Деревобетонная шпала
Владельцы патента RU 2306376:
Общество с ограниченной ответственностью "Иркутский научно-исследовательский институт лесной промышленности (ООО"ИркутскНИИЛП") (RU)
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в стационарных железнодорожных путях. Деревобетонная шпала для стационарных железнодорожных путей состоит из древесины и бетона. В бетон вставлен круглый деревянный стержень диаметром высоты шпалы соответствующего типа с винтовой нарезкой шагом, равным диаметра стержня, глубиной нарезки 0,01 диаметра и шириной канавки 0,1 диаметра стержня. Сверху к деревянному стержню прикреплены две деревянные вставки, выходящие на верхнюю постель шпалы для крепления на них прокладок рельсов. Вдоль продольной оси деревянного стержня по всей его длине нарезаны прямоугольные канавки глубиной и шириной 0,1 диаметра стержня. Соотношение в шпале бетона и дерева в зависимости от типа шпалы по геометрическим размерам распределено поровну. Техническим результатом изобретения является уменьшение веса шпалы, увеличение срока службы, уменьшение себестоимости. 3 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Предлагаемое изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в стационарных железнодорожных путях.
Уровень техники
Автору известна конструкция деревянных шпал по ГОСТ 78-89, производимых из цельной древесины диаметром более 26 см; следует заметить, что в связи с дефицитом крупномерной древесины объемы производства таких шпал из года в год сокращаются, а их стоимость постоянно увеличивается, кроме того, такие шпалы необходимо обрабатывать специальным антисептиком, предохраняющим их от гниения и поражения насекомыми. Автору известны конструкции составных деревянных шпал по ТУВ-027695-401-89, которые собираются из двух деревянных брусков, а также известны клееные шпалы, состоящие из отдельных деревянных пластин или брусков. Однако все эти шпалы по своим физическим свойствам не могут применяться на основных магистральных железнодорожных путях и, кроме того, также требуют пропитки специальным антисептиком.
Автору известен также прототип - железобетонная шпала по ГОСТ 10629-90, по которому изготовляются брусковые струнобетонные шпалы, в которых для создания предварительного натяжения в шпале до ее бетонирования натягивают высокопрочную проволоку продольной арматуры, после схватывания бетона концы проволоки освобождают, и она обжимает бетон. Шпалы изготавливают из тяжелого бетона марки 500. К недостаткам таких шпал относятся, прежде всего, большая потребность в металле, что резко увеличивает стоимость шпалы, значительная масса, сложность крепления рельса к шпале, потребность в специальных изоляционных материалах, большая жесткость шпалы, что ведет к повышенным нагрузкам на подвижной состав в момент прохождения колесами стыков рельсов и на поворотах, трудности диагностирования качества шпалы в процессе ее эксплуатации и выбраковки, риск применения такой шпалы в резко континентальном климате, где возможно ее разрушение под колесами подвижного состава.
Раскрытие изобретения
В предлагаемой деревобетонной шпале, которая может быть использована на стационарных железнодорожных путях, предложено вставить круглый деревянный стержень диаметром 1/2 высоты шпалы соответствующего типа, на котором выполнена винтовая нарезка с шагом, равным 1/2 диаметра стержня с глубиной нарезки 0,01 диаметра и шириной канавки 0,1 диаметра стержня. Конструктивно сверху на деревянный стержень прикреплены две деревянные вставки, выходящие на верхнюю постель шпалы для крепления на них прокладок рельсов, а вдоль продольной оси стержня по всей его длине нарезаны прямоугольные канавки глубиной 0,1 диаметра и шириной 0,1 диаметра стержня, при этом соотношение в шпале бетона и дерева по геометрическим размерам в зависимости от типа шпалы распределено поровну. Наличие таких отличительных признаков от прототипа позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение задачи обладает существенной новизной.
Для доказательства соответствия деревобетонной шпалы критерию существенного отличия было проведено сравнение основных признаков с прототипом, железобетонной шпалой по ГОСТ 10629-90. В результате было установлено, что деревобетонная шпала на 20% легче, не требует электроизоляции, имеет больший срок службы, соответствует стандартной жесткости, мягко воспринимает удары колесной пары подвижного состава, дешевле по себестоимости.
Технический результат, дающий положительный эффект по сравнению с прототипом, определяется свойствами и показателями, приведенными в табл.1.
| Таблица 1 Результаты сравнения | ||
| Свойства и другие показатели | Заявляемый продукт | Прототип железобетонная шпала по ГОСТ 10629-90 |
| 1 | 2 | 3 |
| Относительная масса шпалы | 0,8 | 1,0 |
| Состав шпалы | Бетон + деревянный стержень | Бетон + металлические струны |
| Относительная жесткость шпалы | Стандартная | Повышенная |
| Соотношение несущих частей | Бетон - 50% | Бетон - 70% |
| Дерево - 50% | Металл - 30% | |
| Конструкция несущих элементов | Деревянный стержень d=1/2 h, винтовая нарезка, шаг 1/2 d стержня, глубина 0,01 и ширина 0,1 диаметра стержня, продольные канавки прямоугольные глубиной и шириной 0,1 диаметра стержня | Стальные струны диаметром от 10 до 20 мм |
| Крепление рельсов к шпале | Костылями к деревянным вставкам, выходящим на верхнюю постель шпалы | Специальные зажимы и крепежные изделия |
| Относительный срок службы | 1,2 | 1,0 |
Анализ данных табл.1 показывает, что деревобетонная шпала может быть технически реализована, так как имеет все геометрические параметры и конструкции составных элементов.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена деревобетонная шпала, вид сверху, на фиг.2 изображен разрез деревобетонной шпалы по сечению А-А, на фиг.3 изображен разрез деревобетонной шпалы по сечению Б-Б.
Осуществление изобретения
Деревобетонная шпала состоит из бетона 1, круглого деревянного стержня 2, диаметр которого равен 1/2 высоты шпалы соответствующего типа. На деревянном стержне имеется винтовая нарезка 3, шаг которой равен 1/2 диаметра стержня, а ее глубина 0,01 и ширина 0,1 диаметра стержня. К круглому стержню прикреплены две деревянные вставки 4, выходящие на верхнюю постель шпалы для крепления на них прокладок рельсов. Вдоль продольной оси деревянного стержня нарезаны канавки 5 глубиной и шириной 0,1 диаметра стержня.
Изготовление деревобетонной шпалы осуществляется в специальной матрице, на дно которой укладывают бетон, затем укладывают деревянный стержень и окончательно заполняют матрицу бетоном. Затем матрица поступает в сушильный агрегат, где окончательно в определенном режиме происходит затвердевание бетона. Затем шпала убирается из матрицы и поступает на склад хранения для дальнейшей ее реализации потребителю.
Деревобетонная шпала укладывается в железнодорожный путь по стандартной технологии укладки шпал на балласт железнодорожного пути.
Реализация деревобетонной шпалы позволит резко сократить объемы потребления крупномерной древесины, которая сейчас расходуется на изготовление цельнобрусковых шпал, а также сократить расход дорогостоящего металла, который сейчас требуется для изготовления железобетонных шпал. Деревобетонная шпала значительно легче, удобна в эксплуатации, имеет стандартную жесткость, хорошо гасит динамические удары колесных пар подвижного состава, долговечна, позволяет утилизировать мелкомерную древесину, не пользующуюся спросом на рынках.
Деревобетонная шпала для стационарных железнодорожных путей, состоящая из древесины и бетона, отличающаяся тем, что в бетон вставлен круглый деревянный стержень диаметром высоты шпалы соответствующего типа с винтовой нарезкой шагом, равным диаметра стержня, глубиной нарезки 0,01 диаметра и шириной канавки 0,1 диаметра стержня, сверху к деревянному стержню прикреплены две деревянные вставки, выходящие на верхнюю постель шпалы для крепления на них прокладок рельсов, а вдоль продольной оси деревянного стержня по всей его длине нарезаны прямоугольные канавки глубиной и шириной 0,1 диаметра стержня, при этом соотношение в шпале бетона и дерева в зависимости от типа шпалы по геометрическим размерам распределено поровну.
