Деревометаллическая шпала
Владельцы патента RU 2262564:
Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт лесной промышленности" (RU)
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на стационарных и временных железнодорожных путях. Деревометаллическая шпала содержит деревянные бруски. Опорная часть шпалы под рельс и рельсовую прокладку выполнена круглой в виде двух цилиндрических брусков диаметром не менее 400 мм, соединенных между собой металлическим стержнем диаметром не менее 30 мм. Техническим результатом изобретения является сокращение массы шпалы, объемов потребления крупномерной древесины за счет использования чураков длиной 0,5 м, увеличение срока службы шпалы, исключение подбивки балласта под средней частью шпалы. 2 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Предлагаемое изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на стационарных и временных железнодорожных путях.
Уровень техники
Автору известна конструкция деревянных шпал по ГОСТ 78-89, производимых из цельной древесины диаметром более 26 см, следует заметить, что в связи с дефицитом крупномерной древесины объемы производства таких шпал из года в год сокращаются, а их стоимость постоянно увеличивается. Такие шпалы в железнодорожном пути опираются на упругий балласт и под нагрузкой от подвижного состава изгибаются, причем наиболее сильный прогиб оси шпалы наблюдается под рельсом, а центральная часть оси шпалы практически остается неизменной, т.е. на нее не действует изгибающий момент.Вследствие этого упругая просадка шпалы в разных ее точках различна, величина напряжения давления от шпалы на балласт, а значит и напряжение реакции балласта на шпалу по ее длине тоже различные: больше под рельсами и значительно меньше к середине шпалы, поэтому балласт подбивают под шпалу плотнее в подрельсовых зонах и значительно слабее к середине шпалы. Из этого следует, что цельнобрусковая шпала в момент прохождения подвижного состава работает неравномерно, ее концы практически воспринимают всю нагрузку, а середина шпалы выступает в роли нейтральной массы. Отсюда следует, что по условиям работы шпалы в рельсовом пути ее масса значительно завышена, и, кроме того, выполняется практически бесполезная работа по подбивке балласта в середину шпалы.
Автору известна конструкция клееной шпалы (см. Селиванов Н.Ф. и др. Шпалы. Справочное пособие. М., МГУЛ, 1999-94 с., стр.28-37), которая состоит из нескольких брусков различного сечения и длины, склеенных между собой. Такая шпала позволяет экономить крупномерную древесину, но в эксплуатации ведет себя точно так же, как и цельнобрусковая, поэтому обладает повышенной ненужной массой и неудовлетворительными эксплуатационными качествами.
Автору известны композиционные шпалы различных конструкций, комбинированные шпалы, железобетонные шпалы, металлические шпалы (см. Селиванов Н.Ф. и др. Шпалы. Справочное пособие. М., МГУЛ, 1999 - 94 с., стр.37-46), которые, кроме некоторой экономии древесного материала, обладают всеми недостатками цельнобрусковой деревянной шпалы.
Автору также известен и прототип - составная деревянная шпала по ТУ-13-027695-401-89 (см. также Селиванов Н.Ф. и др. Шпалы. Справочное пособие. М., МГУЛ, 1999-94 с., стр.19-28), которая собирается из двух деревянных брусков с помощью болтов, шайб и гаек. Такая шпала по своей массе даже более тяжелая, чем цельнобрусковая шпала, за счет металлической арматуры, на балласт укладывается всей нижней постелью и поэтому обладает всеми недостатками цельнобрусковой шпалы.
Раскрытие изобретения
Предлагаемая деревометаллическая шпала, которая может быть использована на стационарных и временных железнодорожных путях выполнена так, что опорная часть шпалы под рельс и рельсовую прокладку является круглой, в виде двух цилиндрических брусков диаметром не менее 400 мм, соединенных между собой металлическим стержнем диаметром не менее 30 мм.
Наличие таких отличительных признаков от прототипа позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной.
Для доказательства соответствия деревометаллической шпалы критерию существенного отличия было проведено сравнение основных признаков с прототипом, составной шпалой по ТУ-13-027695-401-89. В результате было установлено, что предлагаемая составная шпала на 43% легче, может быть изготовлена из чураков длиной 0,5 м и диаметром 40 см, имеет значительно больший срок службы (на 40% больше), не полностью опирается на балласт и в средней части, не требует балластной подбивки.
Технический результат, дающий положительный эффект по сравнению с прототипом, определяется свойствами и показателями, приведенными в табл.1.
| Таблица 1 Результаты сравнения | ||
| Свойства и другие показатели | Заявляемый продукт | Прототип Составная шпала по ТУ-13-027695-401-89 |
| Масса шпалы | 30 кг | 70 кг |
| Состав шпалы | 2 - круглых цилиндрических | 2 - цельных бруска |
| бруска | 3 - болта | |
| 1 - металлический стержень | 3 - гайки | |
| 2 - гайки и шайбы | 6 - шайб | |
| Размер цельных | Диаметр - 400 мм | Толщина - 160 мм |
| Брусков | Длина - 500 мм | Ширина - 125 мм |
| Длина - 2750 мм | ||
| Состав | Металлический стержень ⊘30 мм | Болты ⊘ 30 мм |
| Скреплений | Шайбы Гайки | |
| Соотношение | 95% - дерево | 85% - дерево |
| несущих частей | 5% - металл | 15% - металл |
| Крепление рельсов к шпале | Костылями | Костылями |
| Подбивка балласта | Под среднюю часть шпалы не требуется | Неравномерная по всей длине шпалы |
| Относительный срок службы шпалы | 1,4 | 1,0 |
| Сырье для изготовления | Чураки длиной 0,5 м, диаметром 40 см | Сортименты длиной 2,75 м, диаметром 26 см |
Анализ данных табл.1 показывает, что деревометаллическая шпала может быть технически реализована, так как имеет все необходимые параметры и конструкции составных элементов.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид деревометаллической шпалы сверху с креплением на ней прокладок и рельсов.
На фиг.2 показан общий вид шпалы сбоку с креплением на ней металлического стержня.
Осуществление изобретения
Деревометаллическая шпала включает в себя два круглых цилиндрических деревянных бруска 1, соединенных между собой металлическим стержнем 2, вставленным в просверленное насквозь отверстие в цилиндрическом деревянном бруске и закрепленное на конце гайкой 3 с шайбой. Железнодорожный рельс 4 укладывается на прокладку 5 и крепится к деревянному круглому бруску костылями 6. Деревянная часть шпалы заглубляется в балласт железнодорожного пути.
Изготовление деревометаллической шпалы начинается с обработки круглых сортиментов на станке для производства круглого бруса, а затем обработанный сортимент распиливается на бруски 1, в которых затем сверлятся сквозные отверстия под металлический стержень 2. При сборке деревометаллической шпалы металлический стержень, имеющий на обоих концах резьбу, вставляется в просверленное отверстие, а его концы закрепляются гайками 3. В таком виде деревометаллическая шпала считается собранной и поставляется потребителю.
Деревометаллическая шпала укладывается в железнодорожный путь по стандартной технологии укладки шпал на балласт железнодорожного пути и с подбивкой балласта только под круглые цилиндрические деревянные бруски.
Реализация деревометаллической шпалы позволит резко сократить объемы потребления крупномерной древесины, которая сейчас расходуется на изготовление цельнобрусковых шпал, улучшить состояние балластного слоя железнодорожного пути, уменьшить затраты на подбивку балласта под шпалы, улучшить экономические показатели эксплуатации железнодорожного пути, продлить сроки эксплуатации шпал, позволит утилизировать кряжи небольшой длины до 0,5 м на готовую продукцию.
Деревометаллическая шпала, содержащая деревянные бруски, отличающаяся тем, что опорная часть шпалы под рельс и рельсовую прокладку выполнена круглой в виде двух цилиндрических брусков диаметром не менее 400 мм, соединенных между собой металлическим стержнем диаметром не менее 30 мм.
