СОСТАВНАЯ ШПАЛА Российский патент 2005 года по МПК E01B3/10 B27M3/14 

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 составная шпала, которая может быть использована на стационарных и временных железнодорожных путях, собрана из двух цельных деревянных брусков с тремя глухими отверстиями под резьбу сечением, соответствующим цельнобрусковой шпале, соединенных между собой в горизонтальной плоскости тремя круглыми деревянными стержнями, имеющими на концах левую и правую резьбу, при этом цельный деревянный брусок и один конец круглого деревянного стержня в резьбовой его части соединены стопорной деревянной втулкой.

Наличие таких отличительных признаков от прототипа позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной.

Для доказательства соответствия составной 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 40% легче, может быть изготовлена из чураков длиной 1 м и диаметром 26 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 1Результаты сравненияСвойства и другие показателиЗаявляемый продуктПрототип Составная шпала по ТУ-13-027695-401-89123Масса шпалы40 кг70 кгСостав шпалы2 - цельных бруска
3 - стержня2 - цельных бруска
3 – болта
3 – гайки
6 - шайбРазмер цельных брусковТолщина - 180 мм
Ширина - 250 мм
Длина - 900 ммТолщина - 160 мм
Ширина - 125 мм
Длина - 2750 ммСостав скрепленийДеревянные стержни ⊘34 ммБолты ⊘30 мм
Шайбы
ГайкиСоотношение несущих частей100% дерево85% - дерево
15% - металлКрепление рельсов к шпалеКостылямиКостылямиПодбивка балластаПод среднюю часть шпалы не требуетсяНеравномерная по всей длине шпалы

123Относительный срок службы шпалы1,41,0Сырье для изготовленияЧураки длиной 1 м, диаметром 26 смСортименты длиной 2,75 м, диаметром 48 см

Анализ данных табл.1 показывает, что составная шпала может быть технически реализована, так как имеет все необходимые параметры и конструкции составных элементов.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен изгиб цельнобрусковой шпалы под нагрузкой от подвижного состава, стрелками показаны силы реакции балласта, пропорциональные прогибу шпалы.

На фиг.2 показан вид спереди составной шпалы.

На фиг.3 показан вид сверху составной шпалы.

На фиг.4 показана резьба конца круглого стержня.

На фиг.5 показан шаг резьбы по сноске I.

На фиг.6 показан вид круглого стержня по сечению А-А.

Осуществление изобретения

Составная шпала включает в себя два цельных бруска, правый 1 и левый 2, в которых просверлены глухие отверстия 3 под резьбу соответственно правую и левую, три круглых деревянных стержня 4, имеющих на концах правую 5 и левую 6 резьбу. В цельный деревянный брусок и один конец круглого деревянного стержня вставлена стопорная деревянная втулка 7.

Изготовление составной шпалы начинается с выпиловки цельных деревянных брусков 1 и 2 сечением 180×250 мм и длиной 900 мм, в которых затем сверлятся три глухих отверстия 3 и нарезается в правом бруске 1 правая резьба 5 и в левом бруске - левая резьба 6. Затем изготавливаются три круглых деревянных стержня 4, на концах которых нарезается правая резьба 5 и левая резьба 6. При сборке шпалы все три круглых стержня одновременно вкручиваются в резьбовые отверстия цельных деревянных брусков, а после этого уже в сборе просверливается отверстие в цельном бруске и на одном конце круглого деревянного стержня, в которое забивается стопорная деревянная втулка 7 заподлицо с верхней пластью составной шпалы. В таком виде шпала считается собранной и поставляется потребителю.

Составная шпала укладывается в железнодорожный путь по стандартной технологии укладки шпал на балласт железнодорожного пути и с подбивкой балласта только под цельные деревянные бруски.

Реализация составной шпалы позволит резко сократить объемы потребления крупномерной древесины, которая сейчас расходуется на изготовление цельнобрусковых шпал, улучшит состояние балластного слоя железнодорожного пути, уменьшит затраты на подбивку балласта под шпалы, улучшит экономические показатели эксплуатации железнодорожного пути, продлит сроки эксплуатации шпал, позволит утилизировать кряжи небольшой длины, до 1 м, на готовую продукцию.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на стационарных и временных железнодорожных путях. Составная шпала собрана из двух цельных деревянных брусков с тремя глухими отверстиями под резьбу в каждом бруске, соединенных между собой в горизонтальной плоскости тремя круглыми деревянными стержнями, имеющими на концах левую и правую резьбу. При этом цельный деревянный брусок и один конец круглого деревянного стержня в резьбовой его части соединены стопорной деревянной втулкой. Сечение бруска соответствует сечению цельнобрусковой шпалы. Технический результат заключается в сокращении объемов потребления крупномерной древесины, улучшении состояния балластного слоя железнодорожного пути, уменьшении затрат на подбивку балласта под шпалы, улучшении экономических показателей эксплуатации железнодорожного пути, продлении сроков эксплуатации шпал, в возможности утилизировать кряжи небольшой длины, до 1 м, на готовую продукцию. 6 ил., 1 табл.

Составная шпала, содержащая деревянные бруски, отличающаяся тем, что собрана из двух цельных деревянных брусков с тремя глухими отверстиями под резьбу в каждом бруске, соединенных между собой в горизонтальной плоскости тремя круглыми деревянными стержнями, имеющими на концах левую и правую резьбу, при этом цельный деревянный брусок и один конец круглого деревянного стержня в резьбовой его части соединены стопорной деревянной втулкой, а сечение бруска соответствует сечению цельнобрусковой шпалы.