ШПАЛА

Полезная модель относится к области железнодорожного строительства, а именно к проектированию и сооружению подрельсовых оснований железнодорожных путей металлургической отросли, предназначенных для обращения чугуновозных ковшей, у которых осевые и погонные нагрузки на путь в 2-2,5 раза превышают нагрузку вагонов дорог общего пользования.
Известна конструкция шпалы (RU №102621, Е01В 3/42, 10.03.2011 г.), содержащая верхнюю и нижнюю постели, выполненная из железобетона, и снабженная демпфирующими элементами из древесины, которые установлены в местах опирания на нее рельсов для смягчения динамических нагрузок, передаваемых от колес подвижного состава на основание. Снижение уровня динамического воздействия колес экипажей на рельсошпальную решетку уменьшает интенсивность износа металлических элементов пути и подвижного состава, что особенно важно для путей на железобетонных шпалах, где из-за повышенной жесткости подрельсового основания уровень динамического взаимодействия очень высок.
Недостаток конструкции дает о себе знать на заводских путях, по которым обращаются чугуновозы миксерного типа с нагрузками 57 т на ось. Под действием этих нагрузок происходят остаточные деформации рельсовых подкладок. Изогнутые подкладки врезаются в древесину демпфирующих элементов, которая расщепляется на куски и утрачивает свои упругие свойства.
Недостаток конструкции, ограничивающий область ее применения - чрезвычайно низкая надежность в работе под повышенными поездными нагрузками вследствие недостаточной износостойкости демпфирующих элементов, выполненных из древесины.
Известна железнодорожная шпала, принятая в качестве прототипа (RU №110378, Е01В 3/02, 20.11.2011), содержащая верхнюю и нижнюю постели, накрытая сверху жестко закрепленной на ней металлической полосой, разделенной на две одинаковые части, на каждую из которых опирается свой рельс через рельсовую подкладку, и крепежные детали для соединения этих элементов между собой. В этой шпале смягчение уровня динамического взаимодействия обеспечивается за счет того, что в демпфировании нагрузок включается вся шпала, состоящая полностью из древесины. Но демпфирование решает проблему надежности работы шпалы в пути лишь частично. В условиях повышенных осевых и погонных нагрузок с повестки дня не снимаются отказы в работе пути, вызванные отступлениями от проектной ширины колеи и нарушениями положения рельсовых ниток в плане вследствие смятия древесины в костыльных отверстиях, которые расположены слишком близко друг от друга в зоне опирания рельса, а также развитием других эксплуатационных дефектов.
Недостаток конструкции заключается в том, что ее надежность не в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к эксплуатации путей движения тяжеловесных составов.
При разработке полезной модели решалась задача повышения надежности работы конструкции за счет более рационального размещения ее крепежных элементов.
Технический результат достигается тем, что шпала, содержащая по всей длине закрепленную на ней и накрывающую ее стальную полосу с двумя подкладками, зафиксированными в местах опирания на шпалу рельсов, и крепежные детали для соединения этих элементов между собой, с фиксацией положения рельсов с помощью промежуточных скреплений раздельного типа, каждая подкладка прикреплена к металлической полосе сварным швом, выполненным по всему периметру подкладки и точечными швами в ее костыльных отверстиях, а сама стальная полоса пришита к деревянной шпале путевыми шурупами, четыре из которых расположены в углах стальной полосы, а два других - по ее середине.
Сущность технического решения разъясняется на основе сравнения предлагаемой конструкции шпалы с прототипом:
на фиг. 1 - конструкции шпалы-прототипа, вид сбоку;
на фиг. 2 - конструкции шпалы-прототипа, вид сверху;
на фиг. 3 - предлагаемая конструкция шпалы, вид сбоку;
на фиг. 4 - предлагаемая конструкция шпалы, вид сверху.
В основе обеих этих конструкций использованы деревянные шпалы 1 (фиг. 1) и 2 (фиг. 3) одинаковых размеров и форм. Но ряд существенных конструктивных преимуществ шпалы 2 (фиг. 3 и 4) позволяет говорить о более высокой ее износостойкости и надежности в работе по сравнению с прототипом, эти преимущества заключатся в следующем.
В конструкции шпалы, принятой за прототип (фиг. 1), металлическая полоса разделена на два коротких участка 3 и 4, которые находятся непосредственно в пределах зон опирания на шпалу 1 каждого из рельсов 5. В предлагаемой конструкции металлическая полоса 6 распространена на всю длину шпалы 2 (фиг. 3). Расчеты показывают, за счет увеличения площади контакта рассматриваемых элементов рельсов 5 и шпалы 2 напряжения в древесине под металлической полосой 6 удалось снизить почти в 15 раз по сравнению с конструкцией прототипа. А вместе с напряжениями снизилась и интенсивность износа древесины шпалы 2 по всей площади контакта.
В конструкции шпалы, принятой за прототип, рельсы 5, участки 3 и 4 металлической полосы 6 и трехдырные рельсовые подкладки 7 крепятся на поверхности шпалы 1 шестью общими костылями 8 по типу нераздельного промежуточного рельсового скрепления. Костыли 8 сосредоточены под подкладками 7, то есть там, где действуют горизонтальные и вертикальные силы, которые приводят к раскачиванию и наддергиванию костылей 8, к сдвигу подкладок 7 по участкам 3 и 4. Чтобы препятствовать развитию этих процессов, в предлагаемой конструкции шпалы 2 применено промежуточное рельсовое скрепление раздельного типа, когда рельсы 5 прикрепляются к подкладкам 7 клеммами 9, подкладки 7 к металлическим полосам 6 сварными швами 10, выполненными по всему периметру подкладок 7, а сами металлические полосы 6 прикреплены к шпале 2 путевыми шурупами 11, попарно расположенными вдоль шпалы 2 на равных расстояниях друг от друга.
Устройство работает следующим образом:
В процессе эксплуатации деревянных шпал 2 предлагаемой конструкции, в особенности на чугуновозных путях, шпала 2 будет полностью защищена от выплесков расплавленного метала на путь. Значительно увеличивается срок службы шпалы 2 путем устранения костылей 8 рельса 5 из зоны действия максимальной поездной нагрузки, то есть изначально под подошвой рельса 5 не нарушается структура древесины и за счет равномерного распределения нагрузки по шпале 2 через металлическую полосу 6. Снижается эффект наддергивания для путевых шурупов 11, а за счет их попарного расположения вдоль шпалы 2 на равных расстояниях друг от друга избегается слабая осевая область шпалы 2. Увеличивается сопротивление продольному сдвигу пути, что приводит к повышению надежности шпалы.