Подшпальная прокладка

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а именно к виброизолирующим прокладкам, которые устанавливаются под подошвы железобетонных шпал и брусья стрелочных переводов железнодорожных путей любого типа, применяются в условиях скоростного и грузового движения, а также при реконструкции существующих железнодорожных линий.
Подшпальная прокладка представляет собой резиновую прямоугольную пластину, имеющую с обеих сторон ровную поверхность, изготовленную из резиновой смеси на основе изопренового и бутадиенового синтетических каучуков, что обеспечивает собственную частоту колебаний прокладки ниже 71Гц, накопленную остаточную деформацию сжатия менее 25% и работоспособность при температурах окружающей среды от минус 40°С до плюс 80°С. Применение материала пластины с такими характеристиками позволяет снизить механические нагрузки на балласт и увеличить несущую способность железнодорожных путей.
Подшпальная прокладка имеет длину от 450 мм до 1350 мм, ширину от 250 мм до 300 мм, толщину от 8 мм до 14 мм (типы размеров выбираются в зависимости от степени разрушения и просадки балласта, а также от степени интенсивности эксплуатации участка железнодорожного пути). Минимальные размеры подшпальной прокладки выбраны исходя из того, что если эти размеры будут меньше, то жесткость прокладки станет недостаточной для обеспечения необходимых виброизолирующих характеристик. Максимальные размеры выбраны из расчета максимальных размеров шпал и с учетом того, что под одну шпалу устанавливаются две виброизолирующие прокладки по одной с каждой стороны железнодорожного пути.
Подшпальная прокладка имеет технологические отверстия диаметром 20-25 мм в количестве от 4 до 13 штук, которые равномерно расположены на поверхности прокладки. Количество отверстий выбирается в зависимости от длины прокладки. Например, самая короткая прокладка длиной 450 мм имеет четыре отверстия, самая длинная – 1350 мм имеет тринадцать отверстий. Пример прокладки с габаритными размерами 1000 мм на 250 мм и толщиной 14 мм показан на Фиг.1 и Фиг.2. Количество отверстий подобрано таким образом, чтобы обеспечить равномерное сцепление прокладки с балластом и в тоже время сохранить необходимое значение ее жесткости. Наличие отверстий препятствует смещению и выскальзыванию прокладки из-под шпалы за счет того, что, применяемый при изготовлении балластного слоя щебень имеет размеры фракций 25-60 мм, тем самым, попадая в отверстия прокладки, щебень, застревая в них препятствует ее смещению в горизонтальной плоскости и при этом не может проникать сквозь прокладку, так как максимальный размер отверстия прокладки соответствует минимальному размеру фракций щебня. Таким образом подшпальная прокладка не требует специального крепления к шпале, например, в виде приклеивания, крепления к шпале различными специальными приспособлениями, крепления за счет изменения конструкции шпалы и т.д.
В настоящее время в качестве подрельсовых опор в основном используются железобетонные шпалы и брусья, которые из-за своей структуры не могут снижать динамические нагрузки. Учитывая то, что с появлением высокоскоростных и большегрузных поездов значительно увеличиваются динамические нагрузки различных типов на элементы верхнего строения пути, естественно, что эксплуатация таких поездов приводит к повышенному износу железнодорожных путей и, соответственно, увеличению затрат на их обслуживание. Кроме того, на интенсивность износа железнодорожных путей влияет и повышенная вибрация.
Известно, что для гашения вибрации приходящей от подвижного состава на балласт используют подшпальные прокладки, которые изготавливают из полимерных материалов, имеющих необходимую статическую жёсткость, но не имеющих достаточные динамическую жесткость (значения остаточной деформации сжатия у этих материалов превышают 40%) и вибрационные характеристики, что приводит к преждевременному износу шпал и нарушению поверхности балласта.
Известны различные конструкции подшпальных прокладок. Например, известна железобетонная шпала, имеющая упругие элементы из полимерного материала, расположенные на подошве шпалы в подрельсовых ее частях, причем упругие элементы выполнены в виде прокладок, закрепленных в шпале путем втапливания их в свежеуложенный бетон при формовании шпал (патент РФ 76649 МПК Е 01В3/34).
Известна подшпальная прокладка, выполненная в форме многослойной пластины, причем верхняя часть и основание многослойной пластины выполнены из нетканого материала, а средняя часть пластины содержит материал из резины. Крепится она к подошве железобетонной шпалы с помощью жесткого, влаго-маслостойкого шпаклевочно-клеевого состава (патент РФ 130314 МПК 7 Е 01В2).
Недостатками этих виброизолирующих прокладок являются их недостаточные вибрационные характеристики, они не обеспечивают необходимую динамическую жесткость, не ремонтопригодны, требуют специального крепления с подошвой шпалы, что приводит к увеличению эксплуатационных затрат.
Задачей полезной модели является увеличение срока эксплуатации железнодорожных путей, снижение эксплуатационных затрат и улучшение ремонтопригодности.
Технический результат заключается в снижении механических нагрузок на балласт, увеличении несущей способности железнодорожных путей за счет уменьшения вибраций и предотвращения уменьшения площади опоры шпал на балласт, упрощении конструкции виброизолирующей прокладки и технологии ее крепления к подошве шпалы.
Достигается технический результат тем, что подшпальная прокладка выполнена в виде резиновой прямоугольной пластины с твердостью 70-75 ед. по Шору А, имеет с обеих сторон ровную поверхность. Подшпальная прокладка изготавливается из резиновой смеси на основе изопреновых и бутадиеновых синтетических каучуков, применение которой обеспечивает собственную частоту колебаний прокладки ниже 71 Гц, накопленную остаточную деформацию сжатия менее 25% и работоспособность при температурах окружающей среды от минус 40°С до плюс 80°С. Прокладка имеет однослойную технологичную конструкцию в виде пластины с различными размерами, а наличие отверстий в прокладке предотвращает ее смещение и выскальзывание из-под шпалы.
Подшпальная прокладка работает следующим образом. Подшпальная прокладка укладывается на балласт под шпалу по одной штуки с каждой стороны железнодорожного пути. При прохождении поезда подшпальная прокладка сжимается. За счет материала, из которого она изготовлена, гасятся удары и вибрация на всех частотах, передающиеся через рельсы на шпалы и балласт. При этом наличие отверстий в подшпальной прокладке препятствует ее смещению и выскальзыванию из-под шпалы. После прохождения поезда подшпальная прокладка, имеющая низкую остаточную деформацию, принимает начальную форму. В случае необходимости ремонта железнодорожных путей или балласта подшпальная прокладка может быть относительно быстро и легко заменена, при этом менять саму железобетонную шпалу не надо, что значительно снижает эксплуатационные затраты.