ШПАЛА

Полезная модель относится к конструкциям верхнего строения рельсовых путей, а именно конструкциям подрельсовых оснований и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах, трамвайных путях и на подъездных железнодорожных путях промышленных предприятий.
Так как шпалы относятся к подрельсовым опорам, то они должны обладать прочностью, износостойкостью и долговечностью в условиях переменных силовых и природно-климатических воздействий, дешевизной, недефицитностью и технологичностью в массовом производстве, Общеизвестны деревянные шпалы, представляющая из себя брус прямоугольного сечения (см. «Общий курс железных дорог» под ред. Ю.И.Ефименко. М., 2005 г., стр.5556). К их недостаткам относится малый срок службы и большой расход высококачественной древесины.
Известны железобетонные, бетонные, цементные шпалы, (RU №155836, МПК8 Е01В 3/28, оп.. 10.09.2000 г, RU №2293810, оп. 16.09.2005 г, RU №2007129153, оп. 10.02.2009).
Недостатками этих конструкций является высокая трудоемкость и себестоимость изготовления, а также трудоемкость эксплуатации и обслуживания железнодорожных путей, более значительный вес в сравнении с деревянными шпалами, что обусловливает более высокие затраты, связанные с транспортировкой и укладкой таких шпал.
Известны конструкции шпал на основе полимерного материала (RU №2095509, оп. 10.11.1997 г, RU №15577 U1, оп. 27.10.2000, RU №75857 U1, оп. 27.08.2008, WO 2010096911 оп. 26.02.2010, CN 101759898, оп. 04.01.2010, RU №2412298, оп. 20.02.2011), отвечающие требованиям прочности, износостойкости, долговечности. Однако такая шпала достаточно дорога, вследствие высокой стоимости полимера, кроме того, шпалы из указанного материала подвержены температурной деформации.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип является шпала, изготовленная из композиционного материала на основе полимера с наполнителями - тальк, зола, поташ (US 2007207314 (А1), оп. 06.09.2007)
Так как указанные наполнители являются высокодисперсными материалами, они недостаточно связываются полимерным материалом, наблюдается наличие раковин, не удается достичь единого монолита изделия, что снижает прочность шпалы.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение срока службы шпалы, ее надежности, снижение себестоимости и трудоемкости обслуживания и монтажа железнодорожных путей.
Для решения поставленной задачи шпала, изготовленная формованием из композиционного материала в виде бруса, согласно полезной модели, выполнена из полимерно-песчаной смеси содержащей 50-80% полимерного материала и 20-50% песка.
Шпала в сечении имеет, предпочтительно, прямоугольную форму. Выбор конкретной конструкции шпалы осуществляется исходя из конкретных условий эксплуатации.
Сырьевым источником для получения шпалы подрельсового основания могут быть отходы полимеров и пластмасс промышленных предприятий, а также полимеры из бытовых отходов, которые сбрасываются в окружающую среду в больших количествах. Вторым компонентом при производстве строительных материалов является песок, который извлекается из песочных смесей металлургических, химических производств и имеется также в больших количествах. Таким образом, применяемое сырье является дешевым и доступным.
Заявляемую шпалу изготавливают любым известным способом формования, включая литье в прессформы. Полученная таким образом шпала имеет заранее заданные форму и геометрические параметры и не требует дополнительной обработки.
Полимерный материал, дробят до фракции 1-2 см, смешивают с песком в пропорциях 50-80% полимера, 20-50% песка. Затем загружают полимер-песчаную композицию указанного выше состава в агрегат для плавления, где температура поддерживается 200-230°С в течение 30-40 мин. Полученная масса разливается в прессформы, и выдерживается до полного остывания. При содержании полимера более 80% и песка менее 20% снижается стойкость к температурным деформациям шпалы. При содержании полимера менее 50% и песка более 50% происходит быстрое застывание смеси, что значительно усложняет процесс формования.
Заявляемая шпала недорогая, конструктивно и технологически проста, обладает высокой точностью геометрических параметров, необходимыми показателями прочности, износостойкости. Шпала имеет малую чувствительность к колебаниям температуры.
Шпалы из полимерно-песчаной смеси подходят для разных климатических условий, не деформируются и выдерживает температуру от +60 до -60 градусов Цельсия. Они не боятся влаги, химически - и морозоустойчивы, не ржавеют. Использование предлагаемой шпалы позволит по сравнению с прототипом повысить срок службы шпалы в 1,5 раза, снизить себестоимость и трудоемкость обслуживания и монтажа железнодорожных путей.