Подрельсовая опора и участок железнодорожного пути

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к подрельсовым опорам, используемым на различных участках железнодорожного пути.

Подрельсовая опора содержит соединенную с ее подошвой амортизирующую прокладку, выполненную в виде пластины, имеющей прямоугольную в плане форму. Прокладка выполнена трехслойной с двумя внешними контактными поверхностями, одна из которых прилегает к подошве опоры, а вторая - к балластному слою, на котором размещается подрельсовая опора. Внешние слои прокладки выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой прокладки образован из композиционной резины с заданными значениями жесткости по длине прокладки.

Прокладка может быть выполнена составной и включать несколько соединенных торцами встык друг с другом элементов, при этом промежуточный слой в разных элементах прокладок выполнен из композиционной резины с разным составом компонентов.

Участок железнодорожного пути включает комплект установленных вдоль участка подрельсовых опор, содержащих соединенные с подошвами амортизирующие прокладки, выполненные из одного или двух или трех элементов и подобранные в соответствии с требуемой жесткостью по длине опоры и вдоль участка железнодорожного пути.

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к подрельсовым опорам, используемым на различных участках железнодорожного пути.

Для выравнивания вертикальной жесткости железнодорожных путей и уменьшения влияния вибрации, возникающей при прохождении подвижного состава, в особенности на участках стрелочных переводов, используются упругие амортизаторы, размещаемые на балластном слое и прикрепляемые к подошвам подрельсовых опор, таких как шпалы или брусья.

Известны различные конструкции амортизирующих прокладок, размещаемых между щебеночным основанием и подошвами шпал (например, патент Германии 4315215, МПК Е01В 1/00, публикация 1993 г., патент США 6860433, МПК Е01В 3/12, публикация 2005 г., европейский патент 1857590, МПК Е01В 7/22, публикация 2007 г.).

Известна железобетонная шпала, имеющая расположенные на подошве шпалы упругие прокладки, выполненные из полимерного материала, причем прокладки закреплены в шпале путем втапливания их в свежеуложенный бетон при формовании шпал (патент РФ 76649, МПК Е01В 3/34, публикация 2008 г.).

Известно верхнее строение пути, в котором подшпальные прокладки-амортизаторы выполнены из резинопробкового материала, содержащего полимер, крошку коры пробкового дуба, ацетонанил Р, диафен ФП, каолин, краситель, серу, сульфенамид М (патент РФ 84850, МПК Е01В 2/00, публикация 2009 г.).

Известные прокладки не обеспечивают необходимую жесткость подрельсовых опор на различных участках железнодорожного пути.

Известен участок пути в форме стрелочного перевода, включающий несколько точек опоры, каждая из которых снабжена подушкой, а также прокладкой из эластичного материала, расположенной между подушкой и связанным с ней опорным основанием, таким как шпала или бетонное основание, причем прокладка имеет прямоугольную форму и снабжена поперечными кромками, проходящими вдоль участка пути, и продольными кромками, проходящими поперек участка пути, и расположенными вдоль продольной оси прокладки, при этом прокладка состоит из трех участков, а точки опоры рельсовых участков имеют прокладки с различной жесткостью (патент США 6860433, МПК Е01В 9/00, Е01В 9/38, Е01В 9/68, публикация 2005 г.).

В известной опоре жесткость прокладки зависит от ее геометрической формы и связанной с этим площади опорной поверхности прокладки, а также за счет использования материала прокладки с иной эластичностью.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание подрельсовой опоры, обладающей повышенными характеристиками поглощения вибраций для обеспечения снижения вибрации и уменьшения шума, создаваемого при прохождении подвижного состава, а также обладающей повышенными эксплуатационными характеристиками, увеличенным сроком износостойкости и срока эксплуатации.

В основу предлагаемого технического решения положена также задача такого усовершенствования участка железнодорожного пути, в частности, в форме стрелочного перевода, чтобы были получены необходимые условия для выравнивания вертикальной жесткости железнодорожных путей и уменьшения влияния вибрации возникающей при прохождении подвижного состава.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Подрельсовая опора содержит соединенную с ее подошвой амортизирующую прокладку, выполненную в виде пластины, имеющей прямоугольную в плане форму. Прокладка выполнена трехслойной с двумя внешними контактными поверхностями, одна из которых прилегает к подошве опоры, а вторая - к балластному слою, на котором размещается подрельсовая опора. Внешние слои прокладки выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой прокладки образован из композиционной резины с заданными значениями жесткости по длине прокладки.

Слои прокладки соединены между собой в процессе формования прокладки с возможностью обеспечения отсутствия взаимного продольного и поперечного смещения.

Прокладка может быть прикреплена к опоре посредством клея или посредством крепежных элементов.

В зависимости от воспринимаемой нагрузки промежуточный слой в прокладке выполняется из разных типов композиционной резины, при этом прокладка может быть выполнена составной и включать несколько соединенных торцами встык друг с другом элементов с различной жесткостью.

Элементы прокладки скрепляются между собой посредством клея.

При выполнении прокладки из одного элемента промежуточный слой прокладки образуют из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков и содержащей наполнитель, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

При выполнении прокладки из двух элементов, в одном из них промежуточный слой образуют из композиционной жесткой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков с использованием сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при следующем соотношении компонентов, масс.ч: каучук БНКС-18АМН - 80; каучук БНКС-АН 100 - 20; стеарин - 1,2; белила цинковые БЦ ОМ - 2,4; сера - 2,3; диафен ФП - 0,8; парафин - 0,8; технический углерод 701 - 73; СВМПЭ - 2,4; тиурам - 0,8; сульфенамид Ц - 0,8; каптакс (ускоритель) - 0,4; дибутилфталат - 3,8, а во втором элементе промежуточный слой образуют из композиционной пористой резины с наполнителем, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

При выполнении прокладки из трех элементов, в одном из них промежуточный слой образуют из композиционной жесткой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков с использованием сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при следующем соотношении компонентов, масс.ч: каучук БНКС-18АМН - 80; каучук БНКС-АН 100 - 20; стеарин - 1,2; белила цинковые БЦ ОМ - 2,4; сера - 2,3; диафен ФП - 0,8; парафин - 0,8; технический углерод 701 - 73; СВМПЭ - 2,4; тиурам - 0,8; сульфенамид Ц - 0,8; каптакс (ускоритель) - 0,4; дибутилфталат - 3,8, во втором элементе промежуточный слой образуют из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 31,4, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 15,7, сера (техническая молотая) - 0,91, стеарин технический Т-32 - 0,91, канифоль - 1,44, масло индустриальное - 2,8, порофор - 4,1, парафин - 1,21, глицерин - 3,18, углерод технический - 9,39, мел молотый - 23,5, альтакс - 0,76, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,7, а в третьем элементе промежуточный слой образуют из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, и содержащей наполнитель, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

Участок железнодорожного пути, в частности, в форме стрелочного перевода, включает комплект установленных вдоль участка подрельсовых опор, содержащих соединенные с подошвами опор амортизирующие прокладки, выполненные в виде прямоугольных трехслойных пластин с двумя внешними контактными поверхностями, одна из которых прилегает к подошве опоры, а вторая - к балластному слою, на котором размещается подрельсовая опора. Внешние контактные стороны прокладки выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой прокладки образован из композиционной резины.

Участок железнодорожного пути содержит комплект подрельсовых опор с заданными значениями жесткости по длине опоры и вдоль участка железнодорожного пути, причем на подрельсовых опорах закреплены различные конструкции амортизирующих прокладок, а именно: в зависимости от воспринимаемой нагрузки промежуточный слой в прокладке выполняется из разных типов композиционной резины, при этом используемые в разных опорах прокладки могут быть выполнены из одного элемента, а также двух или трех соединенных торцами встык друг с другом элементов с различной жесткостью. Промежуточный слой в разных элементах каждой прокладки выполнен из композиционной резины с разным составом компонентов, как описано в представленных материалах.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1-3 изображены варианты исполнения подрельсовой опоры с прикрепленным к ее подошве амортизатором, выполненным в виде прокладки, состоящей из одного, двух и трех элементов, вид сбоку; на фиг.4 - подрельсовая опора на фиг.3, вид снизу; на фиг.5 - увеличенное поперечное сечение прокладки.

Подрельсовая опора 1 содержит соединенный с ее подошвой амортизатор, выполненный в виде трехслойной прокладки 2, включающей верхний слой 3, обращенный к подошве опоры 1, нижний слой 4, располагаемый на щебеночном основании (не показано), и промежуточный слой 5.

Прокладка 2 имеет форму прямоугольной пластины (фиг.4).

Длина L прокладки равна длине опоры.

Внешние контактные слои прокладки 3, 4 имеют одинаковую толщину, равную 2 мм, и выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой 5 прокладки образован из композиционной резины толщиной 15 мм.

Прокладки 2 в разных вариантах исполнения выполнены из одного («а» на фиг.1), а также двух («а», «б» на фиг.2) и трех («а», «б», «в» на фиг.3) элементов, причем промежуточный слой в разных элементах «а», «б», «в» прокладок выполнен из резины с разным составом компонентов.

Длины l₁ l₂, l₃, l₄, l₅ элементов «а», «б», «в» выбираются в зависимости от требуемой жесткости прокладки под опорой и месторасположения опоры вдоль участка пути.

В элементе «а» промежуточный слой прокладки образован из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, и содержащей наполнитель, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

В элементе «б» промежуточный слой прокладки образован из композиционной жесткой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков с использованием сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при следующем соотношении компонентов, масс.ч: каучук БНКС-18АМН - 80; каучук БНКС-АН 100 - 20; стеарин - 1,2; белила цинковые БЦ ОМ - 2,4; сера - 2,3; диафен ФП - 0,8; парафин - 0,8; технический углерод 701 - 73; СВМПЭ - 2,4; тиурам - 0,8; сульфенамид Ц - 0,8; каптакс (ускоритель) - 0,4; дибутилфталат - 3,8.

В элементе «в» промежуточный слой прокладки образован из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, при следующем соотношении компонентов, масс %: каучук синтетический СКИ-3 - 31,4, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 15,7, сера (техническая молотая) - 0,91, стеарин технический Т-32 - 0,91, канифоль - 1,44, масло индустриальное - 2,8, порофор - 4,1, парафин - 1,21, глицерин - 3,18, углерод технический - 9,39, мел молотый - 23,5, альтакс - 0,76, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,7.

Статическая жесткость С элементов прокладки с разным составом промежуточного слоя составляет:

- для элемента «а» - С=0,57 кН/мм;

- для элемента «б» - С=2,44 кН/мм;

- для элемента «в» - С=0,30 кН/мм.

В качестве наполнителя в пористой резине используется фиброволокно, например, Fibercast 500, представляющее собой 100%-й натуральный гомополимер (полипропиленовое мультифиламентное фиброволокно), не содержащее повторно переработанных материалов на основе полиолефина, со следующими основными характеристиками: длина фибра - 6,35-50 мм; температура плавления - 162°С; температура воспламенения - 593°С; модуль упругости - 0,5-3,5 кН/мм²; сечение волокна - 15-30 мкм; прочность при растяжении >240 Н/мм²; электропроводность - низкая.

Соединение трех слоев 3, 4, 5 прокладки 2 между собой в единую конструкцию происходит посредством процесса вулканизации в пресс-форме.

Прокладка прикрепляется к подрельсовой опоре посредством клея.

Образование прокладки из нескольких элементов «а», «б», «в», имеющих различную жесткость, происходит в процессе крепления прокладки к подошве опоры, при этом элементы прокладки соединяются встык друг с другом своими торцами посредством клея.

Подрельсовые опоры с предложенными прокладками обладают повышенными характеристиками поглощения вибраций, что обеспечивает снижение вибрации и уменьшения шума, создаваемого при прохождении подвижного состава.

В комплект подрельсовых опор 1 участка железнодорожного пути например, стрелочного перевода, включают опоры, имеющие амортизирующие прокладки с заданными значениями жесткости как поперек участка пути, так и по длине участка пути. Для этого на подошвах подрельсовых опор закрепляют различные конструкции амортизирующих прокладок 2, а именно: в зависимости от воспринимаемой нагрузки промежуточный слой в прокладке выполняется из разных типов композиционной резины, при этом используемые в разных опорах прокладки могут быть выполнены из одного элемента («а»), а также из двух («а» и «б») или трех («а», «б» и «в») соединенных торцами встык друг с другом элементов, имеющих различную жесткость.

Такое выполнение участка пути позволяет обеспечить выравнивание вертикальной жесткости железнодорожных путей как поперек участка пути, так и вдоль участка пути, и уменьшить влияние вибрации, возникающей при прохождении подвижного состава.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано на железных дорогах для скоростного и высокоскоростного движения железнодорожного транспорта.

1. Подрельсовая опора, содержащая соединенную с ее подошвой амортизирующую прокладку, выполненную в виде пластины, имеющей прямоугольную в плане форму, отличающаяся тем, что прокладка выполнена трехслойной с двумя внешними контактными поверхностями, одна из которых прилегает к подошве опоры, а вторая - к балластному слою, на котором размещается подрельсовая опора, при этом внешние слои прокладки выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой прокладки образован из композиционной резины с заданными значениями жесткости по длине прокладки.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что слои прокладки соединены между собой в процессе формования прокладки с возможностью обеспечения отсутствия взаимного продольного и поперечного смещения.

3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что прокладка прикреплена к опоре посредством клея.

4. Опора по п.1, отличающаяся тем, что прокладка прикреплена к опоре посредством крепежных элементов.

5. Опора по п.1, отличающаяся тем, что прокладка выполнена составной, состоящей из нескольких соединенных торцами встык друг с другом элементов.

6. Опора по п.5, отличающаяся тем, что элементы прокладки скреплены между собой посредством клея.

7. Опора по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что промежуточный слой прокладки образован из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков и содержащей наполнитель, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

8. Опора по любому из пп.5 и 6, отличающаяся тем, что прокладка выполнена из двух элементов, при этом в одном из них промежуточный слой образован из композиционной жесткой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков с использованием сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук БНКС-18АМН - 80; каучук БНКС-АН 100 - 20; стеарин - 1,2; белила цинковые БЦ ОМ - 2,4; сера - 2,3; диафен ФП - 0,8; парафин - 0,8; технический углерод 701 - 73; СВМПЭ - 2,4; тиурам - 0,8; сульфенамид Ц - 0,8; каптакс (ускоритель) - 0,4; дибутилфталат - 3,8, а во втором элементе промежуточный слой образован из композиционной пористой резины с наполнителем, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

9. Опора по любому из пп.5 и 6, отличающаяся тем, что прокладка выполнена из трех элементов, в одном из которых промежуточный слой образован из композиционной жесткой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков с использованием сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: каучук БНКС-18АМН - 80; каучук БНКС-АН 100 - 20; стеарин - 1,2; белила цинковые БЦ ОМ - 2,4; сера - 2,3; диафен ФП - 0,8; парафин - 0,8; технический углерод 701 - 73; СВМПЭ - 2,4; тиурам - 0,8; сульфенамид Ц - 0,8; каптакс (ускоритель) - 0,4; дибутилфталат - 3,8, во втором элементе промежуточный слой образован из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, при следующем соотношении компонентов, мас.%: каучук синтетический СКИ-3 - 31,4, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 15,7, сера (техническая молотая) - 0,91, стеарин технический Т-32 - 0,91, канифоль - 1,44, масло индустриальное - 2,8, порофор - 4,1, парафин - 1,21, глицерин - 3,18, углерод технический - 9,39, мел молотый - 23,5, альтакс - 0,76, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,7, а в третьем элементе промежуточный слой образован из композиционной пористой резины, изготовленной на основе синтетических каучуков, и содержащей наполнитель, в качестве которого использовано фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%: каучук синтетический СКИ-3 - 29,3, каучук синтетический бутадиенстирольный СКМС-30 - 14,6, сера (техническая молотая) - 0,85, стеарин технический Т-32 - 0,85, канифоль - 1,34, масло индустриальное - 2,62, порофор - 3,89, парафин - 1,15, глицерин - 2,97, углерод технический - 8,77, мел молотый - 21,9, альтакс - 0,71, белила цинковые БЦ-ОМ - 4,38, фиброволокно - 6,67.

10. Участок железнодорожного пути, в частности, в форме стрелочного перевода, включающий комплект установленных вдоль участка пути подрельсовых опор, каждая из которых содержит соединенный с ее подошвой амортизирующую прокладку, выполненную в виде прямоугольной пластины, отличающийся тем, что прокладки под опорами выполнены трехслойными с двумя внешними контактными поверхностями, одна из которых прилегает к подошве опоры, а вторая - к балластному слою, на котором размещается подрельсовая опора, при этом внешние слои прокладки выполнены из нетканого иглопробивного полотна на основе полиэфиров, а промежуточный слой прокладки образован из композиционной резины с заданными значениями жесткости по длине прокладки.

11. Участок железнодорожного пути по п.10, отличающийся тем, что участок содержит подрельсовые опоры с заданными значениями жесткости по длине опоры и вдоль участка железнодорожного пути, выполненные в соответствии с пп.7-9.