Как соединить рельс и шпалу?

Привет, АЭСЗшники!

Михайло Орехов — так зовут меня, это «Депо Шушары», и сегодня мы шуршим и шубуршим над вопросом — а как соединить рельсы со шпалами, дабы получить рельсо-шпальную решётку (РЩР)? И начнём мы наше шуршание и шубуршание с того, что определимся с терминами. На большой и весьма широкой колее принято различать два вида скрепления — стыковые и промежуточные.

Стыковые скрепления соединяют рельсы в непрерывную нить. Места соединения называют рельсовыми стыками и о них мы поговорим в одном из следующих видео. А вот промежуточными скреплениями называют соединения рельса со шпалой.

На широкой колее, в зависимости от того из какого материала сделана шпала, а рельс там всегда металлический, выбирается и способ промежуточного соединения. Давайте их сейчас и рассмотрим, в целях повышения общего кругозора, разумеется)

Вариант №1 — костыль.

Классика железной дороги, которая появилась на свет благодаря американцу Роберту Стивенсу. Именно он придумал в 1830 году рельс оригинального профиля в виде перевёрнутой буквы Т, а для его крепежа предложил гвоздь со смещённой на одну сторону головкой. Когда костыль забивается в шпалу его головка крепко прижимает к ней рельс. Настолько крепко, что лет десять может работать без ремонта или подбивки.

Для разных условий изготавливаются и разные костыли. Например, костыли с сечением 14х14 мм и длиной 130 мм служат для крепления внутризаводских и крановых рельсов. Костыль сечением 16х16 мм и длиной 165 мм применяют для крепления рельсов Р43, Р50, Р65. Костыль сечением 16х16 мм и длиной 230 мм применяют на путях средняя скорость на которых больше 100 км/ч.

Монтаж данного изделия прост — поставил и забил) Можно вручную молотком путевЫм костыльным Хотя можно и путЁвым забить) Или специальным электропневматическим костылезабивщиком.

И хотя конструкция костыля проста и лаконична, монтаж требует только наличия физической силы, а обслуживание включает в себя периодическую подбивку, есть у костыля один недостаток. Хотя, если говорить правильно, это не недостаток самого костыля, это физические процессы, которые протекают при прохождении состава.

Изобразим диаграмму передачи сил при прохождении поезда. На лежащий путь действуют сила смещения в сторону движения и сила тяжести от веса вагона. И если первая нам сейчас не так интересна, то на второй остановимся более подробно. Итак, поезд проходит участок пути и на нём возникают следующие вертикальные силы — в момент прохождения подвижного состава вектор направлен вниз. А после прохождения, из-за упругости рельса, который помявшись стремится принять первоначальное положение, вверх.

Именно чередование этих сил приводит к тому, что костыль расшатывается и начинает вылезать из шпалы. В следствии чего рельс теряет требуемую жёсткость крепления со шпалой и возникает необходимость в его подбивке. Дабы избежать данного недостатка был придуман костыль в виде большого шурупа.

В этом варианте крепление рельса к шпале получилось достаточно хорошим — шуруп, благодаря ввинчиванию в тело шпалы держит вибрационные нагрузки на порядок лучше гладкого гвоздя.

С появлением шпал из бетона стали появляться и специальные конструкции промежуточных скреплений. Вот, например, рельсовое скрепление КБ-65 (клеммно-болтовое). Оно состоит из 21 элемента, имеет резьбовые элементы, а это предполагает, что гайку надо наживлять вручную, плюс, резьбы надо периодически смазывать, а гайки подтягивать.

Конечно, данное положение нужно было устранять и появились подпружиненные скрепления, такие как ЖБР 65. (железо-бетонное рельсовое) В них элементов гораздо меньше, всего 16 штук, применено шурупно-дюбельное крепление, а благодаря подпружиненому удерживающему элементу значительно улучшилось натяжение узла и уменьшилось влияние чередования векторных сил.

Дальнейшим развитием данного узла стало создание анкерно-рельсовое скрепление АРС-4. В нём анкерный болт уже изначально намертво заделан в шпалу, а количество элементов снижено до 9, если не считать вмоноличенный анкер.

 

О продвинутости данного вида скрепления говорит то, что оно позволяет обеспечивать жёсткость прижатия рельса к шпале в течении 50 лет. Это по сравнению с 10 годами у костыля, ощутимый такой прогресс, не правда ли)

Конечно, я назвал далеко не все виды скреплений, но основные перечислил. А теперь давайте вернёмся в свои пенаты и подумаем — чем будем скреплять рельсы со шпалами мы?

Понятно, что опыт широкой колеи нам не подходит. Просто по тому, что на ДачЖелДоре не применяется рельс типа Виньоля. Соответственно костыли сразу идут мимо. Изготавливать скрепление на подобии КБ или ЖБР нам тоже нет смысла — 21 деталь на один элемент, а на шпале их 2… Это за гранью временно-экономических ресурсов энтузиаста дачжелдора)))

Второй фактор — на ДачЖелДоре рельс может быть деревянным, как мы об этом уже знаем) Плюс к этому и шпала может быть металлической. А при таком выборе исходных для скрепления материалов полёт фантазии может быть весьма высок)

Начнём с классики — рельс из дерева, шпала из дерева. Вариант №1 или «экологичный», можно сказать)

Варианты соединений:

1. Пропиленный в шпале паз. Да-да, есть такой вариант у наших западных коллег)

 

Подходит, кстати, и для металлического рельса. Но! Если вы решитесь делать такой вариант обратите особое внимание на соосность пазов. Лучшим вариантом изготовления, в данном случае, будет закрепить заготовки шпал и в один проход фрезером по направляющей сделать паз. В противном случае ваша колея может гулять.

2. Саморез или гвоздь с тыльной стороны шпалы. Вариант «так себе» из-за действующих на путь от колёс подвижного состава векторов сил. А они стремятся путь раздвинуть и, соответственно, рельс надо с внешней стороны чем-то подпереть.

Данной подпоркой могут быть бруски, усиленные уголки и прочие прочные элементы.

Что касается применения для фиксации клея, то не забывайте, что ваша дорога эксплуатируется на улице и далеко не каждый клей может выдержать эту эксплуатацию. Плюс, значительно увеличивается время на изготовление рельсо-шпальной решётки.

Продолжаем полёт скрепительной мысли и берём рельс из железа, а шпалу из дерева:

Вариант №2. Если профиль рельса уголок или швеллер. То мы можем применить саморезы с широкой шляпкой или простые. Но подложить под их головку шайбы и желательно пошире (кузовные или Вайд).

Опять же особое внимание уделяем внешней стороне рельса, ибо туда придёт максимальная нагрузка от сдвига.

В качестве примера приведу фото скрепления рельса из швеллера к деревянной шпале посредством самореза и специальной квадратной шайбы с разной толщиной сторон.

Вариант №3. Если профиль рельса профильная труба или толстая полоса, то лучшим решением будет приварить к нашему рельсу переходную крепёжную подкладку с насверленными в ней отверстиями.

На Осьми Вершковой я применяю вот такие подкладки, которые привариваю к рельсу с определённым шагом. В подкладке сделаны два отверстия. Обращу внимание на то, что они смещены относительно центра. Это сделано для предотвращения растрескивания шпалы во время закручивания саморезов.

Есть вариант использовать два уголка с двух сторон рельса. На мой взгляд более трудоёмкий, нежели приварная подкладка, но имеющий право на жизнь.

Вот, например, как сделано такое скрепление на Междуреченской микроколейной железной дороге — с двух сторон саморезами привёрнуты два уголка. Обращу внимание, что внешний уголок значительно больше внутреннего

Вариант №4. Если рельс из металла и шпала из металла.

Тут лучшим решением соединить одно с другим будет сварка, однозначно)

Причём, в некоторых случаях шпала, выполненная из полосы, может быть и соединительной подкладкой при монтаже на деревянные шпалы. Вот, к примеру, мой экстра лёгкий путь. Его шпалы сделаны как раз из полосы. Но если возникнет необходимость я могу привернуть эти «шпалы» к деревянным шпалам)

Вариант №5. Рельс из металла, а шпала из бетона.

Тут лучшим вариантом будет приварка металлической подкладки, а соединение шурупно-дюбельное. Дюбеля лучше использовать пластиковые, ибо они не боятся сырости и не рассыхаются, как это происходит с деревянными пробками.

Подводя итог вышесказанному хочу отметить. Что наиболее функциональным способом скрепления является приварка металлической подкладки с рассверленными в ней предварительно отверстиями.

А пока вы осмысливаете всё вышесказанное я пойду готовить ответ на вопрос, который вызывает наибольшие споры и непонимания в рядах ДачЖелДора — а нужно ли делать подуклонку рельса при сборке рельсо-шпальной решётки?

Заходите в «Депо Шушары», пошуршим и пошубуршим. Пока)