БЕТОННАЯ ШПАЛА-ДЕМПФЕР

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкции верхнего строения пути и предназначено для восприятия нагрузки от подвижного состава и может быть использована на высокоскоростных участках железнодорожного пути, в местах с продольной негомогенностью пути, в частности, с меняющейся по длине жесткостью нижнего строения пути или зоны стыкования различных конструкций верхнего строения пути и др.
Известна шпала содержащая в подрельсовых зонах шпалы установлены вкладыши различной формы (усеченной пирамиды, составной по высоте призмы, в плане в форме ромба и др., а сами вкладыши могут быть выполнены деревянными, составными деревянными, из синтетических материалов, армированными стальным проволочным каркасом и др.). [Патент РФ №2095509, МПК Е01В 3/42, опубл. 10.11.97., бюлл. №31.]
Недостатком данной конструкции является низкая эксплуатация, долговечность и надежность, за счет низкой эффективности снижения динамической нагрузки на рельсы и колесные пары, что отрицательно влияет на долговечность и надежность, особенно на скоростных участках пути.
Известна бетонная шпала, выполненная переменного по длине сечения с деревянными вкладышами и металлическими подрельсовыми подкладками, содержащая вкладыши установленные в продольных пазах шпалы и выполненные многослойными, из слоев разноплотной древесины, разделенных эластичными упругими прокладками с разворотом в горизонтальной плоскости на 180° вкладыша. [Патент РФ №2042758, МПК Е01В 3/44, опубл. 27.08.95., бюлл. №24.]
Недостаткам данной конструкции является низкая надежность, малое демпфирование в опорных узлах и малое сопротивление сдвигу рельса относительно шпалы.
Данное техническое решение авторами выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение надежности и долговечности за счет снижения боковой вибрационной нагрузки путем установки боковых упругодемпфирующих элементов и существенное увеличение сопротивления сдвигу.
Технический результат достигается тем, что в теле бетонной шпалы-демпфера, содержащей тело бетонной шпалы, упругие нашпальные прокладки и металлические подкладки, выполнен карман, в который установлены под подрельсовой подкладкой вкладыши в виде двух горизонтальных опорных пакетов стальных волнистых пластин, размеры которых совпадают с размерами подкладки, с торцов опорных пакетов вертикально размещены упорные волнистые пакеты, размеры которых по ширине совпадают с подкладкой, а по высоте равны трем ее толщинам.
Демпфирующая способность предлагаемой конструкции опорного вкладыша в виде волнистых горизонтальных пакетов существенно (в десятки раз) выше демпфирующей способности внутреннего трения в деревянных, резиновых вкладышах и вкладышах из синтетических материалов [1. Антипов В.А. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения: Монография [Текст]/В.А.Антипов, Ю.К.Пономарев и др. -Самара: СамГАПС, 2005.-207c.-ISBN 5-98941-004. 2.Антипов В.А. Подавление вибрации агрегатов и узлов транспортных систем: Монография.- М.: Маршрут, 2006.-264c.-ISBN S-89035-185-0.]
На фиг.1 показана конструкция предлагаемой шпалы, на котором показан местный продольный разрез в районе подрельсового основания. Бетонная шпала-демпфер состоит из бетонного тела шпалы 1, опорных 2 и упорных 3 пакетов стальных волнистых пластин, подрельсовой подкладки 4, закладного болта 5 с гайкой 6 и прижимом 7 и собственно рельса 8. Подкладка 4 утоплена в шпалу и оперта торцами в дополнительные пакеты 3 стальных волнистых пластин. Жесткости пакетов стальных волнистых пластин 2 и 3 определяют расчетным путем в зависимости от заданных технических условий варьированием толщины пластин, их количества, качественного состава и геометрии волн. Варьирование жесткости возможно в пределах, существенно превышающих реальные диапазоны нагрузки в рельсо-шпальной решетке.
Бетонная шпала-демпфер работает следующим образом.
Вибрационные нагрузки от подвижного состава через рельс 8, который прижат к телу шпалы 1 болтом 5 с гайкой 6 и прижимом 7, передаются на металлическую подрельсовую подкладку 4, а после на пакеты стальных пластин 2 и 3. В результате действия нагрузки гофры распрямляются и пластины начинают перемещаться друг относительно друга. Появляется сила трения, которая превращает вибрационные нагрузки в тепло и через тело шпалы 1 передает его в окружающую среду.
Предлагаемая конструкция шпалы позволяет снизить динамические нагрузки на путь и подвижной состав за счет создания конструкции с регулируемой жесткостью в широком диапазоне, обеспечивающей ее работу в пределах упругопластических деформаций. Не смотря на то что повышены амортизационные свойства шпалы, по долговечности и сроку службы такая шпала значительно превосходит стандартную бетонную шпалу.