Железнодорожные зажимы — это эластичные крепежные элементы, удерживающие подошву рельса на опорной плите или шпале. Зажим работает за счет упругой деформации: он прижимается к плечу или зажимается на подошве рельса, а его пружинное действие создает силу зажима, нагрузку на носок, которая противодействует подъему рельса и боковому движению, одновременно обеспечивая контролируемое вертикальное отклонение. Зажимы изготавливаются из высокоуглеродистой пружинной стали, обычно 60Si2MnA или 55SiCr в китайской практике, закаливаются и отпускаются до твердости около 42–50 HRC и рассчитаны на миллионы циклов нагрузки.
Где используются железнодорожные зажимы
Магистральные линии с балластом: зажимы и эластичные крепления удерживают рельс на бетонных или деревянных шпалах и являются стандартным решением на современных линиях.
Безбалластный высокоскоростной-гусеничный путь: на плитном пути основным упругим элементом являются зажимы; система должна поддерживать нагрузку на носок при очень высокочастотном возбуждении.
Стрелочные переводы и стрелочные переводы: перекрестные панели требуют высокой устойчивости зажима из-за больших динамических нагрузок и необходимости точно удерживать рельсы стрелочных переводов.
Мосты и туннели: эластичные крепления поглощают вибрации, которые в противном случае передавались бы на конструкцию, и позволяют рельсам перемещаться в пределах зон расширения моста.
Системы городского метро и трамвая: зажимы в сочетании с упругими подушками снижают-наземный шум и вибрацию в туннелях и-населенных пунктах.
Тяжелые-коридоры: системы зажимов с высоким усилием зажима удерживают рельс от высоких продольных и поперечных сил при больших нагрузках на ось.
Как зажимы работают с системой крепления
Полное эластичное крепление состоит из зажима, буртика или вставки, залитого в шпалу, прокладки между рельсом и шпалой и обычно изоляторов между зажимом и рельсом. Когда зажим вводится в исходное положение, он упруго отклоняется и создает нагрузку на носок, которая прижимает рельс к подушке. Правильная установка имеет значение: чрезмерная-езда увеличивает напряжение, превышающее расчетное значение, а недостаточная-езда приводит к тому, что зажим ослабляется, и рельс может раскачиваться под движением транспорта. Зажимы рассчитаны на определенный диапазон нагрузки на носок, обычно 9-12 кН для стандартного эластичного зажима и выше для систем тяжелых перевозок. При установке нагрузку на носок следует проверять с помощью калиброванного манометра.
Типы зажимов по геометрии
Зажимы обычно характеризуются их геометрией: зажимы в форме e-(семейство зажимов e-), зажимы в форме омеги-с центральной аркой и двух-витковые или многовитковые-проволочные зажимы. Геометрия определяет диапазон отклонения, нагрузку на носок и усталостные характеристики. Выбор зависит от-системы: каждая система крепления разработана с учетом определенной формы зажима, формы плеча и набора изоляторов, поэтому смешивание семейств зажимов в одной системе не рекомендуется.
Когда клипы не являются лучшим выбором
На второстепенных деревянных-шпальных линиях с низкими скоростями и слабым движением рельсовые шипы (собачьи шипы) остаются обычным явлением, поскольку они дешевы и быстро устанавливаются. Шипы жесткие: они не обеспечивают эластичного зажима и гашения вибраций, которые предлагают зажимы, и не могут выдерживать определенную нагрузку на носок, поэтому современная основная практика заключается в перемещении таких строп на эластичные крепления там, где этого требует движение. В соединениях рельсов также обычно используются болты накладок, а не зажимы; зажимы крепят рельс к его опоре, а не соединяют рельсы.
Точки выбора для покупателей
Сначала проверьте профиль рельса: зажим и плечо должны соответствовать ширине подошвы рельса конкретного профиля (например, 60 кг/м, UIC54, 115RE). Затем подтвердите тип системы крепления и шпалу или плиту, на которой она будет установлена, поскольку геометрия уступов различается в зависимости от системы. Проверьте марку стали зажима, его термическую обработку и покрытие: зажимы обычно поставляются с системой защиты от коррозии, подходящей для условий площадки, а для прибрежных линий следует указать устойчивость к солевому туману. Наконец, запросите данные испытаний на усталость: зажимы должны выдерживать указанное количество циклов нагрузки, не теряя при этом нагрузку, превышающую допустимую нагрузку на пятку в соответствии с применимыми стандартами систем крепления.
Часто задаваемые вопросы
Чем отличается железнодорожный зажим от рельсового шипа?
Зажим представляет собой упругий пружинный компонент, который удерживает рельс с контролируемой силой зажима и поглощает вибрацию; шип – жесткое крепление, вбитое в шпалу. Зажимы многоразовые и обеспечивают лучшую фиксацию при высоких-скоростных и тяжелых-трафиках.
Из каких материалов изготавливают железнодорожные зажимы?
Высоко-углеродистая пружинная сталь, такая как 60Si2MnA или 55SiCr, закаленная и отпущенная до твердости примерно 42–50 HRC, с защитой от коррозии. Для агрессивных сред доступны зажимы из нержавеющей стали или с покрытием.
Что такое нагрузка на пальцы ног и почему она имеет значение?
Нагрузка на носок — это вертикальная сила зажима, которую зажим оказывает на основание рельса. Если он слишком низкий, рельс поднимается и качается под движением транспорта; если слишком высоко, подушка и шпала будут перегружены. Каждая система крепления определяет диапазон нагрузки на пятку, которого должна достичь установка.
Как часто нужно менять клипсы?
При правильном монтаже клипсы служат весь срок службы системы крепления, обычно 15-20 лет. Замена обусловлена усталостью, коррозией или потерей нагрузки на сцепку, поэтому периодическая проверка с помощью измерителя нагрузки на сцепку является частью технического обслуживания пути.
Можно ли использовать один и тот же зажим на разных профилях рельсов?
Нет. Зажим, изолятор и буртик подбираются под размеры подошвы рельса конкретного профиля. Зажим, предназначенный для UIC60, не будет правильно удерживать рельс массой 50 кг/м.
Отличаются ли зажимы, используемые на высокоскоростных-линиях, от обычных?
Используются одни и те же семейства зажимов, но для высокоскоростных безбалластных-систем требуются более жесткие производственные допуски, более высокие усталостные характеристики и более строгий контроль нагрузки на пятку, поскольку частоты вибрации и ускорения намного выше, чем у обычных линий.