Скрепления, обеспечивающие соединение концов рельсов, называют стыковыми скреплениями. Надежность конструкции этого соединения, правильное его содержание имеют большое значение для безопасности движения поездов, достижения достаточно больших сроков службы как рельсов со скреплениями, так и ходовых частей подвижного состава. Чем плотнее собран и сплочен стык рельсов, чем лучше закручены гайки на стыковых болтах, тем меньше динамические ударные силы от колес подвижного состава. Стыковые скрепления состоят из пары накладок, болтов с гайками и пружинными разрезными шайбами.
В начале нынешнего столетия были приняты как стандартные для русских железных дорог шестидырные фартучные накладки. Эти накладки для условий того времени были очень мощными, хорошо сопротивляющимися вертикальным и боковым силам. Однако по мере увеличения грузонапряженности, нагрузок от колесной пары на рельсы и скоростей движения поездов стали очевидны их недостатки. Главные из них - массовый излом по второму и пятому болтовым отверстиям, косой изгиб.
В 1947 г. было решено перейти на новую форму накладок - двухголовых. Фартучные накладки пока используются лишь с рельсами старых типов: Р43, Р38, 1а - 4а.
Современные двухголовые накладка к рельсам типов Р75, Р65, Р50 имеют прямолинейное очертание по длине, поэтому в них не возникает концентрации напряжений, как это было в сечениях против второго и пятого отверстий фартучных накладок.
Накладки к рельсам типов Р75 и Р65 могут иметь либо четыре, либо шесть болтовых отверстий (рис. 2.16). Для их изготовления используют мартеновскую сталь с большим количеством углерода (до 0,62%). Накладки закаливают в масле. Это обеспечивает их высокую прочность. Сразу после введения (с 1948 г.) двухголовых накладок на сети железных дорог выход накладок уменьшился в 140 раз. Сейчас излом накладки даже на самых грузонапряженных участках случается очень редко¹. К рельсам типов Р50 и Р43 выпускаются только шестидырные накладки.
Масса двухголовых накладок составляет для рельсов Р50 18,77 кг, а для рельсов Р65 и Р75 - 23,78 кг при четырехдырных накладках и 29,50 кг - при шестидырных.
Болты к фартучным накладкам имеют головку с «утиным» носиком, который, упираясь в горизонтальную полку накладок, не позволяет болту проворачиваться при завертывании гаек.
Современные болты имеют круглую головку² и овальный подголовок; диаметр болта 24 мм для рельсов Р50 и 27 мм - для рельсов Р75 и Р65. Часть отверстий в накладках имеет тоже овальную форму, что исключает проворачивание болтов при завертывании гаек.
Как видно из рис. 2.16, отверстия в накладках сделаны поочередно круглыми и овальными. Болты в такие отверстия устанавливают поочередно головками то внутрь, то снаружи колеи. При фартучных накладках только два средних болта устанавливают головками снаружи колеи.
На болты надевают разрезные пружинные шайбы и гайки. Назначение пружинных шайб - обеспечить упругое восприятие сил при нагрузке на болты от катящихся колес (сила, сжимающая шайбы, равна примерно 12 кН). Кроме того, разведенные концы шайбы препятствуют саморазвинчиванию гаек³.
На сети дорог бывшего СССР принят так называемый стык на весу, в котором зазор между рельсами как бы зависает в пролете между стыковыми шпалами. Такой стык является более упругим, чем, например, стык на сдвоенных шпалах, хотя последний все же применяется и даже рекомендован для переходных стыков при нагрузках от колесной пары на рельсы более 230 кН. Расстояние между осями стыковых шпал принято 420 мм при рельсах Р75 и Р65, 440 мм - при рельсах Р50, 500 мм - при любых других рельсах.
На железных дорогах Советского Союза принято расположение стыков на обеих рельсовых нитях по наугольнику, т. е. напротив друг друга, хотя в кривых малых радиусов возможно их расположение вразбежку. Расположение стыков по наугольнику обеспечивает более плавное движение поездов (нет перекосных толчков), облегчает решение вопроса о постановке злектроизолирующих стыков на участках с автоблокировкой, позволяет проще механизировать процесс укладки и снятия рельсо-шпальной решетки целыми звеньями. В то же время размещение стыков по наугольнику усложняет укладку рельсов в кривых, в результате чего приходится применять укороченные рельсы.
При необходимости соединения рельсов разных типов прибегают либо к переходному стыку, либо к переходному рельсу; к одному из концов которого приварена вставка, имеющая выпрессованный переход от одного типа рельса к другому. Для переходных стыков (рис. 2.17) применяются специальные переходные накладки. Одна половина такой накладки имеет размеры накладок одного типа рельсов, а другая - другого. С помощью переходных накладок разрешается стыковать рельсы только соседних типов.
На участках, оборудованных автоблокировкой и электрической тягой поездов, применяются токопроводящие и электроизолирующие стыки. Подробное описание конструкции названных стыков дано далее.
----------------------
¹ Только на участках укладки объемнозакаленных рельсов при понурости их концов, большей 0,5 мм на 1 м длины.
² Такая головка принята, чтобы исключить коробление болта, которое возникает при термической обработке болтов с несимметричной «утиной» головкой.
³ Проводятся успешные опыты по замене пружинных шайб тарельчатыми.
