Рамные рельсы, входящие в состав железнодорожной стрелки, — обычные стандартные рельсы длиной 12,5 м, подвергнутые незначительной механической обработке. Эта обработка заключается в сверлении отверстий для дополнительных болтовых креплений, подстрожке головки рельса в зоне прилегания остряков, а иногда — при использовании остряков одной высоты с рамным рельсом — и подстрожке его подошвы. Рамные рельсы 2 (рис. 62) устанавливают на специальные стрелочные подкладки 6, к которым с помощью болтов крепятся боковые упорки 1 и приклепываются стрелочные подушки 5, по которым и перемещается остряк 4. Иногда башмаки выполняются единой отливкой со стрелочными подкладками. Упорные накладки 3 или болты, которые устанавливаются над каждой стрелочной подушкой в зоне от корня до начала строжки головки остряка, воспринимают и передают рамному рельсу боковые давления от остряка при проходе колес подвижного состава. В трех или четырех местах по длине рамного рельса укладываются связные полосы, соединяющие рамные рельсы друг с другом и поддерживающие постоянство расстояния между ними.
Встречаются также так называемые лафетные стрелки, в которых рамные рельсы и остряки укладываются не на одиночные подкладки, а на сплошной металлический лист — лафет.
Остряки, как правило, изготавливают из специальных Остряковых рельсов боковой и вертикальной строжкой. Боковая строжка позволяет придать остряку переменное сечение, как бы «заострить» его, чтобы обеспечить плотное прилегание и постепенное приближение к рамному рельсу, а также плавность перекатывания колес с рамного рельса на остряк и наоборот. Острие — передний конец остряка до ширины головки 50 мм — плавно понижается вертикальной строжкой, чтобы колесо не опиралось на остряк в наиболее ослабленном сечении. Остроганная, как указывалось выше, головка рамного рельса также способствует укрытию острия остряка и тем самым исключает удары колес в торец остряка. Задний конец остряка — его корневая часть — выпрессовывается под нормальный рельсовый профиль и стыкуется с примыкающим соединительным рельсом через так называемое корневое устройство.
Рис. 62. Стрелочный башмак
Рис. 63. Типы корневого крепления остряков
На внутризаводских путях применяются преимущественно два основных типа корневых устройств: шкворневое и вкладышно-накладочное. При шкворневом креплении (рис. 63, а) остряк 1 поворачивается относительно шкворня 5, который отливается вместе со шкворневым башмаком 3 и крепится на корне остряка с помощью клино-болтового крепления 2. Шкворень входит в гнездо корневого мостика 4. Это сравнительно простое крепление, однако оно не долговечно, быстро расстраивается от эксплуатационных воздействий. Более сложно вкладышно-накладочное крепление — именно в этом случае должна осуществляться выпрессовка корня остряка до профиля путевого рельса. Эта сложность компенсируется большей износостойкостью и надежностью корневого узла. При этом креплении (рис. 63,б) остряк 3 крепится к рамному рельсу 1 с помощью стыковой накладки 5, корневого вкладыша 2 и распорной втулки 4. Накладка при этом несколько отгибается и образует зазор, допускающий перемещение остряка из. одного положения в другое
В стрелках старых типов оба остряка прямолинейны. В современных стрелочных переводах остряк, ведущий на боковой путь, имеет в плане криволинейное очертание. Это обеспечивает более плавный поворот подвижного состава, лучшее взаимодействие пути и ходовых частей, допускает более высокие скорости движения.
Эксплуатационные характеристики взаимодействия пути и экипажей при проходе остряков зависят во многом от их геометрических параметров. Важное значение при этом имеют размеры углов между сопрягающимися элементами стрелки (рис. 64). Угол между рабочими гранями рамного рельса и прямолинейного остряка в его начале называют стрелочным углом.
Рис. 64. Схема прямолинейного (а) и криволинейного (б) остряков:
βн — начальный стрелочный угол; β — стрелочный угол; φ — угол поворота стрелочного перевода
То же название в стрелках с криволинейным остряком носит угол между рабочей гранью рамного рельса и касательной к рабочей грани остряка в его корне. Угол между рабочими гранями рамного рельса и остряка (в его начале) в этом случае будет называться начальным углом. Именно под этим углом происходит соприкосновение реборды колеса с рабочей гранью остряка. Поэтому его еще называют углом удара. Чем меньше перечисленные углы, тем плавнее движение, тем благоприятнее условия прохождения подвижного состава по стрелке.
Остряки соединяются между собой стрелочными тягами. Их крепление осуществляется через серьги, склепанные или сболченные с остряками при помощи зашплинтованного болта. При электрической централизации стрелок или автоблокировке рядом с первой стрелкой (рабочей) тягой устанавливают еще контрольную тягу (рис. 65). В этом случае места присоединения серег к острякам изолируют диэлектрическими прокладками. Длина стрелочных тяг, которая может быть постоянной или изменяющейся при вращении стяжных муфт, регулируется так, чтобы расстояние между внутренней гранью головки рамного рельса и отведенным остряком напротив первой тяги составило 152(+8-2) мм. Это расстояние — шаг остряка — обеспечивает проход колесных пар без ударов и нажатий реборды на нерабочую грань остряка в самых неблагоприятных условиях. Стрелочные тяги делятся на соединительные, обеспечивающие устойчивость остряков под колесными нагрузками, и переводные, осуществляющие перевод остряков из одного крайнего положения в другое.
Сам перевод остряков в нужное положение осуществляется на величину шага остряка вокруг корневого крепления. Усилие передается на переводную тягу от централизованно управляемых электрических приводов или ручных рычажных переводных механизмов. Электрические приводы обеспечивают закрепление переведенных остряков в нужном положении. Стрелки ручного управления с этой целью оборудуются шарнирно-коленчатыми замыкателями. Иногда на малодеятельных стрелочных переводах внутризаводских путей устанавливаются откидные закладки с обычными висячими замками.
Крестовины позволяют колесам подвижного состава пересекать рельсовые нити разветвляющихся или соединяющихся путей. Они различаются: по углу пересечения — на острые и тупые, по очертанию в плане — на прямолинейные и криволинейные, по конструкции — на сборные (рис. 66, а), сборные с литыми сердечниками в общей отливке с изнашиваемой частью усовиков (рис. 66, в) и цельнолитые (рис. 66, г).
Рис. 65. Крепление стрелочной и контрольной тяг к остряку:
1 — рамный рельс; 2 — серьга контрольной тяги; 3 — контрольная тяга; 4 — звено; 5 — рабочая тяга; 6 — серьга рабочей тяги; 7 — остряк
Рис. 66. Конструкции крестовин
В обычных стрелочных переводах крестовины всегда остроугольны. Тупые крестовины применяются лишь в перекрестных стрелочных переводах, а также в глухих (пересечениях.
Основная часть любой крестовины —сердечник с двумя усовиками. Между сердечником и усовиками — желоба, по которым при движении экипажей проходят колесные реборды. Наименьшее расстояние между усовиками в месте их изгиба называется горлом крестовины. Точка пересечения рабочих граней сердечника является математическим центром крестовины1. Расстояние от горла до острия крестовины, на котором реборда не имеет бокового упора, называется вредным пространством. Рабочие грани сердечника пересекаются под некоторым углом, который называется углом крестовины. Тангенс этого угла, или отношение l/N, где N — число, показывающее во сколько раз длина сердечника больше его ширины, определяет марку крестовины. Иначе определяется марка криволинейной крестовины — здесь это тангенс угла между касательными к рабочим граням крестовины в ее конце. Чем больше марка крестовины, тем короче стрелочный перевод и меньше радиус переводной кривой. Следовательно, чем больше марка крестовины, тем меньше допускаемая скорость движения по переводу в боковом направлении.
Для того чтобы и в пределах вредного пространства колесные реборды направлялись строго в соответствующие желоба, в комплекте с крестовиной устанавливаются контррельсы.
1 Практически острие не совпадает с математическим центром из-за вертикальной и боковой острожки сердечника.
Контррельсы выполняются из проката специального профиля и соединяются с путевым рельсом удлиненными контррельсовыми болтами и вкладышами.
Наиболее просты в изготовлении сборные крестовины, детали которых изготавливают из обычных рельсов и с помощью накладок, вкладышей и крестовинных болтов собирают в общую конструкцию. Такие крестовины недолговечны, быстро расстраиваются и их применение ограничивается.
Наибольшее распространение получили цельнолитые крестовины из высокомарганцовистой стали, а также сборные крестовины с сердечником, монолитно отлитым с наиболее изнашиваемыми частями усовиков.
Криволинейный соединительный путь называется переводной кривой, а кривая на ответвлении после заднего стыка крестовины — закрестовинной кривой.
Все основные размеры стрелочного перевода указываются на чертежах, называемых эпюрой стрелочного перевода. На эпюре указываются ширина колеи в различных сечениях, длины остряков, крестовин и контррельсов, радиусы и разбивочные ординаты кривых участков, длины переводных брусьев и расстояния между их осями, некоторые другие сведения.
Исходными признаками для классификации железнодорожных стрелочных переводов для внутризаводских путей являются его основная конструкция (одиночный, односторонний и т. п.), тип (Р65, Р50, Р43) и марка (1/5, 1/6, 1/7, 1/9 и т. п.).