СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ Российский патент 1998 года по МПК B27M3/14 

Изобретение относится к изготовлению деревянных шпал для железных дорог, метрополитенов и трамвайных путей и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих шпалы.

Известен способ изготовления деревянных шпал, включающий: выбор древесины, ее разделку, окорку, распиловку /продольную и поперечную/, сушку, антисептирование.

Указанный способ приводит к растрескиванию шпал как в процессе их сушки, так и при эксплуатации, что существенно снижает срок их службы.

Это недостаток пытаются устранить способом искусственного скрепления волокон древесины шпалы в поперечном направлении с помощью целого ряда устройств.

Известно несколько способов защиты шпал от растрескивания и развития трещин: забивка скоб различной формы в торцы шпал и П-образных в верхнюю и нижнюю постели, обвязка концов бандажами, постановка металлических или деревянных стягивающих винтов с предварительным сверлением отверстий, покрытие верхних постелей шпал гидроизоляцией и, самое главное, умеренная сушка шпал перед пропиткой до оптимальной влажности /1/.

Однако, практика эксплуатации шпал показывает, что все эти меры - малоэффективны и требуют дополнительных затрат.

Целью настоящего изобретения является предложить способ изготовления шпал с более длительным сроком их службы без применения специальных устройств.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа изготовления шпал - используют свилеватую или наиболее богатую живыми сучками древесину, т. е. преимущественно бревна верхней части ствола дерева, причем при продольной распиловке заготовки бревно ориентируют относительно пилорамы таким образом, чтобы наибольшее количество и наиболее крупных живых сучков в будущей шпале выходило на ее боковые поверхности, а при поперечной распиловке заготовки на шпалы, место распиловки выбирают в промежутке между зонами расположения живых сучков.

Таким образом, в отличие от существующего способа изготовления деревянных шпал, включающего искусственное скрепление волокон древесины между собой с помощью специальных устройств, в предлагаемом способе используют естественное крепление волокон в поперечном направлении живыми сучками, т.е. естественным фактором, данным самой природой.

Кроме того, повышению долговечности шпал при этом способе их изготовления способствует и другой, сопутствующий сучкам фактор - повышенное содержание в зонах живых сучков естественного антисептирующего вещества /например, смолы в хвойных породах дерева/.

На фиг. 1 изображена схема разделения ствола /хлыста/ дерева на бревна и вершинку; на фиг. 2 - то же, в продольном разрезе; на фиг. 3 - продольный разрез шпалы в плоскости сучков /вид сверху/; на фиг. 4 - продольный разрез заготовки шпалы в плоскости сучков и места поперечной распиловки заготовки относительно расположения живых сучков; на фиг. 5 - схема расположения живых сучков /вид с торца/ в шпале по предлагаемому способу; на фиг. 6 - расположение сучков в шпале /вид с торца/ при неправильной ориентации постелей относительно расположения живых сучков; на фиг. 7 - поперечный разрез шпалы, изготовленной из бревна меньшего диаметра /но более богатого живыми сучками/ с равновеликим моментом сопротивления относительно поперечной горизонтальной оси шпалы.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Согласно фиг. 1, ствол дерева /хлыст/ распиливается на 4 части: I-бревно-комлевая часть, II-бревно-средняя часть, III- бревно-верхняя часть ствола, IV - самая верхняя часть-вершинка.

Как видно из фиг. 2 /продольный разрез хлыста дерева/ в комлевой 1 и срединной 2 частях ствола сучки 5 - мертвые, слабые и не доходят до поверхности дерева, т. к. ветки этих сучьев отмерли у дерева еще в его молодом возрасте. Сучки же 6 вершинных частей 3 и вершинки 4-живые, мощные, наиболее частые /близко расположены друг к другу по длине дерева/, т.к. эти сучки - продолжение живых веток дерева.

Известно, что сучки 5 /мертвые/ практически не препятствуют раскалыванию, т.е. слабо скрепляют древесину поперек волокон, а в досках такие сучки нередко выпадают, оставляя отверстия.

Сучки же 6, т.е. живые сучки, настолько сильно скрепляют волокна древесины в поперечном направлении, что расколоть древесину в этом случае без применения клиньев практически невозможно.

Препятствует трещинообразованию и свилеватость древесины. Свилеватая древесина также трудно поддается раскалыванию. Но ведь трещинообразование в древесине и есть не что иное, как самопроизвольное раскалывание ее вдоль волокон под действием меняющихся температурно-влажностных факторов окружающей среды. Отсюда и вытекает суть предлагаемого способа: при изготовлении шпал в полную меру используют скрепляющее действие волокон между собой в поперечном направлении живыми сучками 6, для чего при изготовлении шпал по предлагаемому способу: во-первых, выбирают бревна свилеватые или наиболее богатые живыми сучками, во-вторых, используют преимущественно вершинную часть дерева, в-третьих, для увеличения выхода шпал при разделке хлыста верхнюю часть 3 /если позволяет величина диаметра/ удлиняют на величину 3 за счет части вершинки 4 у основания, т.к. для шпалы обилие живых сучков - не порок, а преимущество.

На фиг. 3 показан продольный разрез шпалы 7 в плоскости живых сучков 6 /вид сверху/, изготовленной по предлагаемому способу, т.е. из вершинной части ствола дерева, из которой видно, что живые сучки 6 выходят на боковые поверхности шпалы и не повреждены поперечной распиловкой шпалы /заготовки/. На фиг. 4 показаны места правильной 8 и неправильной 9 поперечной распиловки заготовки. Как видно из фиг. 4, распиловка по живым сучкам 6 приводит к разрушению их цельности и аннулированию их скрепляющего действия.

Использование для изготовления шпал наиболее сучковатой, свилеватой части бревен приведет к повышению сортности и выходу древесины для других нужд, где наличие сучков нежелательно.

Из фиг. 5 видно, что по предлагаемому способу изготовления шпал, бревно ориентируют относительно пилорамы таким образом, чтобы в шпальной заготовке наибольшее количество наиболее крупных живых сучков выходило на боковые поверхности будущей шпалы, т.к. наибольшее количество разрушительных трещин образуется в постелях шпалы.

Неправильное же расположение сучков 6 не предотвращает трещинообразования в постелях /фиг. 6/.

Обилие живых сучков в шпале и их расположение по предлагаемому способу изготовления шпал препятствует и раскалыванию /трещинообразованию/ шпалы под действием крепежа, т.е. костылей, забиваемых в шпалы,
Экономическая эффективность предлагаемого способа изготовления деревянных шпал с увеличенным сроком их службы /у случайно попадающихся шпал с сучками срок службы на 20^oC30% выше/ очевидно, если учесть, что ежегодно только МПС меняет 25000000 сгнивших шпал /2/. Стоимость одной шпалы-32 руб. При увеличении срока службы шпалы только на 20% для ежегодной замены сгнивших шпал потребуется новых шпал на 5 млн меньше. Следовательно, экономический эффект от внедрения предполагаемого изобретения составил бы только по стоимости шпал свыше 150 млн руб. С учетом же стоимости работ по замене шпал, а также шпал и работ по их замене на трамвайных путях и метрополитенах-экономический эффект будет еще выше.

Кроме того, был бы достигнут и определенный экологический эффект, если учесть, что экономия миллионов шпал в год вызовет соответствующее уменьшение вырубки леса.

Использованная литература.

1. В. С. Люсюк. Износ деревянных шпал и борьба с ним. ЦНИИ МПС, Изд. "Транспорт". М 1971.

2. Журнал "Изобретатель и рационализатор", N 5, 1983, с. 29.

Использование: изготовление деревянных шпал для железных дорог, метрополитенов, трамвайных путей. Сущность: использование для изготовления шпал свилеватой; или богатой живыми сучками древесины, преимущественно вершинной; части бревен, при продольной распиловке заготовку ориентируют относительно пилорамы таким образом, чтобы максимальное количество крупных сучков было расположено на боковых поверхностях будущей шпалы, а при поперечной - чтобы рез проходил между зонами расположения сучков. 7 ил.

Способ изготовления деревянных шпал, включающий выбор древесины, разделку, окорку, распиловку по типоразмерам, сушку и антисептирование, отличающийся тем, что при выборе древесины используют свилеватую или содержащую живые сучки древесину верхней части ствола, причем бревна при продольной распиловке ориентируют так, чтобы наибольшее количество крупных сучков в заготовке шпалы было расположено на боковых поверхностях, а при поперечной распиловке так, чтобы рез проходил между зонами расположения сучков.