ШПАЛА

Область техники
Полезная модель относится к подрельсовым основаниям, а именно к деревянным шпалам, которые могут быть использованы в верхнем строении железнодорожного пути и в метрополитенах.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известна шпала (см. аналог - RU 115784, МПК E01B 3/02, публ. 10.05.2012), выполненная из тонких листов древесного шпона, свернутых по всей длине в рулон. Вышеупомянутые листы древесного шпона пропитаны водостойкой пропиткой-антисептиком и склеены друг с другом клеевым веществом. Каждый торец тела шпалы закрыт торцевой заглушкой, выполненной на древесной основе из листов шпона с водостойкой пропиткой.
Недостатком является сложность конструкции и технологии изготовления шпалы.
Из уровня техники известна шпала (см. аналог - RU 2400587, МПК E01B 3/10, B27M 3/14, публ. 27.09.2010), выполненная из массива прессованной древесины. В зонах крепления стальной прокладки к шпале установлены вставки, выполненные из прессованной древесины.
Недостатком данной шпалы является относительная сложность конструкции, вызванная необходимостью прессования массива древесины и наличием прессованных вставок. Незащищенность торцевых участков шпалы может привести к их растрескиванию.
Из уровня техники известна шпала (см. ближайший аналог - RU 2340716, МПК E01B 3/02, публ. 10.12.2008), выполненная из деревянного бруса с жестко закрепленной на верхней грани удлиненной металлической пластиной, на которой установлены две подрельсовые подкладки с отверстиями под крепежные элементы.
Недостатком является недостаточная надежность шпалы, выраженная в ее разрушении за короткий срок эксплуатации, поскольку, как указано в патенте RU 2340716, деревянный брус служит около 4-х лет, после этого необходима его замена.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели направлена на разработку деревянной шпалы, предназначенной для использования в безстыковом и звеньевом пути с различными типами рельсовых скреплений без ограничения по радиусам кривых и грузонапряженности.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности деревянной шпалы.
Указанный технический результат достигается тем, что шпала выполнена из деревянного бруса и содержит металлические пластины, отверстия для установки крепежных элементов, согласно полезной модели, шпала пропитана антисептическим составом и содержит расширенные вверх углубления для установки подрельсовых подкладок, при этом тело шпалы стянуто в поперечном направлении хомутами, в отверстиях установлены анкеры, каждый из которых снабжен внутренней резьбой и расположен расширенной головкой в нижней части шпалы, а металлические пластины снабжены отогнутыми режущими кромками, внедренными в тело шпалы со стороны торцевых граней.
Каждый анкер выполнен из композитного материала и снабжен наружной резьбой, при этом его наружная и внутренняя резьбы выполнены разносторонними.
В качестве антисептического состава использован масляный антисептик или водорастворимый антисептик Tanalith Ε 3492.
Нижние отверстия анкеров закрыты нижними заглушками.
Металлические пластины выполнены перфорированными с отогнутыми режущими кромками.
Хомуты и металлические пластины выполнены из нержавеющей стали.
Углубления для установки подрельсовых подкладок выполнены трапециевидной формы продольного сечения и содержат поперечные канавки.
Совокупность признаков заявляемой шпалы находится в причинно-следственной взаимосвязи с достигаемым техническим результатом и представлена в независимом пункте формулы полезной модели.
Краткое описание поясняющих фигур
фиг. 1 - схематично изображена предлагаемая шпала (общий вид);
фиг. 2 - изображена шпала без верхних заглушек (вид сверху);
фиг. 3 - схематично изображен сбоку участок шпалы с локальными сечениями;
фиг. 4 - схематично изображен участок рельсового скрепления (сечение вдоль шпалы).
На фигурах представлены:
1 - шпала;
2 - продольные грани шпалы;
2а - верхняя продольная грань;
3 - торцевая грань;
4 - углубление;
5 - подрельсовая подкладка;
5а - нижние поперечные выступы подрельсовой подкладки;
5b - боковина подрельсовой подкладки;
6 - боковина;
7 - поперечная канавка;
8 - отверстие;
9 - анкер;
10 - крепежный элемент;
11 - верхняя заглушка;
12 - нижняя заглушка;
13 - хомут;
14 - металлическая пластина;
14а - режущие кромки;
15 - рельс;
15а - подошва рельса;
16 - пружинная клемма.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели. Соответственно, поясняющие фигуры и подробное описание шпалы покрытия носят иллюстративный, но не ограничительный характер.
Лучший вариант осуществления полезной модели
Шпала 1 содержит, по меньшей мере, четыре продольные грани 2 и две торцевые грани 3 (см. фиг. 1, 2). В теле шпалы 1 со стороны верхней грани 2а выполнены два углубления 4, выполняющие функцию постелей для подрельсовых подкладок 5. Каждое углубление 4 выполнено расширенным вверх и ограничено противолежащими наклонными боковинами 6. В каждом углублении 4 выполнены две нижние поперечные канавки 7, в которых будут располагаться нижние поперечные выступы 5а подрельсовой подкладки 5. В продольном сечении шпалы 1 каждое из углублений 4 выполнено трапециевидной формы, а нижние поперечные канавки 7 выполнены по дуге окружности. Вышеописанные углубления 4 позволяют подрельсовым подкладкам 5 самоцентрироваться, а рельсовому скреплению «держать колею», т.е. не смещаться при больших боковых нагрузках. Кроме того, вышеописанные углубления 4 увеличивают площадь опирания подрельсовых подкладок 5 на шпалу 1, что уменьшает нагрузку на упомянутую шпалу 1 и увеличивает срок ее эксплуатации.
В теле шпалы 1 выполнены сквозные отверстия 8, в которых установлены анкеры 9 (см. фиг. 3), расположенные расширенной головкой в нижней части шпалы 1. Анкеры 9 выполнены из композитного материала, в частности полиамида, и снабжены наружной и внутренней резьбами, последняя из которых предназначена для соединения с крепежным элементом 10, например, путевым шурупом или болтом, или винтом, посредством которого подрельсовая подкладка 5 крепится к шпале 1. Вышеупомянутые наружная и внутренняя резьбы выполнены разносторонними, в частности, наружная резьба выполнена левосторонней, а внутренняя резьба - правосторонней, что повышает надежность крепления подрельсовой подкладки 5 к шпале 1.
После установки анкеров 9 их верхние и нижние отверстия закрываются соответствующими верхними 11 и нижними 12 заглушками, предотвращающими попадание внутрь анкеров 9 влаги, инородных предметов, в том числе жидкого бетона. Перед монтажом рельсового скрепления верхние заглушки 11 удаляют, а нижние заглушки 12 остаются на весь период эксплуатации шпалы 1.
Для исключения гниения шпалы 1 ее пропитывают антисептическим составом, в качестве которого используют масляный антисептик или водорастворимый антисептик Tanalith Е3492.
Для исключения растрескивания древесины шпала 1 в поперечном направлении стянута хомутами 13, выполненными, преимущественно, из нержавеющей стали.
Торцевые грани 3 шпалы 1 закрыты с наружной стороны металлическими пластинами 14, выполненными перфорированными с отогнутыми режущими кромками 14а, внедренными в тело шпалы 1 со стороны торцевых граней 3 (см. фиг. 3). В процессе изготовления шпалы 1 металлические пластины 14 запрессовывают в торцевые грани 3, что исключает растрескивание последних и «раскрытие ствола» шпалы 1. Металлические пластины 14 выполнены, преимущественно, из нержавеющей стали.
В штатно собранном рельсовом скреплении подрельсовая подкладка 5 установлена в углублении 4, при этом ее нижние поперечные выступы 5а расположены в поперечных канавках 7, а боковины 5b опираются на боковины 6. Подошва 15а рельса 15 прижата пружинными клеммами 16 к подрельсовой подкладке 5, соединенной крепежными элементами 10 со шпалой 1. При этом крепежные элементы 10 ввернуты в анкеры 9 и соединены с их внутренней резьбой.
Вышеописанная шпала 1 выполнена из деревянного бруса и имеет твердость поперек волокон древесины не менее 27 МПа. Модуль упругости при сжатии поперек волокон древесины находится в пределах 46÷63 МПа. По качеству древесина шпалы 1 соответствует ГОСТ 22830-77.
Вышеописанная шпала 1 может быть использована на безстыковом и звеньевом пути с рельсами Р50, Р65, и различными типами рельсовых скреплений без ограничения по радиусам кривых и грузонапряженности.
В процессе эксплуатации вышеописанная шпала 1 характеризуется высокой надежность, способствует надежному креплению подрельсовых подкладок 5 и, соответственно, рельсов 15, что повышает безопасность грузопассажирских перевозок на железной дороге и в метрополитене.