоне участок подстрожки с возможностью обеспечения в переднем торце укрытие остряка под головкой рамного рельса не менее 3,0 мм для безударного,относительно торца остряка, прохождения колес подвижного состава при противошерстном движении по стрелке, на остальной длине острия ее продольный профиль в горизонтальной плоскости очерчен относительно рабочей грани прямого рамного рельса одной кривой, а поверхность катания и вертикальный профиль острия - очерчены другой кривой, понижение которой по высоте в торце острия составляет около 25 мм относительно высоты вертикального профиля острякового проката (Технические решения ПТКБ ЦП МПС СССР от 11.12.1991 г., чертеж П 520). В известном техническом решении для безударного прохождения колес подвижного состава при противошерстном движении по стрелке,на остальной длине острия - ее продольный профиль в горизонтальной плоскости очерчен относительно рабочей грани прямого рамного рельса секущей кривой с координатами точек, которые отвечают значением, приведенным в таблице 1. Таблица 1 4205 5973 6836 20 50 68,4 Полезная модель относится к конструкциям верхнего строения железнодорожного пути, а именно к деталям стрелок стрелочных переводов и предназначена для использования в стрелках стрелочных переводов типа Р 65 марок 1/9 и 1/11,которые укладываются в путь отечественных железных дорог, которые эксплуатируются в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог Украины с нагрузкой 250 кН на рельс от оси подвижного состава, а также в путь стран СНГ с аналогичными условиями эксплуатации по нагрузке на рельс от оси подвижного состава и грузонапряженностью. Известен криволинейный остряк касательного типа, который имеет притуплнное острие и прилегает к прямому рамному рельсу по касательной кривой, а его рабочий кант доводится до рабочего канта рамного рельса на коротком отрезкеот сечения, где ширина головки острия остряка составляет 5 мм (Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь. - М. Транспорт, 2001. - с. 319, фиг. 3.176, в). Недостатками известных криволинейных остряков касательного типа является достаточно узкая сфера использования - только на путях,предназначенных исключительно для движения пассажирского подвижного состава,с незначительными осевыми нагрузками и грузонапряженностью, как например, на железных дорогах Франции, Германии и ряда других европейских стран. Причиной этому конструктивные особенности традиционных криволинейных остряков касательного типа,которые выполнены из стандартного европейского острякового проката, имеют достаточно тонкое острие малого сечения и незначительную площадь его прилегания к рамному рельсу. Указанные выше недостатки делают невозможным использование известных криволинейных остряков касательного типа на путях со смешанным (грузо - пассажирским) движением и большой грузонапряженностью. Известен также криволинейный остряк стрелочного перевода, который имеет острие,рабочую и нерабочую грани и корень, у которого с целью увеличения ресурса работы за счет смещения наиболее напряженно работающих сечений остряка в направлении корня и увеличение площади прилегания к прямому рамному рельсу, продольный профиль рабочей грани остряка очерченный по кривой, которая описывается уравнением уС 1 х 3 С 2 х 2 С 3 х,где у - ордината точек рабочей грани криволинейного остряка относительно кромки прямого рамного рельса где х - абсцисса точек рабочей грани острия кривого остряка относительно теоретического начала кривой (плоскости переднего торца прямого рамного рельса), мм у - ордината точек рабочей грани острия кривого остряка относительно рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, мм. Поверхность катания и вертикальный профиль острия остряка кривого очерчены другой кривой, Н где- абсцисса точек поверхности катания и вертикального профиля острия кривого остряка относительно плоскости его переднего торца, мм высота поверхности качения и Н вертикального профиля острия кривого остряка по сечениям, мм В варианте прототипа остряка кривого типа Р 65 левой стрелки марки 1/9-1/11 секущая кривая Недостатками известной конструкции являются значительные динамические нагрузки от колес подвижного состава в рабочей зоне острия, от сечения, где ширина его головки равна 5 мм(сечение 5) до сечения, где ширина головки острия равна 50 мм (сечение 50), и недостаточно плавное вкатывание в кривую подвижного состава,что обуславливает интенсивный износ кривых остряков в приторцевой зоне острия по рабочей грани, а так же короткий срок их эксплуатации, что наиболее ярко проявляется на путях с большой грузонапряженностью. В основу полезной модели поставлена задача создания такой конструкции остряка криволинейного касательного типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11, применение которой позволило бы уменьшить износ остряка и увеличить срок его эксплуатации за счет- уменьшения динамических нагрузок на остряк в рабочей зоне и повышения плавности вкатывания подвижного состава в кривую. Поставленная задача решается тем, что в остряке криволинейном касательном типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11, имеющем переменное по длине сечение, головку с поверхностью катания,рабочей и нерабочей гранями, шейку со сквозными горизонтальными отверстиями и подошву, содержит корень, профиль которого соизмерим с профилем смежной по его заднему торцу стандартного понижение которой по высоте в торце острия составляет 25,0 мм относительно высоты вертикального профиля острякового проката. Координаты точек этой кривой отвечают значением,приведенным в таблице 2. где- абсцисса точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно теоретического начала кривой (плоскости переднего торца прямого рамного рельса), мм-ордината точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм продольного профиля рабочей грани острия выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса, с координатами точек относительно теоретического начала кривой и рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, что соответствует значениям в таблице 3, мм. железнодорожного рельса типа Р 65 переводной кривой стрелочного перевода, перо с переходным участком, который в поперечном сечении имеет профиль асиметричного острякового проката типа ОР 65, и механически обработанным острием,наклонная плоскость прилегания к прямому рамному рельсу на всей длине которого является фрагментом нерабочей грани головки острякового проката, рабочая грань имеет в приторцевой зоне участок подстрожки с возможностью обеспечения в переднем торце укрытие остряка под головкой рамного рельса не менее 3,0 мм для безударного,относительно торца остряка, прохождения колес подвижного состава при противошерстном движении по стрелке, на остальной длине острия ее продольный профиль в горизонтальной плоскости очерчен относительно рабочей грани прямого рамного рельса одной кривой, а поверхность катания и вертикальный профиль острия - очерчены другой кривой, понижение которой по высоте в торце острия составляет около 25 мм относительно высоты вертикального профиля острякового проката, согласно полезной модели кривая продольного профиля рабочей грани острия выполнена касательной к рабочей грани прямого рамного рельса, с координатами точек, которые соответствуют значениям,приведенным в таблице 4. ниже уровня поверхности катания, мм, участок подстрожки выполнен на длине 1203 мм, от торца острия до сечения, где ширина его головки равна 11 мм (сечение 11), поверхность катания и вертикальный профиль острия описаны кривой,координаты точек которой соответствуют значением приведенным в таблице 5 3 где- абсцисса точек поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного остряка относительно плоскости его переднего торца, мм- высота поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного остряка по сечениям, мм. Наклонная плоскость прилегания острия к прямому рамному рельсу, который смещен к вертикальной оси поперечного сечения острия относительно плоскости нерабочей грани головки острякового проката параллельно ей,с возможностью увеличения толщины профильной шейки головки острия для противодействия динамическим нагрузкам от гребней колес подвижного состава при входе в кривую на боковое направление стрелки. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков полезной модели и техническим результатом, заключается в следующем. Выполнение остряка криволинейного касательного типа Р 65 стрелки марок 1/9 и 1/11 с продольным профилем рабочей грани острия в виде касательной к прямому рамному рельсу кривой с отмеченными координатами дает возможность, в сравнении с прототипом, уменьшить углы встречигребней колес подвижного состава с рабочей гранью остряка при входе вагонных тележек в кривую на боковое направление стрелки- в зоне случайного набегания, на длине рабочей грани от сечения 11 до сечения 15 острия - в 1,21 раза- в зоне интенсивного набегания, на длине рабочей грани от сечения 15 до сечения 25 острия - в 1,73 раза- в зоне постоянного прижатия гребней колес к рабочей грани, от сечения 25 до сечения 59,4 острия (начало радиуса 300000 мм изгиба переходного участка пера остряка) - в 1,3 раза. Уменьшение углов встречи пары гребень колеса- рабочая грань острия уменьшает в 1,21-1,73 раза интенсивность изнашивания рабочей грани острия в результате пропорционального уменьшения динамических сил нормального давления на рабочую грань острия. С учетом усовершенствованной геометрии вертикального профиля и поверхности катания острия, а также увеличенной толщины профильной шейки головки острия,расчетный срок эксплуатации остряков согласно полезной модели увеличится в 1,5-2,0 раза. Кроме этого, при использовании для правой и левой стрелок вариантов остряков со смещенной к 4 Касательная кривая продольного профиля рабочей грани острия может быть выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса, с координатами точек относительно теоретического начала кривой и рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, что соответствует значениям, мм Таблица 6 3464 5477 6406-68,4 вертикальной оси поперечного сечения острия наклонной плоскостью прилегания к прямому рамному рельсу увеличивается жесткость узла в зоне прилегания острия к рамному рельсу в результате уменьшения межосевого расстояния между этими деталями, что также положительно отражается на ресурсе стрелки при ее эксплуатации. В вариантах полезной модели остряка криволинейного касательного типа Р 65 левой стрелки марок 1/9 и 1/11 касательная кривая продольного профиля рабочей грани острия выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса, с координатами точек относительно теоретического начала кривой и рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, что соответствует значениям, приведенным в таблице 6, мм. Варианты криволинейного остряка для правой и левой стрелок могут быть выполнены с наклонной плоскостью прилегания острия к прямому рамному рельсу, который смещен к вертикальной оси поперечного сечения острия относительно плоскости нерабочей грани головки острякового проката параллельно ей,с возможностью увеличения толщины профильной шейки головки острия для противодействия динамическим нагрузкам от гребней колес подвижного состава при входе в кривую на боковое направление стрелки. В последующем полезная модель поясняется подробным описанием ее выполнения со ссылками на чертежи, на которых Фиг. 1 - остряк криволинейный касательный типа Р 65 правой стрелки марки 1/9-1/11, вид справа Фиг. 2 - вид А из фиг. 1, увеличено Фиг. 3 - сечение Б-Б из фиг. 1, увеличено Фиг. 4 - сечение В-В из фиг. 1, увеличено Фиг. 5 - сечение Г-Г из фиг. 1, увеличено Фиг. 6 - сечение Д-Д из фиг. 1, увеличено Фиг. 7 - сечение Е-Е из фиг. 1, увеличено Фиг. 8 - сечение Э-Э из фиг. 1, увеличено Фиг. 9 - схема построения рабочей грани острия остряка правой стрелки Фиг. 10 - схема выполнения поверхности катания и вертикального профиля острия остряка Фиг. 11 - схема подстрожки рабочей грани острия остряка Фиг. 12 - остряк криволинейный касательный типа Р 65 левой стрелки марки 1/9-1/11, вид слева Фиг. 13 - вид Ж из фиг. 12, увеличено Фиг. 14 - сечение И-И из фиг. 12, увеличено Фиг. 15 - схема построения рабочей грани острия остряка левой стрелки Фиг. 16 - вид А из фиг. 1, увеличено (вариант остряка правой стрелки) Фиг. 17 - сечение Б-Б из фиг. 1, увеличено(вариант остряка правой стрелки). Остряк криволинейный касательный типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11 (фиг. 1) содержит корень 1 и перо 2, которое, в свою очередь, состоит из механически обработанного острия 3 и переходного участка 4. В поперечном сечении перо 2 остряка имеет профиль острякового проката ОР 65,на длине переходного участка 4 (фиг. 8), на длине острия 3 сечение его переменное (фиг. 2, 7). Как острие 3, так и переходный участок 4 пера 2 остряка имеют головку 5, шейку 6 и подошву 7. На головке 5 переходного участка 4 остряка расположены рабочая грань 8, нерабочая грань 9 и поверхность катания 10 (фиг. 8). На головке острия 3 расположены рабочая грань 8 остряка, поверхность качения 10 и плоскость прилегания 11. Плоскость прилегания 11 этого варианта остряка является фрагментом нерабочей грани 9 головки острякового проката, то есть механическая обработка этого участка головки острия 3 не выполняется. Участок подстрожки 12 выполнен на рабочей грани 8 острия 3, от его переднего торца 13 до сечения головки 11 (фиг. 2, 3, 9, 11). Продольный профиль рабочей грани 8 острия 3,от сечения 11 к полному профилю головки 5 переходного участка 4 остряка правой стрелки(фиг. 9), очерчен касательной кривой к рабочей грани прямого рамного рельса. Радиус этой кривой равен 300000 мм. Основные параметры продольного профиля рабочей грани острия 3 остряка правой стрелки на всей его длине, от торца 13 к полному профилю в начале переходного участка 4, приведены в таблице 7. Таблица 7 2569 3464 5477 6406 11 20 50 68,4 03910,9 04811,24 10827 11820,49 Переменные параметры геометрии продольного профиля рабочей грани острия остряка правой стрелки в табл. 7 в соответствии со схемой на фиг. 9 х - абсцисса точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно теоретического начала кривой (плоскости переднего торца прямого рамного рельса), мм у - ордината точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, мм- угол остряка в плане по сечениям, градусы. Подстрожка рабочей грани 8 острия 3 остряка в приторцевой зоне обеспечивает укрытие остряка не менее 3,0 мм под головкой прямого рамного рельса Переменные параметры геометрии вертикального профиля и поверхности катания 10 острия 3 в табл. 8 в соответствии со схемой на фиг.10- х - абсцисса точек поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного касательного остряка относительно плоскости его переднего торца, мм- Н - высота поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного остряка по сечениям, мм-- угол подъема вертикального профиля острия, градусы. для безударного, относительно торца остряка,прохождения колес подвижного состава при противошерстном движении по стрелке (фиг. 11). Выполнена подстрожка на длине 1203 мм, от торца 13 острия 3 до сечения 11 его головки (фиг. 24, 11). Фактическое сечение конца острия 3 на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания 10 и расстояния 824 мм от торца остряка равно 6,59 мм. Поверхность катания 10 и вертикальный профиль острия 3 криволинейного остряка описаны кривой согласно схеме на фиг. 10. Основные параметры вертикального профиля и поверхности катания острия 3 приведены в таблице 8. Остряк криволинейный касательный типа Р 65 левой стрелки марок 1/9 и 1/11 является зеркальным отображением остряка правой стрелки (фиг. 12 -15). Размеры и расположения основных сечений его острия идентичны остряку правой стрелки. Касательная кривая продольного профиля рабочей грани острия остряка левой стрелки выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса. Основные параметры продольного профиля рабочей грани острия этого варианта полезной модели, в соответствии со схемой на фиг. 15, приведены в таблице 9. 5 Переменные параметры х, у иидентичны приведенным в табл. 7. Параметры вертикального профиля и поверхности катания острия остряка левой стрелки аналогичны приведенным выше в табл. 8. Вариантами полезной модели является криволинейные касательные остряки правой (фиг. 1620) и левой (не показаны) стрелок марок 1/9 и 1/11 с наклонной плоскостью грани прилегания 11 острия 3 к прямому рамному рельсу, которая выполнена смещенной на 9 мм к вертикальной оси поперечного сечения острия относительно плоскости нерабочей грани 9 головки острякового проката параллельно ей, путем механической обработки нерабочей грани 9 проката ОР 65. Такое усовершенствование конструкции острия 3 остряка,наряду с увеличением до величины 20 мм радиуса выкружки в нижней части рабочей грани 8 и выполнением наклонной плоскости рабочей грани 8 с уклоном, равным 14, обеспечит возможность увеличения толщины профильной шейки 14 головки острия 3 от его торца 13 до сечения 40 раза, что существенно увеличит жесткость детали и ее ресурс по сравнению с прототипом. При сохранении практически равнозначных с прототипом площадей поперечных сечений по длине остряка, отмеченные выше варианты остряка криволинейного касательного типа, согласно полезной модели в наиболее опасной для влияния колес подвижного состава его зоне, имеют увеличенные в 1,5 - 2,0 раза сопротивление износу и долговечность. Усовершенствованная конструкция остряка криволинейного касательного типа Р 65 стрелок марок 1/9 и 1/11 не потребует значительного изменения технологии изготовления и не повысит их себестоимость. Увеличение ресурса остряков,которые заявляются,даст возможность обеспечить увеличение сроков эксплуатации и уменьшить трудовых и материальных затрат на замену дефектных по излому головок остряка в переднем торце и износа острия криволинейных остряков наиболее распространенных на путях стрелочных переводов типа Р 65 марок 1/9 и 1/11. Преимуществом остряков с усовершенствованной геометрией острия является так же повышение уровня комфортности для пассажиров в результате повышения плавности вкатывания подвижного состава в кривую при его движении по стрелке на боковое направление, уменьшение динамических нагрузок на остряк от колес подвижного состава и увеличение жесткости как остряка, за счет увеличения толщины профильной шейки головки острия, так и узла рамный рельс остряк в целом. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Остряк криволинейный касательный типа Р 65 правой стрелки марок 1/9 и 1/11, имеющий переменное по длине сечение, головку с поверхностью катания, рабочей и нерабочей гранями, шейку со сквозными горизонтальными отверстиями и подошву, содержит корень, профиль которого соизмерим с профилем смежной по его заднему торцу стандартного железнодорожного рельса типа Р 65 переводной кривой стрелочного перевода, перо с переходным участком, который в поперечном сечении имеет профиль асиметричного острякового проката типа ОР 65, и механически обработанным острием, наклонная плоскость прилегания к прямому рамному рельсу на всей длине которого является фрагментом нерабочей грани головки острякового проката, рабочая грань имеет в приторцевой зоне участок подстрожки с возможностью обеспечения в переднем торце укрытие остряка под головкой рамного рельса не менее 3,0 мм для безударного, относительно торца остряка, прохождения колес подвижного состава при противошерстном движении по стрелке, на остальной длине острия - ее продольный профиль в горизонтальной плоскости очерчен относительно рабочей грани прямого рамного рельса одной кривой, а поверхность катания и вертикальный профиль острия - очерчены другой кривой,понижение которой по высоте в торце острия составляет около 25 мм относительно высоты вертикального профиля острякового проката,отличающийся тем, что кривая продольного профиля рабочей грани острия выполнена касательной к рабочей грани прямого рамного рельса,с координатами точек,которые соответствуют значениям 11 20 50 68,4 где х - абсцисса точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно теоретического начала кривой (плоскости переднего торца прямого рамного рельса), мм у - ордината точек рабочей грани острия криволинейного остряка относительно рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, мм, участок подстрожки выполнен на длине 1203 мм, от торца острия до сечения, где ширина его головки равна 11 мм (сечение 11), поверхность катания и вертикальный профиль острия описаны кривой,координаты точек которой соответствуют значением 0 258 687 2098 4111 5040 Н 115,0 123,0 124,9 131,1 140,0 140,0 где х - абсцисса точек поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного остряка относительно плоскости его переднего торца, мм Н - высота поверхности катания и вертикального профиля острия криволинейного остряка по сечениям, мм. 2. Остряк по п.1, который отличается тем, что касательная кривая продольного профиля рабочей грани острия выполнена зеркально относительно рабочей грани прямого рамного рельса, с координатами точек относительно теоретического начала кривой и рабочей грани прямого рамного рельса на глубине 14,5 мм ниже уровня поверхности катания, что соответствует значениям,мм-68,4 3. Остряк по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что наклонная плоскость прилегания острия к прямому рамному рельсу, который смещен к вертикальной оси поперечного сечения острия относительно плоскости нерабочей грани головки острякового проката параллельно ей,с возможностью увеличения толщины профильной шейки головки острия для противодействия динамическим нагрузкам от гребней колес подвижного состава при входе в кривую на боковое направление стрелки.