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. Отличия узлов скрепления
5. Как выполняют стыковые типы крепления рельс к шпалам
6. Как производят промежуточные крепления железнодорожных рельс на шпалы
7. Как крепить, что использовать

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.

Прижим рельсовый

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 они 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 таким образом 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».