стальная шпала

Формула изобретения

СТАЛЬНАЯ ШПАЛА, содержащая горизонтальную полку и боковые стенки, сопряженные внутренними и наружными криволинейными поверхностями, отличающаяся тем, что внутренние поверхности горизонтальной полки и боковых стенок сопряжены по кривой, образованной двухрадиусным овалом, большая ось которого вертикальна и равна высоте боковой стенки с внутренней стороны, а малая ось расположена горизонтально на расстоянии, равном половине высоты боковой стенки, при этом меньший r и больший R радиусы овала определяются из соотношений

r = 1,57t;

r = 0,1h;

R = (11 - 15,7)t;

R = (0,7 - 1,0)h,

где t - толщина боковой стенки;

h - высота боковой стенки с внутренней стороны, и начало меньшего радиуса лежит на большой оси вала, а начало большего радиуса - на продолжении малой оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для строительства рельсовых путей промышленных предприятий.

Цель изобретения - повышение жесткости шпалы.

На фиг. 1 показана стальная шпала, поперечное сечение; на фиг. 2 - участок сопряжения полки со стенкой шпалы.

Стальная шпала состоит из горизонтальной полки 1, участка сопряжения 2 и стенок 3. Внутренняя поверхность 4 участка сопряжения выполнена по кривой АВ, описанной двухрадиусным oвалом, большая ось NN которого перпендикулярна полотну и равна внутренней высоте h боковой стенки. Малый радиус r овала равен 0,1h, а большой R= (0,7-1,0)h, а также r= 0,1t, а R= (11-15,7)t, где t - толщина стенки шпалы.

В процессе работы при нагружении стальной шпалы нагрузкой q возникают реакции Р, вызывающие изгибающий момент М стенки. Максимальное значение изгибающего момента имеет место на участках сопряжения. Однако за счет конструкции шпалы, начиная с точки А, толщина участка сопряжения постепенно увеличивается в направлении к полотну, что снижает напряжения в металле по сравнению с известными конструкциями шпал, жесткость шпалы повышается, и отгибки стенок не происходит.

Выбор граничных параметров значения большого радиуса R свала в пределах 0,7-1,0 высоты боковой стенки обусловлен соображениями достижения достаточной жесткости шпал при минимальном расходе металла на их производство. Так, при значениях радиуса R>h жесткость шпалы повышается незначительно, что практически не обеспечивает достижения поставленной цели, а при значениях R<0,7h происходит значительное утолщение участка сопряжения, что ведет к необоснованному перерасходу металла при достаточной жесткости шпал.

Рельсовый путь работает с различными нагрузками. Поэтому при производстве стальных шпал, с целью экономии металла, для менее нагруженных участков рельсового пути применяют шпалы выполненныe с радиусами R= h, а для наиболее нагруженных -R= 0,7h. Конкретный пример выполнения.

Металлическая шпала повышенной жесткости имеет следующие размеры:

Ширина полотна b= 190 мм.

Общая ширина шпалы В= 250 мм.

Высота наружной грани боковой стенки Н= 110 мм;

Высота внутренней грани боковой стенки h= 99 мм;

Толщина полотна t₁= 11 мм;

Толщина боковой стенки t= 7 мм;

Малый радиус овала r= 0,1х110= 11 мм;

Большой радиус овала R= 0,7х110= 77 мм.

Как показали данные расчетов, в результате использования стальных шпал повышенной жесткости можно увеличить нагрузку на железнодорожный путь на 5-10% .