Рельсы прикрепляют к шпалам, плитам или другим опорам промежуточными скреплениями. От их конструкции зависят надежность работы рельсовой колеи, постоянство ширины колеи, величина угона, работа рельсовых цепей автоблокировки и т. д.
Скрепления для деревянных шпал. За долгие годы существования железных дорог применялись нераздельные, полураздельные, раздельные, смешанные и другие скрепления. Разница между ними состоит в том, что рельсы прикрепляются либо одними и теми же прикрепителями и к подкладке и к шпале (нераздельно), либо раздельно - рельс к подкладке, а подкладка - к шпале. Возможны и промежуточные варианты.
Для обеспечения простоты, малодетальности, малой металлоемкости, маневренности при сборке и содержании еще в 1947 г. принята как стандартная конструкция костыльного скрепления (рис. 2.7). Это скрепление называется смешанным потому, что в нем соблюден принцип нераздельного скрепления, дополненного обшивочными костылями, закрепляющими подкладку на шпале. Условное такое скрепление обозначается ДО. В этом скреплении подкладка принята клинчатая, двухребордчатая, пятидырная. В зоне отверстий для обшивочных костылей на подкладке сделаны дополнительные буртики, чтобы костыли, плотно посаженные на них, при их выдергивании можно было легко захватить лапчатым ломом. В качестве прикрепителей используются костыли с грибовидной (овальной) головкой. Обычные костыли имеют длину 165 мм. Специальные удлиненные (пучинные) костыли имеют размеры 205, 230, 255 и 280 мм. Головка пучинных костылей призматическая с ушками (рис. 2.8).
В прямых и пологих кривых участках пути ставят два основных костыля. Три основных.костыля ставят в следующих случаях: в прямых на стыковых шпалах, в кривых при радиусе меньше 1200 м, в прямых и кривых при скорости более 100 км/ч. Во всех случаях, кроме того, устанавливают два обшивочных костыля. Опыт показывает, что они улучшают стабильность ширины колеи и снижают вибрацию подкладок.
Клинчатая подкладка (уклон 1:20) обеспечивает постановку рельсов с подуклонкой. Нижние края подкладок (поперек шпалы) имеют закругления, не допускающие перерезание древесины шпал. Края отверстий для костылей закруглены (радиус 2,5 мм) с тем, чтобы в этих местах не было концентрации напряжений. Для уменьшения напряжений под подкладкой в последних стандартных подкладках несколько увеличена их ширина (на 5 - 10 мм). Подкладки не должны иметь вогнутости, иначе подошва рельса опирается на подкладку лишь краями, что может вызвать трещину в подошве.
В кривых участках пути, где радиус меньше 800 м, целесообразна укладка несимметричных удлиненных подкладок, у которых расстояние от оси рельса до наружного края подкладки больше, чем до внутреннего. При радиусе от 800 до 501 м такие подкладки ставят только по наружной нити, а при меньшем радиусе - по обеим нитям. При этом улучшается стабильность ширины колеи и подуклонки рельсов.
Вибрация подкладок при движении поездов, их постоянное трение о шпалы при одновременном большом давлении постепенно могут привести к вдавливанию подкладок в шпалу. Чтобы не допустить этого, рекомендуют установку специальных прокладок между подкладкой и шпалой толщиной 6 - 10 мм. Материалом для этих прокладок может служить дерево (мягких или средней мягкости пород), гомбелит, резина и т. д.
На дорогах находят также применение раздельные скрепления типа Д2 с жесткими клеммами (рис. 2.9, а) и типа Д4 с пружинными клеммами (рис. 2.9, б). Вместо костылей в них приняты шурупы (см. рис. 2.8). Скреплений типа Д2 и особенно Д4 сравнительно мало. Можно отметить, что эти скрепления отличаются многодетальностью и большой металлоемкостью. В то же время они сильнее, чем костыли, зажимают рельсы и этим препятствуют угону пути. С такими скреплениями можно укладывать бесстыковой путь. Между рельсом и подкладкой укладывают прокладки. Меняя их толщину, можно регулировать положение рельсов по высоте, не нарушая подбивкой постель под шпалой.
Скрепления для железобетонных шпал. Они представлены двумя основными типами: КБ (рис. 2.10) и ЖБ (рис. 2.11); последние применяют лишь на дорогах юга. Скрепление типа КБ похоже на скрепление типа Д2, только вместо четырех шурупов в нем приняты два закладных болта. Головка закладного болта проходит через узкую щель закладной шайбы, вмонтированной в шпалу. После поворота болта на 90' его уже нельзя вытащить. На резьбовом торце болта сделана прорезь. При правильной установке болта прорезь должна быть направлена вдоль пути. Для понижения жесткости пути, а также для электрической изоляции рельсов от шпал на участках автоблокировки между подкладкой и шпалой укладывают прокладку из рифленой резины толщиной 7 мм. Рифление повышает ее упругость.
Для электроизоляции закладного болта от подкладки на него надевают текстолитовую втулку. Чтобы не разрушать втулку, над ней помещают плоскую круглую или прямоугольную шайбу из мягкой стали.
Для регулировки положения рельсов по высоте используют прокладки из полиэтилена или кордонита разной толщины, устанавливаемые между подошвой рельса и подкладкой; имеющей высокие реборды. Наибольшая суммарная толщина прокладок 14 мм.
В скреплении типа КБ приняты жесткие клеммы. При движении поездов из-за жесткости клемм узел скрепления расстраивается. Чтобы уменьшить это расстройство, вводят двухвитковые (точнее 1,75 витка) пружинные шайбы для закладных и клеммных болтов. Еще более упругими становятся скрепления КБ при замене жестких клемм пружинными прутковыми типа «краб». При этом реже нужна периодическая подтяжка клеммных болтов. Дальнейшее стремление повысить упругость скрепления привело к созданию опытного скрепления типа БП (рис. 2.12) с упругими пластинчатыми или прутковыми клеммами.
Скрепление типа ЖБ (см. рис. 2.11) бесподкладочное, с двумя клеммами и двумя закладными болтами. Электроизоляция осуществлена так же, как и в скреплениях КБ, - с помощью резиновой прокладки и текстолитовой втулки на болте. Отсутствие металлической подкладки снижает металлоемкость скрепления и возможно потому, что бетон допускает напряжения на смятие до 20 МПа, а деревянная (сосновая) шпала - только 2,2 МПа.
Скрепления типа ЖБ, таким образом, имеют некоторые преимущества перед скреплениями типа КБ: они содержат меньше деталей, меньше требуют металла (их масса 13 т/км против 40 т/км), более упруги. Однако есть и недостатки. Главные из них - нельзя регулировать положения рельсов по высоте и слабое сопротивление боковым силам, особенно в кривых, что затрудняет их применение на линиях с высокой грузонапряженностью и большими скоростями. Повышение надежности этих скреплений против действия боковых сил можно достигнуть, если дополнительно над клеммами на болт надевать пластинки жесткости. Чтобы сделать возможной регулировку рельсов по высоте, а также усилить сопротивление боковым силам, создано опытное скрепление типа ЖБР (рис. 2.13).
