ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ШПАЛА

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ШПАЛА
Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно - к элементам верхнего строения железнодорожного пути.
В настоящее время на магистральных путях сети железных дорог России, а так же на путях промышленных предприятий используется один тип шпалы - цельнобрусковая струнобетонная шпала (В.Г.Альбрехт Современные конструкции верхнего строения железнодорожного пути. М.,Транспорт, 1975, с.97-103.). Такие шпалы обладают высокой прочностью и надежностью при эксплуатациив в любых условиях, при любых существующих осевых нагрузках и скоростях движения. Однако, такие шпалы имеют сложную конструкцию и их изготовление возможно только в условиях специализированных производств со сложным оборудованием. Совершенно очевидно, что применение цельнобрусковых струнобетонных шпал в облегченных условиях эксплуатации (по осевым нагрузкам и скоростям движения) является нерентабельным.
По этой причине были разработаны составные двухблочные шпалы с соединительной средней частью, выполненной из стального стержня того или иного профиля. В частности, в Швеции разработана и применяется двухблочная железобетонная шпала типа 101 (Применение железобетонных шпал типа 101. Экспресс информация ВИНИТИ. Серия Путь и строительство железных дорог, 1962, No 1, реф.2, с.8-9). Эта шпала состоит из двух подрельсовых железобетонных блоков и средней соединиМ.Кл.6 Е01ВЗ/36 Е01ВЗ/46
тельной части, выполненной из холоднотянутой трубы с наружным диаметром 63,5 мм и толщиной стенок 3,18 мм, соосной продольной оси блоков. Концы трубы развальцованы и заделаны на небольшую глубину во внутренние концы подрельсовых блоков. Труба заполнена бетоном. Сквозь трубу и подрельсовые блоки проходит стальной стержень диаметром 17-19 мм, концы которого заанкерованы с помощью шайб и гаек на наружных концах подрельсовых блоков. С помощью гаек и шайб стальной стержень нагружен усилием 13,5 т. Это усилие передается на трубу и бетон, заключенный в ней. Бетон оказывает давление на трубу в радиальном направлении, что увеличивает жесткость трубы и сопротивляемость ее изгибу. Бетонные блоки армированы в зоне их внутренних концов отрезками стальной проволоки диаметром 3,18 мм, пропущенных через торцы трубы. В средних частях верхних сторон подрельсовых блоков выполнены углубления, являющиеися подрельсовыми площадками. Под подрельсовыми площадками поперек блоков выполнено по одному горизонтальному сквозному отверстию в которые запрессованы стальные трубы. В трубах установлены стальные стержни диаметром 19,05 мм, концы которых выступают по бокам блоков. Эти стержни являются крепежными элементами рельсовых скреплений, выполненных в виде пружинных скоб из закаленного прутка диаметром 14,29 мм, имеющих развитую форму. Скрепление в напряженном состоянии насаживается на выступающие концы стержня и обеспечивает прижатие рельса к шпале в трех точках с усилием несколько более 1 т. Рельс укладывается на подрельсовую площадку на рифленую резиновую прокладку, края которой загнуты около подошвы рельса.
русковой струнобетонной шпалой уменьшается расход бетона. Шпала имеет меньшую массу и повышенное сопротивление сдвигу поперек пути. Однако, вследствие выполнения средней соединительной части в виде одной трубы шпала имеет недостаточно высокую поперечную жесткость и сопротивляемость ее изгибу, а так же недостаточно высокую жесткость при скручивании шпалы. Вследствие отсутствия взаимодействия средней части шпалы с балластным слоем шпала оказывает повышенное удельное давление на балластный слой при высоких осевых нагрузках. Кроме того она имеет довольно сложную конструкцию.
В основу настоящей полезной модели была положена задача разработать конструкцию железнодорожной шпалы, в которой средняя соединительная часть была бы выполнена и соединена с порельсовыми блоками таким образом, чтобы она обладала повышенной поперечной жесткостью и повышенной жесткостью при скручивании, увеличенной опорной поверхностью при одновременном упрощении конструкции, благодаря чему повышается надежность и долговечность шпалы.
Поставленная задача решается тем, что в железнодорожной шпале, содержащей два подрельсовых железобетонных блока со средствами для размещения крепежных элементов рельсовых скреплений и среднюю соединительную часть из стали, концы которой заделаны в блоки, новым является то, что средняя соединительная часть содержит первую пару уголков, заделанных в подрельсовые блоки в их верхней части по бокам от каналов с металлическими шайбами, выполненных перпендикулярно подрельсовым площадкам блоков и предназначенных для размещения закладных болтов стандартных рельсовых скреплений, устанавливаемых на этих площадках, вторую пару уголков, расположенных под уголками первой пары, и заделанных в подрельсовые блоки в их нижней части аналогично заделке уголков первой пары, при этом все уголки ориентированы в поперечной плоскости таким образом, что полки каждого уголка направлены навстречу полкам двух других близлежащих уголков.
Благодаря такому решению шпала в ее средней соединительной части представляет из себя пространственную конструкцию в виде параллелипипеда, ребрами которого являются уголки, а основаниями - поверхности внутренних концов подрельсовых блоков. Это придает шпале высокую жесткость и сопротивляемость поперечному изгибу и скручиванию. Суммарная площадь контакта шпалы с балластным слоем увеличена за счет горизонтально расположенных полок нижней пары уголков. Все это вместе взятое повышает надежность и долговечность шпалы, упрощает ее конструкцию, а так же уменьшает удельное давление шпалы на балластный слой. Кроме этого такая заделка уголков в подрельсовые блоки позволяет свободно выполнить между уголками первой и второй пар каналы с металлическими шайбами для размещения и фиксации закладных болтов стандартных рельсовых скреплений, устанавливаемых на подрельсовых площадках.
Новым является так же то, что уголки средней соединительной части заделаны в подрельсовые блоки на глубину, по меньшей мере равную 0,8 от длины блоков.
Уголки средней части, заделанные в верхние и нижние части подрельсовых блоков на большую часть их длины, кроме своей основной функции соединительных элементов, дополнительно выполняют функцию арматуры.
подробным описанием примера, подтверждающего возможность ее осуществления, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых :
на фиг.1 схематично изображена заявляемая железнододорожна шпала, вид сбоку;
на фиг.2 - то же, вид сверху;
на фиг.3 - сечение А-А по фиг.2 в увеличенном масштабе;
на фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.1.
Заявляемая шпала состоит из двух одинаковых подрельсовых блоков 1 и 2, а так же средней соединительной части 3. Средняя соединительная часть 3 содержит четыре уголка 4, 5, 6 и 7. Уголки 4 и 5 образуют первую пару уголков, а уголки 5 и 6 - вторую пару. Первая пара уголков 4 и 5 заделана в верние части подрельсовых блоков 1 и 2 на длину, по меньшей мере равную 0,8 от длины этих блоков. Уголки 6 и 7 второй пары расположены под уголками 4 и 5 первой пары, соответственно, т.е. уголок 6 расположен под уголком 4, а уголок 7 - под уголком 5. Вторая пара уголков 6 и 7 заделана в нижние части подрельсовых блоков 1 и 2 аналогично заделке уголков 4 и 5 первой пары. Концы уголков 4, 5, 6 и 7, заделанные в подрельсовые блоки 1, 2, дополнительно выполняют функцию армирующих элементов, повышающих прочность этих блоков.
В верхних сторонах 8 блоков 1 и 2 выполнены подрельсовые площадки 9, имеющие уклон 1:20 в направлении внутренних концов 10 блоков 1,2. В подрельсовых блоках 1 и 2 в пространстве между между уголками 4 и 5 первой пары, а так же уголками 6 и 7 второй пары выполнены каналы 11 прямоугольного сечения, расположенные перпендикулярно подрельсовым площадкам 9. В каналах 11 заделаны металлические шайбы 12 с центральными отверстиями 13 прямоугольной формы. Каналы 11 с шайбами 12 предназначены для размещения и фиксации закладных болтов стандартных рельсовых скреплений (на чертежах не показаны), устанавливаемых на подрельсовых площадках 9.
Уголки 4, 5, б и 7 ориентированы в поперечной плоскости таким образом, что полки каждого уголка направлены навстречу полкам двух других близлежащих уголков. Например, одна полка уголка 4 направлена навстречу одной из полок уголка 5 этой же первой пары уголков. Другая же полка уголка 4 направлена навстречу одной из полок уголка 6, расположенного под уголком 4, и входящего в состав второй пары уголков, и так далее. За счет такой ориентации уголки 4, 5, 6 и 7, заделанные своими концами в подрельсовые блоки 1 и 2, образуют пространственную конструкцию в виде параллелипипеда. При этом уголки 4,5,6,7 являются ребрами этого параллелипипеда, а поверхности внутренних концов 10 подрельсовых блоков 1 и 2 - его основаниями. Благодаря этому средняя соединительная часть 3 и сама шпала в целом обладает высокой жесткостью, а следовательно и высокой сопротивляемоятью поперечному изгибу и скручиванию.
Горизонтально расположенные полки второй пары уголков 6 и 7, заделанных в нижних частях подрельсовых блоков 1 и 2, увеличивают площадь контакта шпалы с балластным слоем, т. е. увеличивают ее опорную поверхность. Благодаря этому уменьшается величина удельного давления шпалы на балластный слой.
Изготовление заявляемой шпалы осуществляется формовкой из бетонной смеси, аналогичной смеси, применяемой для изготовления цельнобрусковых струнобетонных шпал. Цикл формовки
шпал состоит из следующих основных операций:
-зачистка и смазка формы;
-установка пустотообразователей и арматуры (уголков), т.е. сборка формы;
-укладка бетонной смеси и ее виброуплотнение с пригрузом;
-пропаривание;
-разборка формы;
-извлечение шпалы из формы;
-складирование и последующая выдержка в течение 3-х суток.
Крепление рельсов на заявляемые шпалы осуществляется с использованием стандартного раздельного скрепления КБ65 и ни чем не отличается от крепления рельсов на стандартные цельнобрусковые струнобетонные шпалы. Укладка секций шпал с прикрепленными рельсами на балластный слой, осуществляется аналогично укладке секций с обычными шпалами, с использованием обычных путеукладчиков.
Заявляемая шпала имеет простую конструкцию. Изготовление таких щпал не требует применения сложного и дорогостоящего технологического оборудования, применяемого при изготовлении цельнобрусковых струнобетонных шпал, и может быть организовано в любом необходимом месте. Испытания и опытная эксплуатация шпал заявляемой конструкции показали, что заявляемая шпала по всем основным показателям практически соответствует показателям, применяемых цельнобрусковых струнобетонных шпал. При этом, стоимость заявляемой шпалы в несколько раз ниже стоимости применяемых шпал. Заявляемая шпала найдет самое широкое применение на участках преимущественно
пассажирского и пригородного движения поездов, а так же на путях промышленных предприятий.