Как крепить рельсы железнодорожные крепежом к шпалам: типы узлов креплений, какие шурупы подойдут

Соединительные элементы – та важная часть, которой необходимо уделять внимание при проектировании и строительстве ЖД-путей. Поэтому подробнейшим образом рассмотрим, как крепят железнодорожные рельсы к шпалам, типы и виды крепления, что при этом используют, какие способы и варианты осуществления этой технологической операции вообще бывают. Ознакомьтесь, и будете знать, как фиксировать металлические направляющие на опорных конструкциях. После от теории можно будет перейти к практике.

Сразу отметим, что качество монтажа играет важнейшую роль: необходимо гарантировать неизменность ширины колеи, а также исключить даже саму возможность продольного смещения («угона») и, параллельно, предотвратить вибрацию во время передвижения транспорта. В результате такого комплексного подхода и износ колесных пар будет уменьшен.

Содержание

1. Что такое железнодорожный крепеж рельсы к шпалам
2. Применение креплений железнодорожных рельсов на шпалы
3. Какие элементы крепления рельс бывают: характеристика ассортимента
4. Рельсовый режим
5. Крючья
6. Прижимная планка
7. Упорная планка
8. Планка «Петушок»
9. Отличия узлов скрепления
10. С ЖБ-шпальными опорами
11. Узел крепления рельса к деревянной шпале
12. Как выполняют стыковые типы крепления рельс к шпалам
13. Крепление рельс к шпалам болтами
14. Клееболтовые стыки
15. Сварные
16. Как производят промежуточные крепления железнодорожных рельс на шпалы
17. Нераздельные
18. Раздельные
19. Смешанные
20. Как крепить, что использовать
21. P18
22. P24
23. P43
24. КР70
25. P65
26. P50

Что такое железнодорожный крепеж рельсы к шпалам

Начнем с определения: под этим термином понимается обобщенное название изделий металлопроката, используемых для надежного и долговечного соединения частей верхнего строения пути (ВСП) друг с другом.

К нему предъявляются достаточно жесткие требования, так как предполагается, что он будет эксплуатироваться:

• В условиях стабильно высоких физических нагрузок.
  
  
• При постоянном негативном влиянии погодных факторов окружающей среды (осадки, влажность и тому подобное).

Поэтому все его компоненты обязаны быть выполнены из упрочненной стали, а их состояние в процессе работы должно находиться под контролем.

Применение креплений железнодорожных рельсов на шпалы

Как уже ясно из определения, они предназначены для создания единой направляющей при формировании пути. На их долговечность и надежность оказывает влияние качество и правильность соединения металлоконструкций, как с опорным основанием, так между собой.



У них ключевая роль, так как, если они не смогут фиксировать двутавровый жд прокат в одном положении (под действием высокого давления и атмосферных явлений), она неизбежно сместится в продольном направлении. В результате такого «угона» ширина колеи перестанет быть одинаковой, а это чревато возникновением аварийной ситуации, вплоть до схода подвижного состава.

Какие элементы крепления рельс бывают: характеристика ассортимента

В совокупности они представляют собой набор конструкционно несложных деталей, каждая из которых должна тем или иным способом, но надежно удерживать свою часть ВСП. Причем их габариты соотносятся с размерами и толщиной направляющих подкрановых (общих, магистральных) путей – чем больше вторые, тем серьезнее и первые. Подбор происходит с оглядкой на протяженность рабочей линии и грузоподъемность проезжающего транспорта.
В общем случае можно выделить следующие наиболее распространенные металлоизделия.

Рельсовый прижим

Представляет собой стальную пластину с технологическим отверстием посередине (однодырный). Считается одной из наиболее распространенных деталей, так как повсеместно используется при прокладке верхнего строения. Одновременно и фиксирует жд металлопрокат на основании, и не дает ей биться об опору, обеспечивая таким образом защиту от ударов и механических разрушений.




Нужно отметить, что это разновидность крепления рельсы как к бетонной шпале, так и к деревянной как для крановых, так и для дорожных путей общего характера. Просто его размеры будут различаться в зависимости от назначения. Чем больше двутавровое изделие металлопроката, тем габаритнее прижим, и с весом наблюдается такая же зависимость. Это сделано для того, чтобы в любом случае можно было реализовать как разборной, так и жесткий вариант соединения ВСП.

Крючья

Условно Г-образной формы, выполнены из прутьев-стяжек, загнутых под нужным углом. Они выполняют ответственную задачу – фиксируют направляющую относительно подкрановой балочной конструкции. Для этого детали своим рабочим концом захватывают основу, а другим плотно прижимаются к опоре.




За счет прочного материала исполнения (стали) они являются ключевой частью надежного зацепа с подошвой, если установлены так, как это предписано стандартами, то есть через 0,5-0,7 м по всей длине линии. Достаточно универсальны, чтобы их можно было использовать на участках различной грузоподъемности.

Прижимная планка

Вот как называется крепление рельса к шпале или простой стальной балке, выполняемое в нескольких вариантах:

• Общего назначения – для мостовых подъемников как легких или средних, так и тяжелых, эксплуатируемых как на открытом воздухе, так и в цеховых условиях.
  
  
• Специализированная – для использования в регионах со значительными перепадами температур; как правило, изготавливаются из тех сортов стали, которые способны без деформаций и длительное время выдерживать даже -65 °C.
  

Но вне зависимости от исполнения каждая из них обычно применяется в комплекте со следующей деталью.

Упорная планка

У нее та же функция – является составной частью сборки подкрановой линии. Может быть зафиксирована на опоре, выполненной из любого материала. Простая и универсальная – именно такая конструкция крепления рельса к Ж Б шпале является залогом длительного и безаварийного передвижения спецтехники по колее.

Обратите внимание, она способна с сохранением прочности годами выдерживать даже экстремально низкие температуры. Поэтому одна из ниш ее активного применения – внутренние и наружные эстакады.

Планка «Петушок»

Это изделие, актуальное в тех случаях, когда в роли подкрановых балок выступает стальной металлопрокат. На таком основании строение пути зафиксировать можно только жестко – сваркой. И вот тут-то и нужна данная деталь, которая и выступит в качестве соединителя: нижняя ее сторона приваривается к закладной опоре (или монолитной подушке), верхняя – к направляющим будущей колеи.

В случае с этим креплением для рельсов под названием «Косынка» почти так же распространено, как «Петушок», поэтому не удивляйтесь, если тоже его услышите. Хотя главное – не терминология, а исполнение: и, согласно ему, пластина изготавливается сплошной, без технологического отверстия, и в том размере, который должен соотноситься с габаритами и маркой проката.

Также отдельного внимания заслуживают:

• Накладки – двухголовые, переходные и изолирующие – для стыковки двух элементов одинакового или разного профиля.
  
  
• Подкладки – помогающие равномерно распределить давление от транспорта на основание, а также надежно соединить части ВСП.
  
  
• Шайбы, гайки, болты, шурупы, которыми крепят рельсы к шпалам, – закладные, клеммные, пружинные одно- и двухвитковые и так далее, в зависимости от конкретного изделия и его предназначения, ассортимент их просто огромен.
  
  
• Противоугоны – пружинистые скобы, устанавливаемые на подошвы, упирающиеся в опоры и, таким образом, делающие сдвиг невозможным. С квадратным сечением (сторона – 22 мм), из стали – либо легированной, либо рессорно-пружинной.
  
  
• Система крепежа ЖБР – для фиксации без подкладки; состоит из пары скоб (прижимная и упорная), бокового упора, клеммы, двух прокладок, болта и гайки.

Костыли – стандартных размеров – 14 на 14 на 165 (280) мм или 14 на 14 на 170 мм, в зависимости от ширины колеи. И это именно то, чем крепят рельсы к деревянным шпалам. Выпуск регламентирован нормами ТУ 14-4-1537-89 и ГОСТ 5812-82.



Все эти детали используются, потому тоже должны быть надежными и долговечными.

Отличия узлов скрепления

Специфика зависит от материала, из которого выполняются опорные части ЖД-линии. Значит необходимо рассмотреть характерные особенности каждого типа – этим и займемся.

С ЖБ-шпальными опорами

Сегодня востребованы 3 варианта, и хронологически первым из них стал КБ – тот, при котором подкладка зафиксирована парой закладных болтов, а уже сама направляющая к ней – двумя клеммами. Это дает возможность перемещать «сборку» по высоте в пределах 12-14 мм, удобно ее регулируя.

Шло время, ужесточались стандартны в целях безопасности принимались меры по модернизации. Такой способ крепления рельсов к железобетонной шпале, как КБ, тоже претерпевал изменения. Так, с 1970 года для его реализации на практике брали уже двухвитковые шайбы, тогда как ранее – преимущественно одновитковые.



Параллельно с этим проводились поиски других. Так появилось болтовое подкладочное – БП, – обладающее следующими особенностями:

• Закругленные края мембран – чтобы горизонтальные нагрузки лучше воспринимались.
  
  
• Увеличенная высота реборд – благодаря 40 мм можно без проблем регулировать расположение в рамках 18 мм.
  
  
• Только 2 болта, а не 4, зато у пружинной клеммы сравнительно большая гибкость и плечо.
  
  
• Амортизаторы есть и под подошвой, и под прослойкой.
  
  
• Концы у выкружек утолщены на 3 мм.
  

Со временем стало актуальным и другое новое крепление рельса к ЖБ-шпале, получившее аналогичную аббревиатуру, то есть ЖБ, тоже раздельное. У него нет подкладки, а фиксация осуществляется держателями и закладными. Это решение позволило улучшить восприятие вертикальных воздействий и эффективно поддерживать стабильность пути на пологих кривых и прямых участках. А за счет отсутствия промежуточных деталей обеспечивается значительная экономия материала – до 30 т на 1 км колеи.

Но и этот тоже решили усовершенствовать. Так появилось ЖБР, с помощью которого путевую нить не составляет труда выправить, не разбирая решетку, а просто изменением высоты ее составляющих. Регулировку на 15-20 мм делают возможной полимерные прослойки.

Узел крепления рельса к деревянной шпале

В этом случае используются все три типа фиксации, то есть как неподвижный, так и раздельный или смешанный. Начнем с первого, который, в свою очередь, может быть двух вариантов.

• Костыльное – для звеньевых линий, отличается простотой и малым весом, позволяет сравнительно быстро собирать и демонтировать решетку. Минус в том, что максимально плотной связи между составляющими ВСП достичь не удается, так как под действием значительных нагрузок держатели наддергиваются, после чего вибрация усиливается, а это приводит к ускорению износа и понижению сопротивляемости угону.
  
  
• Шурупное – крепление рельса Р65 к деревянным шпалам, частично актуальное у нас, но повсеместно – в Западной Европе. Удобно сравнительно лучшим сцеплением (вероятность выхода детали из технологического отверстия в 1,5-2 раза ниже, чем в прошлом случае, а отжатия – на 40-50% меньше), но и оно в конечном итоге разрушается под воздействием высоких напряжений. В числе недостатков и трудоемкость при перешивке полотна.
  

Оба этих варианта – жесткие, что подразумевает постепенное ухудшение контакта между деталями в процессе эксплуатации. И это несмотря на высочайшие требования, которые предъявляют к прочности, надежности и долговечности держателей. Кстати, если интересно, какими шурупами крепят рельсы к шпалам из дерева, то путевыми, изготовленными по ГОСТ 809-71.

Совершенствуя технологии, специалисты пришли к мнению, что современное соединение должно быть упругим, но со стабильно хорошим качеством прижатия.

В результате было принято решение обеспечивать раздельную связь за счет неподвижных или пружинных клеммных деталей. В обоих случаях монтаж осуществляется 4 шурупами к опоре и 2 соединителями (на болтах с шайбами) – к прослойке, различаются только фиксаторы. При такой конфигурации практически гарантировано сильное прижатие деталей, а значит и малый уровень вибрации. Но при этом составляющих в узле слишком много (зачастую до 10 и выше) и клеммное крепление рельса отличается большой металлоемкостью и огромными трудозатратами при замене решеток.

Поэтому неоднократно предпринимались попытки найти компромисс. Результатом стали смешанные соединения, плюсы которых состоят в сочетании прочности и легкости при достаточно дешевой стоимости, а также в эффективном распределении действующих нагрузок и в малом количестве компонентов, способных выйти из строя. Минус только один, хоть и довольно существенный – это изначально малая и ухудшающаяся со временем сопротивляемость угону. Так что единственно популярного в силу своей оптимальности решения пока нет.

Как выполняют стыковые типы крепления рельс к шпалам

Именно они соединяют две направляющие конструкции между собой и просто обязаны быть надежными, так как являются «критическими точками», на которых сходы транспорта наблюдаются чаще всего.





Выделяют 3 варианта стыков, различных по конфигурации, и каждый из них допустимо монтировать вручную. Достаточно вооружиться набором ключей, гайковертом, устройствами для забивания и выдергивания костылей или другими подходящими инструментами. После чего соблюсти технологию укладки: выдержать минимальные расстояния, укрепить накладками, вставить соединители и тому подобное.

Крепление рельс к шпалам болтами

В этом случае вы получите несплошное стыковое соединение – с зазорами, нужными для компенсации изменения длины металлоконструкций вследствие скачков температуры. Порядок действий следующий:

• Концы перекрывают накладками.
  
  
• Между направляющими оставляют промежуток до 18 мм (если их длина 12,5 м) или до 22 м (при 25 м).
  
  
• Технологические отверстия закрывают держателями – М22Х135, М24Х110, М24Х150 или другими подходящими.

Готовая конфигурация достаточно надежна, но усиленно сопротивляется движению транспорта. Зная об этом недостатке, ее хотели доработать, и в результате появился следующий вариант.

Клееболтовые стыки

Это соединение, при котором накладки приклеивают на жд металлопрокат, а после стягивают – через шейку. Промежуточное решение, но все-таки дающее достаточную упругость связи при установке на весу. Минимизируются деформации при давлении, а значит замедляется износ колеи.

Сварные

Выполняются электродуговым методом, с созданием непрерывной нити на участке определенной протяженности – зазоры отсутствуют. По показателям прочности на изгиб на 30-40% лучше предыдущих, по усталостному ресурсу – на 25%. Правда, характер их деформаций более опасный, так как скорее приведет к сходу подвижного состава. Разрушения обычно происходят по шву, и чем дефектнее он сделан, тем быстрее проявятся повреждения.

Как производят промежуточные крепления железнодорожных рельс на шпалы

Это элементы, которые обеспечивают связь. Важно, чтобы они поддерживали стабильную ширину пути и качество прижатия, делали невозможными отрыв и «угон», причем при любых температурных условиях, не затрудняли регулировку, хорошо поддавались замене, сохраняли вибростойкость и пространственную упругость. Также не должны влиять на экономическую эффективность ВСП.

Нераздельные

Выполняют теми же элементами, то есть каждый используемый держатель проходит и через прокладку, и через жд металлопрокат с опорой.

Раздельные

Направляющая клеммами соединяется с прослойкой, которая затем при помощи болтов фиксируется на несущей.

Смешанные

Монтаж происходит по той же технологии, что и в прошлом случае, но с использованием костылей и фибровой/текстолитовой мембраны.

Отдельного внимания заслуживает такой достаточно специфический вид крепления рельсов к железобетонной шпале, как скобами. Их две, упорная и прижимная, и они используются в комплекте с боковым полимерным упором, пружинной клеммной деталью, двумя промежуточными прокладками, болтовым крепежом и гайкой. Этот набор элементов образует ЖБР-соединение, которое является эффективной противоугонной мерой. За счет своей конфигурации они упираются в несущую конструкцию при получении чрезмерной нагрузки и делают продольный сдвиг невозможным.

Как крепить, что использовать

Все комплектующие, которые только могут понадобиться при укладке тех или иных линий, мы свели в таблицы в зависимости от типа направляющих. Выбрали наиболее популярные.

P18

Применяются для обустройства узкоколейных внешних и внутренних путей. Востребованы на территориях крупных баз, производственных предприятий, значительных заводов. Не предполагают высоких нагрузок.

Путь	Подкладка	Накладка	Держатели	Планки	Прижимы/ Крючья
ЖД	Д-18	Р-18	костыли 165 и метизы	–
Подкрановый	–			по индивидуальным чертежам	Р-18

Р24

Востребованы при монтаже и ремонте шахтных, подземных и вагонеточных, мостовых узких полотен. Также могут соединять склады, пристани, транспортные развязки фабрик. В некоторых случаях являются заменой изношенным КР-50.

ЖД	Д-24	Р-24	костыли 165 и метизы	–
Подкрановый	–			по индивидуальным чертежам	Р-24

Р43

Их используют для создания бесстыковых и звеньевых ширококолейных ЖД-линий, а также подъездных участков промышленных предприятий и стрелочных переводов. Они прямолинейные, нетермоупрочненные, но уже выдерживающие сравнительно большие нагрузки и ударные воздействия.

ЖД	Д-43	Р-43	костыли 165 и метизы	–
Подкрановый	–			У-1 и П-1 по ГОСТ 24741-81	Р-43

КР70

Выпускаются для создания двухниточных крановых путей. Отличаются скругленной головкой, расширенной опорной плоскостью, повышенной толщиной. Благодаря своему профилю, с максимальной равномерностью распределяют давление от подвижных частей транспорта.

Подкрановый

–

У-1 и П-1 по ГОСТ 4121-96

КР-70

Р65

Оптимальный вариант для укладки полотен, которые будут испытывать повышенные или интенсивные нагрузки (выдерживают 25-75 т-км в год). Выполняются из перлитных сталей, для улучшения прочности их головки могут быть дополнительно закалены.

ЖД	Д-65/ДН-65	1Р65/2Р65	костыли 165 и метизы	–
Подкрановый	–			П-1 и У-1 по ГОСТ 24741-81	Р-65

Р50

Классика для создания стрелочных переводов и широких колей общего назначения. Предназначены для тех участков, на которых давление от подвижных частей транспорта не превышает 10-25 т-км в год. Производятся как с закалкой, так и без нее.

ЖД	Д-50	1Р50	костыли 165 и метизы	–
Подкрановый	–			П-2 и У-2 по ГОСТ 24741-81	Р-50

Теперь, когда вы получили начальное представление о том, из чего состоит узел крепления рельса Р65 к железобетонной шпале или какими преимуществами обладает костыльное соединение с деревянной, можете переходить к проектированию. Ну а все необходимые детали для строительства ЖД-линии вы найдете в каталоге компании «ПромПутьСнабжение».