PL216666B1 - Podszynowa przekładka amortyzująca - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest podszynowa przekładka amortyzująca, przeznaczona do stosowania jako tłumik drgań kolejowych szyn trakcyjnych.

Tor trakcyjny jest elementem prowadzącym i nośnym drogi, na który składają się dwa równoległe ciągi szyn osadzonych na podkładach. W celu amortyzacji drgań występujących podczas przejazdu pociągów, pomiędzy podkłady i szyny wprowadza się przekładki amortyzujące.

Znane przekładki mają najczęściej postać symetrycznej prostokątnej płytki z elastycznego tworzywa sztucznego, przy czym górna, stykająca się ze stopką szyny powierzchnia przekładki, tzw. stycznia górna, jest płaska, natomiast jej dolna, opierająca się na podkładzie powierzchnia jest przestrzennie ukształtowana.

Istota poszczególnych odmian znanych przekładek sprowadza się najczęściej do odmiennych ukształtowań dolnej styczni płytki.

Znane są z polskiego opisu patentowego nr 182 966 trzy odmiany przekładek amortyzujących. W pierwszej z odmian ukształtowanie styczni stanowią półcylindryczne, równoległe do krawędzi płytki wypusty, których połączone powierzchnie tworzą ciągło-falistą powierzchnię amortyzującą. W kolejnej odmianie ukształtowanie ma postać półtorusowych, wzajemnie koncentrycznych wypukłości i wgłębień, które w przekrojach poprzecznych mają faliste profile.

Z kolei w trzeciej odmianie ukształtowanie stanowią połączone ze sobą faliście i pokrywające całe zagłębienie czasze.

Następna, znana z amerykańskiego opisu patentowego nr US 5,203,502 przekładka ma zagłębienie w postaci trzech równoległych zygzakowatych bruzd.

Kolejna, przedstawiona w zgłoszeniu patentowym nr P-376826 przekładka ma wklęsłe wgłębienia o różnych profilach geometrycznych, np. w kształcie elipsy, przy czym ich powierzchnia, głębokość, objętość i wzajemna odległość ulegają zwiększeniu w kierunku środka przekładki.

Inna, ujawniona w opisie zgłoszeniowym polskiego wzoru użytkowego nr W-115442 przekładka ma ukształtowane równoległe i ciągłe rzędy występów o zróżnicowanej wysokości, przy czym każdy występ ma cylindryczną powierzchnię górną, ograniczoną dwiema skośnymi powierzchniami bocznymi.

Analizując znany stan techniki można zauważyć, że początkowo przekładki miały bardzo gęsto i geometrycznie jednolicie ukształtowane zagłębienie, co skutkowało zbyt dużym zużyciem materiału i wysokimi kosztami technologicznymi przy jednocześnie niewielkim efekcie eksploatacyjnym.

W następnych odmianach, kiedy okazało się, że podczas obciążeń trakcyjnych tylko niektóre, wydzielone powierzchnie podkładki przenoszą obciążenia dynamiczne, pojawiła się tendencja do takiego ukształtowania, by zagłębienie wypełnić tylko w części, np. rzędami równoległych wypustów. W tym przypadku oszczędność materiału była już znacząca, natomiast wzrost efektu eksploatacyjnego nieznaczny.

Zadania stawiane obecnie stosowanym przekładkom, uwzględniając znaczny wzrost średniej prędkości pojazdów szynowych, zwłaszcza pociągów ekspresowych poruszających się z prędkościami powyżej 200 km/h, to skuteczne pochłanianie energii drgań i wstrząsów, zwiększona stabilizacja kołysania pojazdu, maksymalne ograniczenie siły odśrodkowej występującej podczas jazdy na łukach torów, a także poprawa izolacji elektrycznej pojazdu względem podtorza.

Podczas prób sprostania powyższym wymogom, wychodząc przy tym z założenia, że rozkład naprężeń trakcyjnych oddziałujący na przekładkę jest wielokierunkowy, nieoczekiwanie okazało się, że przekładka, której istota została poniżej przedstawiona, w zasadniczy sposób spełnia powyższe oczekiwania.

Istota przekładki według wynalazku, mającej postać płytki o zasadniczo równoległych krawędziach z przestrzennie ukształtowanym i otoczonym płaskim prostokątnym obrzeżem zagłębieniem na jednej ze styczni, polega na tym, że każdy z wypustów, w rzędach równoległych do jednej z krawędzi płytki, stanowi szeregowy ciąg półwałków i ma zasadniczo sinusoidalny profil przekroju wzdłużnego, natomiast wypusty w nieciągłych rzędach prostopadłych stanowią półbaryłki, które są ograniczone czterema w przybliżeniu pionowymi płaszczyznami, przy czym najniżej usytuowane punkty poszczególnych wypustów leżą nie niżej niż w płaszczyźnie styku z podkładem szyny, w tzw. styczni dolnej, w rzędach równoległych do jednej z krawędzi płytki.

Korzystnym jest, gdy półwałki są ograniczone skośnymi, przebiegającymi symetrycznie powierzchniami bocznymi.

PL 216 666 B1

Korzystnym jest także gdy podstawy półwałków w poszczególnych rzędach mają profile symetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków osi symetrii płytki.

Następnie korzystnym jest gdy podstawy półbaryłek w poszczególnych rzędach mają profile niesymetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku do osi symetrii płytki, prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków, natomiast szerokość poszczególnych rzędów półbaryłek zmniejsza się obustronnie ku drugiej osi symetrii płytki.

Dalej korzystnym jest gdy wysokości poszczególnych rzędów półbaryłek są jednakowe, natomiast wysokości poszczególnych rzędów półwałków obustronnie do środka maleją, przy czym wysokość rzędów półbaryłek jest równa głębokości zagłębienia w styczni i większa od promieni największych półwałków.

Korzystnym jest również gdy przekroje prostopadłe wzdłużne poszczególnych półbaryłek i prostopadłe poprzeczne odpowiadających im półwałków są usytuowane w tej samej płaszczyźnie.

Następnie korzystnym jest gdy przekroje prostopadłe wzdłużne poszczególnych półbaryłek i prostopadłe poprzeczne odpowiadających im półwałków są wzajemnie przesunięte.

Dalej korzystnym jest gdy stycznia górna oraz wypusty od strony styczni dolnej mają korzystnie mikroporowatą, antypoślizgową strukturę.

Ponadto korzystnym jest gdy stycznia górna ma wyprowadzony w obszarze pomiędzy łapkami oporowymi wklęsły skos wzmacniający.

Wskutek zastosowania struktury krzyżowej ukształtowania przekładki, przy jednoczesnym zróżnicowaniu geometrycznym i parametrycznym ukształtowanych w postaci półwałków i półbaryłek elementów, uzyskano zdecydowaną poprawę parametrów eksploatacyjnych przekładki. Pod wpływem dynamicznego obciążania trakcyjnego większe półwałki ulegają ściskaniu, a następnie zgniataniu, zaś po osiągnięciu poziomu mniejszych półwałków, konstrukcja staje się sztywna, a wskutek tego bardziej odporna na dalsze obciążenia zgniatające. Także na łukach szyn, dzięki ukształtowanym w poprzeczne rzędy półbaryłkom, oddziaływanie sił zgniatających, występujących na skutek wychylania się główki szyny, ulega znaczącemu ograniczeniu.

Biorąc pod uwagę nieskomplikowaną technologię produkcji nowych przekładek, a przy tym znaczną poprawę komfortu i bezpieczeństwa jazdy transportu kolejowego, w podsumowaniu można stwierdzić, że sumaryczny efekt eksploatycyjno-ekonomiczny ze stosowania przedstawionego wynalazku jest niepodważalny.

Wynalazek zostanie przybliżony na podstawie przykładowych wykonań pokazanych na rysunku, którego poszczególne figury przedstawiają:

- fig. 1 - pierwszą odmianę przekładki w widoku z góry;

- fig. 2 i 3 - przekroje poprzeczne przekładki, równolegle do pierwszej pary jej krawędzi;

- fig. 4 i 5 - przekroje poprzeczne przekładki, równolegle do drugiej pary jej krawędzi;

- fig. 6 - drugą odmianę przekładki w widoku z góry;

- fig. 7 i 8 - przekroje poprzeczne drugiej przekładki, równolegle do pierwszej pary jej krawędzi;

- fig. 9 i 10 - przekroje poprzeczne drugiej przekładki, równolegle do drugiej pary jej krawędzi.

Przekładka, wytłoczona z tworzywa elastomerowego o dużej oporności elektrycznej, ma postać płytki 1 z przestrzennie ukształtowanym i otoczonym płaskim prostokątnym obrzeżem zagłębieniem na jednej ze styczni.

W zagłębieniu płytki 1 są ukształtowane krzyżujące się rzędy półbaryłek 3 i półwałków 2, przy czym osie podłużne rzędów półbaryłek 3 są równoległe do tej krawędzi płytki 1, z której są wyprowadzone łapki oporowe przekładki. Obydwie stycznie przekładki, nieukształtowana od strony stopki sz yny i ukształtowana, od strony podkładu, mają mikroporowatą, antypoślizgową strukturę, przy czym najwyższe punkty styku występów po stronie ukształtowanej mają zryflowaną warstwę styku na grubości 1,1 mm, a ponadto stycznia przestrzennie nieukształtowana ma wyprowadzony w obszarze pomiędzy łapkami oporowymi wklęsły skos wzmacniający 4.

W rzędach równoległych do jednej z krawędzi płytki 1, każdy z wypustów stanowi szeregowy ciąg półwałków 2 i ma zasadniczo sinusoidalny profil przekroju wzdłużnego. Półwałki 2 są ograniczone skośnymi, przebiegającymi symetrycznie powierzchniami bocznymi, zaś ich podstawy w poszczegó lnych rzędach mają profile symetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków 2 osi symetrii płytki 1.

Z kolei wypusty w nieciągłych rzędach prostopadłych stanowią półbaryłki 3, które są ograniczone czterema w przybliżeniu pionowymi płaszczyznami. Podstawy półbaryłek 3 w poszczególnych rzę4

PL 216 666 B1 dach mają profile niesymetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku do osi symetrii płytki 1, prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków 2, natomiast szerokość poszczególnych rzędów półbaryłek 3 zmniejsza się obustronnie ku drugiej osi symetrii płytki 1.

Wysokości poszczególnych rzędów półbaryłek 3 są jednakowe, natomiast wysokości poszczególnych rzędów półwałków 2 obustronnie do środka maleją, przy czym wysokość rzędów półbaryłek 3 jest równa głębokości zagłębienia w styczni i większa od promieni największych półwałków 2.

Przekładkę przedstawiono w dwóch odmianach, według których przekroje prostopadłe wzdłużne poszczególnych półbaryłek 3 i prostopadłe poprzeczne odpowiadających im półwałków 2 są albo usytuowane w tej samej płaszczyźnie albo wzajemnie przesunięte.

Zadaniem przekładki podszynowej jest zarówno elektryczna jak i dynamiczna izolacja stopki szyny od podkładu kolejowego podczas ruchu pociągów, przy czym parametry izolacji elektrycznej zależą od zastosowanego materiału, natomiast parametry izolacji dynamicznej zależą nie tylko od materiału, lecz także od jego ukształtowania. Obciążenia dynamiczne oddziaływujące na podkładkę są co najmniej dwojakiego rodzaju: obciążenia na prostych odcinkach szyn oraz na ich łukach. W proponowanym rozwiązaniu, dzięki krzyżowej strukturze opartej na podkładzie kolejowym styczni, każde z tych obciążeń jest amortyzowane przez odpowiednie, różnie ukształtowane rzędy wypustów: półwałków dla obciążeń pionowych na prostych odcinkach szyn i półbaryłek na łukach szyn. Ponadto, dzięki obustronnie do środka podkładki malejącym parametrom poszczególnych rzędów półwałków i półbaryłek, podczas obciążania podkładki występuje nie tylko amortyzacja i tłumienie drgań wywoływanych przejazdem pociągów, lecz także - odpowiednio do wzrostu sił zgniatających - następuje wzrost sztywności przekładki.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Podszynowa przekładka amortyzująca, wytłoczona z tworzywa sztucznego korzystnie o dużej oporności elektrycznej, w postaci prostokątnej płytki, której stykająca się ze stopką szyny powierzchnia przekładki, tzw. stycznia górna, jest płaska, natomiast od spodu płytka ma otoczone płaskim prostokątnym obrzeżem wybranie, które jest ukształtowane w postaci równoległych do poszczególnych krawędzi płytki krzyżujących się rzędów wypustów o zróżnicowanej strukturze geometrycznej, znamienna tym, że każdy z wypustów, w ciągłych rzędach równoległych do jednej z krawędzi płytki (1), stanowi szeregowy ciąg półwałków (2) i ma zasadniczo sinusoidalny profil przekroju wzdłużnego, natomiast wypusty w nieciągłych rzędach prostopadłych stanowią półbaryłki (3), które są ograniczone czterema w przybliżeniu pionowymi płaszczyznami, przy czym najniżej usytuowane punkty co najmniej części półwałków (2) leżą w płaszczyźnie styku z podkładem szyny, tzw. styczni dolnej, w rzędach równoległych do jednej z krawędzi płytki (1).
2. 2. Podszynowa przekładka według zastrz. 1, znamienna tym, że półwałki (2) są ograniczone skośnymi, przebiegającymi symetrycznie powierzchniami bocznymi.
3. 3. Podszynowa przekładka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że podstawy półwałków (2) w poszczególnych rzędach mają profile symetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków (2) osi symetrii płytki (1).
4. 4. Podszynowa przekładka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że podstawy półbaryłek (3) w poszczególnych rzędach mają profile niesymetrycznych trapezów o podstawach obustronnie zmniejszających się w kierunku do osi symetrii płytki (1), prostopadłej do osi poszczególnych rzędów półwałków (2), natomiast szerokość poszczególnych rzędów półbaryłek (3) zmniejsza się obustronnie ku drugiej osi symetrii płytki (1).
5. 5. Podszynowa przekładka według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienna tym, że wysokości poszczególnych rzędów półbaryłek (3) są jednakowe, natomiast wysokości poszczególnych rzędów półwałków (2) obustronnie do środka maleją, przy czym wysokość rzędów półbaryłek (3) jest równa głębokości zagłębienia w styczni i większa od promieni największych półwałków (2).
6. 6. Podszynowa przekładka według zastrz. 5, znamienna tym, że przekroje prostopadłe wzdłużne poszczególnych półbaryłek (3) i prostopadłe poprzeczne odpowiadających im półwałków (2) są usytuowane w tej samej płaszczyźn ie .

   PL 216 666 B1
7. 7. Podszynowa przekładka według zastrz. 5, znamienna tym, że przekroje prostopadłe wzdłużne poszczególnych półbaryłek (3) i prostopadłe poprzeczne odpowiadających im półwałków (2) są wzajemnie przesunięte.
8. 8. Podszynowa przekładka według jednego z zastrz. 1 do 7, znamienna tym, że stycznia górna oraz wypusty od strony styczni dolnej mają korzystnie mikroporowatą, antypoślizgową strukturę.
9. 9. Podszynowa przekładka według jednego z zastrz. 1 do 8, znamienna tym, że stycznia górna ma wyprowadzony w obszarze pomiędzy łapkami oporowymi wklęsły skos wzmacniający (4).