Составная шпала

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2099460
Дата публикации: 
Суббота, Декабрь 20, 1997


Использование: изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути и предназначено для восприятия нагрузки от подвижного состава. Сущность изобретения: составная шпала состоит из двух сплошных внешних брусьев 1, 3 и трех составных внутренних 2, между которыми расположены металлические закладные связующие элементы 4, изготовленные из стального листа или сетки, являющимися отходами штамповочного производства, а также слои маслостойкого эластомера 5. Сплошные внешние и составные внутренние брусья, а также находящиеся между ними закладные стальные элементы связаны слоем вибростойкого клея 6. Весь пакет соединен винтами 7 из прочных сортов древесины. 2 ил.

,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути и предназначается для восприятия нагрузки от подвижного состава.

Из уровня техники в данной области известна составная шпала, содержащая пакет деревянных брусьев, охваченных металлическими хомутами. Каждый брус покрыт резиновой оболочкой. Металлические хомуты выполнены с отверстиями для рельсовых скреплений, а деревянные брусья пропитаны резинорастворяющим составом для увеличения адгезии резиновой оболочки с деревянными брусьями (см. авт. св. СССР N 1670021, кл. E 01 B 3/10, 1991).

Недостатком этой шпалы является малая прочность в поперечном сечении, сложность технологии при горячем склеивании, большое количество потребляемой электроэнергии при склеивании, большая длительность технологического процесса.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности и долговечности верхнего строения пути и подвижного состава, снижение уровня динамического воздействия подвижного состава на путь за счет повышения демпфирующей способности шпалы.

Указанный технический результат достигается тем, что в составной шпале, содержащей пакет деревянных брусьев, пакет образован верхним и нижним слоями из цельных брусьев и внутренними слоями из составных брусьев, при этом между слоями брусьев размещены закладные металлические листы или сетка и листовой маслостойкий эластомер, а все указанные элементы пакета связаны между собой водо-, морозо- и вибростойкой клеевой композицией и соединены деревянными винтами.

Данная конструкция шпалы позволяет получить шпалу повышенной прочности, на порядок увеличить допустимые нагрузки на разрыв по сравнению с монолитной деревянной шпалой за счет высокой прочности на разрыв стальных листов. В данной конструкции исключено развитие трещин из-за слоистой конструкции и высокого связующего действия стальных листов. За исключением верхнего и нижнего слоя дерева, все детали могут быть составными, что позволяет экономно расходовать древесину, изготавливать шпалы практически без отходов. Слои металла позволяют применять для соединения слоев шпалы клеевой состав, а также резко сократить время технологического цикла.

На фиг. 1 показана составная шпала в аксонометрии; на фиг. 2 элемент сечения шпалы.

Составная шпала состоит из двух сплошных внешних брусьев 1, 3 и трех составных внутренних 2. Между сплошными внешними брусьями и составными внутренними располагаются металлические закладные связующие элементы 4 и листовой маслостойкий эластомер 5. Данные связующие элементы изготавливаются из стального листа или сетки толщиной примерно 0,2 мм, являющегося отходом штамповочного производства. Толщина эластомера зависит от требуемого значения логарифмического декремента колебаний и может быть в пределах от 0,5 до 1,5 мм. Сплошные внешние и составные внутренние брусья, а также находящиеся между ними закладные стальные элементы и листы маслостойкой резины связаны слоем клея 6, являющегося стойким к ударным и вибрационным воздействиям с температурой эксплуатации от -60oC до +50oC. Весь пакет соединен винтами 7 диаметром примерно 25 мм, например, из прочных сортов древесины (сосны, ели, пихты, березы и пр.), расположенные попарно в центре и по краям шпалы. Центр закладных стальных элементов совпадает с осями винтов.

За счет составной конструкции шпалы на насыщение ее креазотом идет 40-60% последнего меньше, чем при пропитке обычной монолитной деревянной шпалы, вес пропитанной шпалы на 30-40 кг меньше по сравнению с деревянной шпалой. Прочность на сжатие, разрыв и изгиб составной шпалы-демпфера равна прочности сплошной шпалы, а логарифмический декримент колебаний в 3-4 раза выше, чем у сплошной деревянной шпалы. Так как коэффициент динамичности, имеющий прямую связь логарифмическим декриментом колебаний, в формуле расчетной долговечности стоит в третьей степени, то применение составной шпалы позволит как минимум в 3-4 раза повысить долговечность элементов пути и подвижного состава. Данная конструкция может быть эффективно использована на монолитном ВСП.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Составная шпала, содержащая пакет деревянных брусьев, отличающаяся тем, что пакет образован верхним и нижним слоями из цельных брусьев и внутренними слоями из составных брусьев, при этом между слоями брусьев размещены закладные металлические листы или сетка и листовой маслостойкий эластомер, а все указанные элементы пакета связаны между собой водо-, морозо- и вибростойкой клеевой композицией и соединены деревянными винтами.