Максим Александрович Карюкин – доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство»
Новосибирск
Maxim A. Karyukin – Associate Professor of the Track and Track Facilities Department
Novosibirsk
Дмитрий Валерьевич Величко – доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство», кандидат технических наук, доцент
Новосибирск
Dmitriy V. Velichko– Associate Professor of the Track and Track Facilities Department, Candidate of Engineering, Associate Professor
Novosibirsk
Основными современными промежуточными рельсовыми скреплениями на железнодорожных путях ОАО «РЖД» являются скрепления с упругими прутковыми клеммами. Конструкция данных скреплений, в том числе самих упругих прутковых клемм, продолжает постоянно развиваться. Одним из главных недостатков в-образных упругих клемм является неэффективное распределение монтажного усилия: на прижатие подошвы рельса направлено около половины от прикладываемого на болт (прикрепитель) усилия. В качестве перспективной конструкции упругой прутковой клеммы для промежуточных рельсовых скреплений рассмотрена клемма в виде пружины кручения (или витковая клемма), главным преимуществом которой является более удачная схема распределения прижимного усилия. В статье приведены результаты многовариантного моделирования геометрических параметров витковых клемм (42 шт.) с анализом их напряженно-деформированного состояния. Расчеты проведены с использованием программно-вычислительных комплексов SolidWorks и Ansys Workbanch. В результате расчетов многовариантных моделей выполнен анализ напряженно-деформированного состояния витковой клеммы и определены степени влияния интервалов варьирования геометрических параметров клеммы: шага витка клеммы (17–30 мм); диаметра прутка клеммы (12–20 мм); числа витков клеммы (1,4–3,4); диаметра витка клеммы (50–70 мм). Исходя из геометрии рельса, взаимного расположения предполагаемых элементов узла скрепления, обеспечения оптимального напряженно-деформированного состояния и как можно меньшей материалоемкости клеммы наиболее оптимальными параметрами конструкции упругих клемм в виде пружины кручения являются: диаметр витка 50 мм, количество витков полуклеммы 2,4; диаметр прутка 16 мм, шаг витка 17 мм.
The main modern intermediate rail fasteners on the railways of Russian Railways are fasteners with elastic bar terminals. The design of these fasteners continues to be constantly developed by developers, including the emphasis on the design of the elastic bar terminals themselves. One of the main disadvantages of B-shaped elastic terminals is the inefficient distribution of the mounting force – about half of the force applied to the bolt (fastener) is directed at pressing the sole of the rail. A terminal in the form of a torsion spring (or a coil terminal) is considered as a promising design of an elastic bar terminal for intermediate rail fasteners, the main advantage of which is a more successful clamping force distribution scheme. The article presents the results of multivariate modeling of the geometric parameters of the winding terminals (42 pieces) with an analysis of their stress-strain state. The calculations were carried out using the SolidWorks and Ansys Workbanch software and computing systems. As a result of calculations of multivariate models the stress-strain state of the coil terminal was analyzed and the degrees of influence of the intervals of variation of the geometric parameters of the terminal were determined: terminal coil pitch (17–30 mm); terminal rod diameter (12–20 mm); number of terminal coils (1.4–3.4); terminal coil diameter (50–70 mm). Based on the geometry of the rail, the relative location of the proposed elements of the fastening unit, ensuring an optimal stress-strain state and the lowest possible material consumption of the terminal, the most optimal design parameters of elastic terminals in the form of a torsion spring are: the diameter of the coil is 50 mm, the number of coils of the semi-terminal is 2.4, the diameter of the rod is 16 mm, the pitch of the coil is 17 mm.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.