Рельсовые скрепления при деревянных шпалах

Скрепления при деревянных шпалах могут быть всех трех типов: нераздельные, раздельные и смешанные. Среди нераздельных различают костыльные и шурупные.

Костыльное скрепление (рис. 1, а) применяют в РФ и США в основном при звеньевом пути. Главные преимущества такого скрепления – его простота, сравнительно небольшая масса. Оно удобно при сборке и разборке рельсошпальной решетки. Недостаток – невозможность плотной связи подкладок со шпалами, так как при работе под подвижной нагрузкой костыли наддергиваются, что способствует вибрации подкладок, ускоряющей износ шпал и снижающей сопротивляемость угону пути.

Рис. 1 – Промежуточные рельсовые скрепления: а – костыльное; б – шурупное; 1 – подкладка; 2 – костыль; 3 - шуруп

Шурупное скрепление (рис. 1.12, б) применяется, главным образом, в Западной Европе. Оно лучше, чем костыльное скрепление, связывает рельс со шпалой. К его недостаткам относят неизбежную, хотя и меньшую, чем при костылях, вибрацию подкладок, малую сопротивляемость угону пути, а также большую трудоемкость при перешивках. Сопротивление шурупов выдергиванию в 1,5–2 раза больше, чем костылей, а отжатию – меньше примерно на 40–50%.

Костыли широко применяются в РФ, Японии, Китае, в Скандинавских странах. В РФ используются костыли сечением 16×16 мм (рис. 2), длиной 165 мм, а также 205, 230 и 280 мм (пучинные). В среднем сопротивление выдергиванию костыля из новой сосновой шпалы составляет около 20 кН (2000 кг), а отжатию – около 15 кН (1500 кгс).

Рис. 2 - Костыль

Рис. 3 - Шуруп

Шурупы широко применяются в РФ, Франции, Англии, Голландии, Венгрии, Румынии. В РФ путевые и стрелочные шурупы (рис. 3) имеют диаметр 22 и 24 мм, длину 170 и 150 мм, сопротивление выдергиванию 30–70 кН (3000–7000 кгс), а отжатию 9 кН (900 кгс).

Описанные скрепления считаются жесткими. При их работе под подвижным составом неизбежно нарушается связь между соединяемыми деталями, что приводит к расстройству и повышенному износу элементов верхнего строения. Для восприятия высоких динамических нагрузок, которыми характеризуется работа пути в современных условиях, необходимо обеспечить упругую связь между рельсом, подкладкой и опорой с постоянным прижатием рельса к подкладке. Поэтому в РФ и за рубежом испытывают разнообразные конструкции пружинных скреплений. В США имеются пружинные костыли, в Англии – скрепления типа «Макбет» имеющие W-образную форму. Интересной конструкцией нераздельного скрепления, обеспечивающей плотное прижатие подкладки к шпале и упругое поглощение ударов, является шурупное скрепление с пружинящей клеммой (рис. 4). Подобные скрепления применяют в Венгрии и во Франции.

Рис. 4 – Нераздельное шурупное промежуточное скрепление с пружинящей клеммой

Раздельное скрепление при деревянных шпалах может быть с жесткими и пружинными клеммами. При шурупном скреплении с жесткими клеммами (рис. 5) марки К подкладка крепится к шпале четырьмя шурупами, а рельс к подкладке – двумя жесткими клеммами посредством болтов с пружинными шайбами. При пружинном раздельном скреплении и деревянных шпалах (рис. 6) подкладка прикрепляется к шпале четырьмя шурупами, а рельс к подкладке – двумя пружинными клеммами посредством болтов.

Рис. 5 – Скрепление марки К при деревянных шпалах

Рис. 6 – Раздельное пружинное скрепление при деревянный шпалах

Раздельные скрепления имеют ряд существенных достоинств:

• клеммы обеспечивают сильное прижатие рельсов к подкладке;
• уменьшается вибрация подкладок;
• появляется возможность заменять рельсы без снятия подкладок.

К недостаткам раздельного скрепления относятся:

• многодетальность (например, скрепление типа К имеет 14 деталей);
• большая металлоемкость (масса скреплений К-4 к рельсам Р50 составляет 46% массы рельсов);
• большая трудоемкость при смене рельсов.

Исследования профессора В. Я. Шульги показали, что раздельные скрепления с пружинной клеммой (рис. 4) по суммарным годовым расходам экономичнее, чем раздельные скрепления типа К.

Смешанное скрепление при деревянных шпалах в РФ используется для рельсов типов Р43, Р50 (рис. 7), Р65 и Р75. Оно существенно снижает вибрацию подкладок, малодетально, легче и дешевле раздельного. Основной недостаток – слабая сопротивляемость угону пути. Эти скрепления широко распространены в США.

Рис. 7 – Смешанное костыльное скрепление при деревянных шпалах

Рис. 8 – Скрепление КБ при железобетонных шпалах

При высокой грузонапряженности смешанные рельсовые скрепления менее выгодны, чем раздельные, из-за больших расходов на текущее содержание пути в части, зависящей от скреплений.