ШПАЛА

Полезная модель относится к области конструкции шпалы для железнодорожного и электрического транспорта, использующих рельсы для передвижения по ним транспортных средств. Конструкция может быть также использована для крепления рельс с целью передвижения по ним механизмов подъемных кранов в строительстве. Особое значение она имеет для прокладки железнодорожных путей сверхскоростных поездов типа «Сапсан».
Известна шпала, содержащая удлиненное тело из многослойного материала, отверстия под крепеж и имеющая древесную основу, пропитанную антисептиком, причем, тело шпалы выполнено в виде скрученного рулона, в котором древесная основа представляет собой склеенные между собой листы шпона с выемками для отверстий под крепеж (см. патент на полезную модель №104940 http://bankpatentov.ru/node/80998).
Недостатки известной конструкции:
1. Прочность шпалы из-за технологической наследственности в местах сгибания листов шпона понижена и при действии вертикальных нагрузок при прохождении тяжеловесных железнодорожных составов ускоряется износ шпалы.
2. Конструкция шпалы при ее изготовлении не устраняет возможности получения технологических дефектов в виде пустот, снижающих прочность шпалы, что может привести к сокращению ее срока эксплуатации.
Указанные недостатки устранены в заявляемой полезной модели, которая направлена на решение задачи увеличения срока службы железнодорожных шпал и колесных пар железнодорожных вагонов.
Положительный технический результат достигается за счет конструкции тела шпалы, в котором древесная основа выполнена в виде склеенных между собой горизонтальных и вертикальных пакетов элементов из листов шпона и при этом не применяется скручивание листов шпона. Предлагаемая конструкция устраняет дефекты технологической наследственности, которые проявляются в виде локальных напряжений и пустот в известной конструкции шпалы.
Для демонстрации заявляемой конструкции шпалы выполнены рисунки на фиг. 1 и фиг. 2, на которых обозначены следующие позиции:
1 - горизонтальные пакеты элементов древесной основы из шпона с водостойкой пропиткой,
2 - склеивающий состав,
3 - отверстия под крепеж,
4- вертикальный пакет элементов древесной основы из шпона с водостойкой пропиткой.
На фиг. 2 в повернутом сечении А-А шпала изображена в рабочем состоянии: сверху действует нагрузка от колесных пар при движении поездов, снизу располагается отсыпной грунт железнодорожного полотна.
Назначение и взаимодействие элементов в заявляемой конструкции шпалы следующее.
Предлагаемая конструкция шпалы состоит из древесной основы в виде двух пакетов (фиг. 2, позиции 1), расположенных горизонтально и одного пакета (фиг. 2, позиция 4), расположенного вертикально. Каждый из пакетов собран из плоских элементов, изготовленных из листового древесного шпона склеенных между собой склеивающим составом 2. Древесные элементы из листового шпона пропитаны на всю глубину водостойким антисептиком на базе кризола. Шпала имеет отверстия 3 под крепеж подкладок под рельсы.
Толщина вертикального пакета 4 составляет не менее 0,4 от всей толщины шпалы. Усилия, возникающие при движении колесных пар поездов, вызывают изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Вертикальный пакет элементов 4 древесной основы из листового шпона создает противодействие изгибающим максимальным усилиям, направленным перпендикулярно плоскостям горизонтальных элементов 1.
Противодействие изгибающим усилиям, направленным перпендикулярно вертикальному пакету элементов 4, создается горизонтальными пакетами 1.
Наличие вертикального пакета 4, по сравнению с известной конструкцией, позволяет получить положительный технический результат из-за увеличения числа древесных элементов из шпона воспринимающих вертикальную нагрузку. Положительный технический результат по повышению прочности в заявляемой конструкции, по сравнению с известной конструкцией, достигается за счет отсутствия мест сгиба шпона при изготовлении тела шпалы, что устраняет дефекты технологической наследственности, снижающие прочность известной шпалы.
Горизонтальные пакеты при действии на них перпендикулярно направленных усилий работают растяжение, а вертикальные пакеты при этом работают на сжатие. Допускаемое напряжение при растяжении древесины шпона составляет 11 МПа, а на сжатие - 14 МПа. Таким образом, увеличенное число элементов, работающих на сжатие путем применения вертикального пакета элементов 4 повышает прочность тела шпалы.
Технология изготовления заявляемой шпалы включает изначальную пропитку горизонтальных и вертикальных элементов шпона водостойким антисептиком. Длина элементов шпона вдоль волокон соответствует длине шпалы. Затем производится склеивание пропитанных антисептиком элементов шпона в горизонтальные 1 и вертикальные 4 пакеты. Из двух горизонтальных пакетов 1 и одного вертикального 4 пакета по схеме, показанной на фиг. 2, склеивается удлиненное тело шпалы. Затем производится сверление отверстий 3 под крепеж.