CZ13005U1 - Pružná podkladová výztuž pod kolejnice - Google Patents

Description

Pružná podkladová výztuž pod kolejnice

Oblast techniky

Technické řešení se týká pružné výztuže k podkládání především železničních kolejnic. Tyto výztuže jsou vyrobeny z pružného plastu anebo gumy a jsou určeny k dlouhodobému použití jako prostředek k tlumení otřesů a k pohlcování dynamického zatížení kolejnic pohybujícími se vagony.

Dosavadní stav techniky

Je známá celá řada různých řešení podkladových výztuží pod kolejnice, které mají obvykle podobu plochy vymezené pravoúhlými okraji a které jsou určeny k dlouhodobému použití jako prostředek k tlumení otřesů a k pohlcování dynamického zatížení kolejnic pohybujícími se vagony. Každá pružná podkladová výztuž pod kolejnice má dvě opačné strany. Jedna je určena k překrytí horní plochy základního podkladového stavebního článku anebo k překrytí horní plochy kovového nosiěe. Na druhou stranu výztuže je pokládán spodek kolejnice anebo spodní strana kovové podložky pod matku. Jedna anebo obě strany výztuže jsou opatřeny žlábky anebo výstupky s různými profily, které zkvalitňují dynamické vlastnosti výztuže a rozkládají nadbytečné dynamické zatížení podkladového článku.

V německém patentu č. 865147 je popsána pružná výztuž pod kolejnici v podobě tenké prostřední plochy, z níž na obě strany vystupují pravidelně rozmístěné výstupky s kruhovitým anebo jiným profilem.

Ve francouzském patentu č. 1211567 je popsána pružná výztuž pod kolejnici, po jejíchž obou hlavních stranách je množství válcovitých výstupků anebo výstupků v podobě seříznutých kuželů. Tyto výstupky jsou pravidelně rozmístěné po obou stranách výztuže takovým způsobem, že výstupky na jedné straně jsou přesně proti výstupkům na straně druhé.

V anglickém patentu č. 946936 je popsána pružná výztuž pod kolejnici s množstvím oddělených plošek nesoucích zátěž. Tyto plošky mají podobu šestiúhelných výstupků v podobě pyramid a jsou na obou opačných plochách výztuže. Mezi výstupky na každé straně výztuže jsou mezery ve tvaru písmene V a výstupky na jedné straně jsou přesně proti výstupkům na straně druhé.

V některých provedeních této výztuže mají výstupky na jedné její straně zaoblený, kuželovitý anebo plochý profil.

V evropském patentu č. 169685 je popsána pružná výztuž pod kolejnici, která má podobu tenké vrstvy pružné hmoty například z přírodního kaučuku. Na obou stranách této vrstvy jsou rovnoměrně rozmístěny výstupky v podstatě válcovitého tvaru o stejné velikosti.

V americkém patentu ě. 4648554 a v evropském patentu 279094 je popsána pružná výztuž pod kolejnici s kruhovitými oddělenými prohlubněmi po obou stranách. V příčném řezu jsou středy prohlubní na jedné straně výztuže rozmístěny souběžně se středy prohlubní na straně druhé, tzn. že neleží proti sobě. Každá kruhovitá prohlubeň na jedné straně výztuže leží mezi čtyřmi prohlubněmi na její straně opačné.

Také v americkém patentu 4971247 je popsána pružná výztuž pod kolejnici s výstupky v podobě oddělených plošek, například bublin, buď na jedné anebo na obou opačných stranách výztuže.

Také v americkém patentu 5195679 je popsána pružná výztuž pod kolejnici s prohlubněmi na obou stranách, které nejsou umístěny proti sobě. Při horizontální poloze výztuže tak žádná vertikální přímka neprotíná více než jednu prohlubeň. Prohlubně jsou v půdorysu kruhovité anebo pravoúhlé, v příčném řezu mají podobu krátkých válců anebo protáhlých pravoúhlých hranolů.

-1 CZ 13005 Ul

Také v americkém patentu 5335850 je popsána pružná výztuž pod kolejnici se střední částí s pravidelně rozmístěnými výstupky po obou stranách. Výstupky jsou dvojího typu a liší se od sebe svou výškou. Jsou rozmístěny takovým způsobem, že proti vyšším výstupkům na jedné straně výztuže jsou postaveny nižší výstupky na straně druhé a proti nižším výstupkům na straně prvé jsou vyšší výstupky na straně druhé. Všechny výstupky jsou umístěny volně nad střední vrstvou a j ej ich boční stěny j sou navenek vypouklé.

Podstata technického řešení

Pružná podkladová výztuž podle tohoto řešení je vyrobena z pružného plastu anebó pryže a má dvě opačné strany. Vyznačuje se tím, že přinejmenším jedna z jejích protilehlých stran je alespoň částečně tvořena povrchem, který je přinejmenším zhruba vymezen jednoduchou a/nebo složitou goniometrickou sinusoidní a/nebo kosinusoidní funkcí, ták aby přinejmenším na části jedné z obou protilehlých stran byly výstupky a dutiny, přičemž výstupky pozvolna přecházejí do dutin a naopak.

Je výhodné, má-li alespoň část výstupků na přinejmenším jedné z obou protilehlých stran podobu vlnek a alespoň část dutin podobu žlábků, které se vzájemně střídají a tak tvoří vlnitý povrch.

Vlnky a žlábky jsou spolu vedeny jedny vedle druhých podél rovných a/nebo zakřivených čar.

Je také výhodné, má-li alespoň část výstupků přinejmenším na jedné z obou protilehlých stran podobu vypouklých výstupků a alespoň část dutin podobu jamek, přičemž každý vypouklý výstupek je obklopen čtyřmi sousedními jamkami a čtyřmi sousedícími povrchovými prvky ve tvaru sedla. Tyto čtyři jamky a čtyři povrchové prvky ve tvaru sedla jsou uspořádány střídavě. I každá jamka je obklopena čtyřmi sousedními vypouklými výstupky a čtyřmi sousedícími povrchovými prvky ve tvaru sedla, přičemž čtyři jamky a čtyři povrchové prvky ve tvaru sedla jsou uspořádány střídavě.

Řešení řeší problém pružné výztuže k podkládání především železničních kolejnic. Při projíždění železničního vagonu mění podkladová vložka podle tohoto řešení měkce a pružně svůj tvar, čímž účinně snižuje vibrace a pohlcuje otřesy přenášené kolem železničního vagonu na kolejnici ležící přímo na této výztuži. Pružná podkladová vložka podle tohoto technického řešení se vzhledem ke spodnímu povrchu kolejnice anebo k hornímu povrchu pražce neposouvá a nevyjíždí tedy z mezery mezi spodní částí kolejnice a pražcem. Tím je část pražce pod kolejnicí chráněna před opotřebováním v důsledku tření. Při stlačení pružné podkladové vložky nedochází v žádném jejím bodě ke koncentraci tlaků, výstupky jsou stlačovány měkce a plynule a postupně zaplňují prostor prohlubní.

Stručný přehled obrázků na výkresech

Na výkresu 1 je znázorněna první verze provedení pružné podkladové výztuže pod kolejnici podle tohoto řešení při pohledu shora.

Na výkresu 2 je znázorněn průřez výztuží podle výkresu 1, průřez je veden podél přímky A-A.

Také na výkresu 3 je axonometrické zobrazení první verze provedení podkladové výztuže.

Na výkresu 4 je jedna část druhé verze provedení podkladové výztuže při pohledu shora a druhá 50 část téhož provedení v řezu podle čáry D-D z výkresu 6.

Na výkresu 5 je znázorněn průřez výztuží ve druhé verzi jejího provedení z výkresu 4, průřez je veden podél přímky B-B.

-2CZ 13005 Ul

Na výkresu 6 je znázorněn průřez výztuží ve druhé verzi jejího provedení z výkresu 4, průřez je veden podél přímky C-C.

Na výkresu 7 je axonometrické zobrazení druhé verze provedení podkladové výztuže. ?

Na výkresu 8 je znázorněna třetí verze provedení pružné podkladové výztuže pod kolejnici podle tohoto řešení při pohledu shora s použitím výškových vrstevnic. Výkres zobrazuje povrch pružné výztuže, který má podobu složené goniometrické sinusoidní funkce.

Na výkresu 9 je znázorněn průřez výztuží ve třetí verzi jejího provedení z výkresu 6, průřez je veden podél přímky E-E.

Na výkresu 10 je axonometrické zobrazení třetí veze provedení podkladové výztuže.

Příklady provedení

V první verzi provedení pružné plastové podkladové výztuže je její horní plocha určena k podložení spodní části kolejnice. Povrch této horní plochy je tvořen jednoduchou goniometrickou sinusoidní funkcí. Taje dána pravoúhlými souřadnicemi podle rovnice z = a . sin x; y = b, kde a a b jsou číselné koeficienty, přičemž platí, že a se nerovná 0 a x, y, z jsou souřadnice pravoúhlého souřadnicového systému vytvořeného takovým způsobem, že souřadnicové osy x a y jsou souběžné se spodním povrchem kolejnice a osa z je vzhledem ke spodnímu povrchu kolejnice kolmá. Na horní ploše podkladové výztuže podle tohoto technického řešení jsou výstupky v podobě vlnekT a prohlubně v podobě žlábků 2. Tyto vlnky a žlábky jsou uspořádány střídavě a přecházejí pozvolna jedna v druhou, čímž vytvářejí zvlněný povrch. Vlnky i a žlábky 2'jsou vedeny souběžně jedna vedle druhé podél paralelních os. Spodní strana pružné podkladové výztuže, kterou je výztuž kladena na horní povrch podkladového stavebního článku, má plochý povrch.

Při projíždění železničního vagonu se podkladová výztuž mírně zdeformuje a tím dobře tlumí otřesy a pohlcuje vibrace přenášené koly vagonu na část kolejnice ležící přímo na této výztuži.

V první fázi deformování vlnek i dochází k jejich stlačení, k následnému postupnému rozšíření do stran a ke zmenšení prostoru žlábků 2. To má vzhledem k sinusoidnímu tvaru vlnek I a žlábků 2 při dynamickém zatížení výztuže za následek to, že prostor mezi povrchem vlnek 1 a spodní částí kolejnice je zaplněn beze zbytku. Tím je také výrazně snižováno opotřebování výztuže.

Při pokračujícím zdeformování výztuže jsou vlnky 4 stlačeny natolik, že prostor žlábků 2 je zcela vyplněn hmotou vlnek. V tomto okamžiku je povrch pružné podkladové výztuže zcela plochý a podstatně pevnější. K dalšímu zdeformování může dojít pouze při značném zvýšení zátěže. Proměnlivá pružnost výztuže snižuje opotřebování kolejnic v důsledku působení příčných sil v zatáčkách.

Druhá verze provedení pružné podkladové výztuže se od verze první liší v tom, že vlnky la a žlábky 2a mají podobu soustředných elips. V první fázi deformování vlnek la na horní ploše pružné podkladové výztuže podle tohoto technického řešení dochází k jejich mírnému stlačení, k následnému roztažení do stran a k vyplnění prostoru žlábků 2a hmotou vlnek. To má vzhledem k sinusoidnímu tvaru vlnek la a žlábků 2a za následek to, že nedochází k posouvání horního povrchu pružné podkladové výztuže vzhledem ke spodní části kolejnice. Protože vlnky la a žlábky 2a mají podobu soustředných elips, je pevnost pružné podkladové výztuže v jednotlivých částech svého povrchu odlišná.

Jsou možná i taková provedení pružné podkladové výztuže, které kromě jednoho rysu obsahují všechny podstatné znaky uvedené první i druhé verze. Obzvláště vlnky a žlábky jsou v těchto dalších provedeních vedeny jedny vedle druhých částečně podél přímých čar a částečně podél

-3 CZ 13005 Ul křivek, přičemž vzdálenost mezi vlnkami a žlábky zůstává stejná. V jiných provedeních se vlnky a žlábky vzájemně přibližují a/nebo vzdalují.

Ve třetí verzi provedení pružné plastové podkladové výztuže je její horní plocha určena k podložení spodní části kolejnice. Povrch této horní plochy je tvořen složenou goniometrickou sinusoidní funkcí. Ta je dána pravoúhlými souřadnicemi podle rovnice z = a . šin x + b . sin y, kde a a b jsou číselné koeficienty, přičemž platí, že a se nerovná 0, b se nerovná 0 a x, y, z jsou souřadnice pravoúhlého souřadnicového systému vytvořeného takovým způsobem, že souřadnicové osy x a y jsou souběžné se spodním povrchem kolejnice a osa z je vzhledem ke spodnímu ío povrchu kolejnice kolmá. Na horní ploše podkladové výztuže podle tohoto technického řešení jsou vypouklé výstupky 3 a prohlubně v podobě jamek 4. Každý vypouklý výstupek 3 je obklopen 4 sousedícími jamkami 5 a podobně čtyřmi povrchovými prvky ve tvaru sedla 5. Stejně tak každá jamka 4 je obklopena čtyřmi sousedícími vypouklými výstupky 3 a čtyřmi povrchovými prvky ve tvaru sedla 5. Spodní strana pružné podkladové výztuže, kterou je výztuž kladena na horní povrch podkladového stavebního článku, má plochý povrch.

Při projíždění železničního vagonu se podkladová výztuž deformuje takovým způsobem, že dojde ke stlačení vypouklých výstupků 3 na horní straně výztuže, takže jejich hmota se rozšíří do stran a zaplní postupně jamky 4 na téže straně výztuže. To má vzhledem k sinusoidnímu tvaru vypouklých výstupků 3 a jamek 4 při dynamickém zatížení výztuže za následek to, že prostor mezi povrchem vypouklých výstupků 3 a spodní částí kolejnice je zaplněn beze zbytku. Tím je také výrazně snižováno opotřebování výztuže.

Při pokračujícím zdeformování výztuže jsou vypouklé výstupky 3 stlačeny natolik, že prostor jamek 4 je zcela vyplněn hmotou výstupků. Od tohoto okamžiku je povrch pružné podkladové výztuže zcela plochý a podstatně pevnější. K dalšímu zdeformování může dojít pouze při značném zvýšení zátěže. Proměnlivá pružnost výztuže snižuje opotřebování kolejnic v důsledku působení příčných sil v zatáčkách.

Jsou možná i taková provedení pružné podkladové výztuže, kdy jsou na témže povrchu výztuže spolu použity povrchové prvky vytvořené jak jednoduchou tak i složenou goniometrickou sinusoidou a/nebo kosinusoidou.

Jsou možná i taková provedení pružné podkladové výztuže podle tohoto řešení, kdy jsou obě opačné strany výztuže tvořeny jednoduchými a/nebo složenými goniometrickými sinusoidními a/nebo kosinusoidními funkcemi, které jsou charakterizovány stejnými parametry, anebo které mají odlišnou periodu a/nebo amplitudu a/nebo posun fáze o určitý úhel. Je výhodné, je-li sinusoidní anebo kosinusoidní funkce vymezující horní část pružné výztuže charakterizována menší periodou a menší amplitudou než sinusoidní anebo kosinusoidní funkce, které vymezují spodní část výztuže. .

Jsou možná i taková provedení pružné podkladové výztuže podle tohoto řešení, kdy je povrch na jedné straně výztuže (anebo povrchy na obou opačných stranách) zhruba tvořen jednoduchými a/nebo složenými goniometrickými sinusoidními a/nebo kosinusoidními funkcemi.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Pružná podkladová výztuž pod kolejnice vyrobená z pružného plastu anebo gumy, vyznačující se tím, že alespoň jedna z obou protilehlých stran má podobu povrchu, který je přinejmenším částečně tvořen jednoduchou a/nebo složenou goniometrickou sinusoidní

   55 a/nebo kosinusoidní funkcí, tak aby přinejmenším na části jedné z obou protilehlých stran

   -4CZ 13005 Ul podkladové výztuže byly výstupky a prohlubně, které jsou uspořádány střídavě, přičemž výstupky pozvolna přecházejí v prohlubně a naopak.

   i
2. 2. Pružná podkladová výztuž pod kolejnice podle nároku 1, vyznačující septim, že

   5 alespoň na jedné z obou protilehlých stran má přinejmenším část všech výstupků podobu vlnek (1, la) a přinejmenším část všech prohlubní podobu žlábků (2, 2a), přičemž vlnky (1, la) a žlábky (2, 2a) j sou uspořádány střídavě a vytvářej í vlnitý povrch.
3. 3. Pružná podkladová výztuž pod kolejnice podle nároku 2, vyznačující se tím, že i o vlnky (1, 1 a) a žlábky (2,2a) běží jedny vedle druhých podél přímých čar a/nebo křivek.
4. 4. Pružná podkladová výztuž pod kolejnice podle nároku 1, vyznačující se tím, že na jedné z obou protilehlých stran má alespoň část výstupků podobu vypouklých výstupků (3) a alespoň část prohlubní podobu jamek (4), přičemž každý vypouklý výstupek (3) je obklopen

   15 čtyřmi sousedními jamkami (4) a čtyřmi povrchovými prvky ve tvaru sedla (5), tyto čtyři jamky (4) a čtyři povrchové prvky ve tvaru sedla (5) jsou uspořádány střídavě, také každá jamka (4) je obklopena čtyřmi sousedními vypouklými výstupky (3) a čtyřmi povrchovými prvky ve tvaru sedla (5), tyto čtyři vypouklé výstupky (3) a čtyři povrchové prvky ve tvaru sedla (5) jsou uspořádány střídavě.