Шпалы: классификация, производство, пропитка

В качестве опоры для рельсов различного назначения применяют изделия, называемые шпалами. Для их изготовления применяют следующие материалы: бетон, дерево, металл, современные синтетические материалы. Наиболее дешёвыми в производстве считаются деревянные шпалы. Они первыми применялись для прокладки железнодорожных путей. Деревянные шпалы обладают рядом преимуществ, которые позволяют использовать их достаточно широко. Их используют для крепления рельс на главных и второстепенных путях. Для производства применяют различные сорта древесины. От этого зависит технология производства и конечная стоимость. В настоящее время им на смену пришли шпалы железнодорожные из других материалов. Однако деревянные изделия по-прежнему применяются в различных сферах.

Классификация по типам

В современной стандартизации деревянные шпалы классифицируются по следующим признакам:

форме изготовления (обрезная, полуобрезная, необрезная);
качеству;
наличию пропитки (пропитанная или непропитанная);
сфере применения

По первому признаку деревянные шпалы могут иметь дополнительный признак. К нему относятся так называемые глубоко наколотые брусы. На поверхности такая железнодорожная шпала имеет специальные насечки, которые способствуют более глубокому проникновению антисептической жидкости. По качеству деревянные шпалы выпускаются двух сортов. Изделия первого сорта применяются на наиболее важных участках дороги. Шпалы второй сорт устанавливают на второстепенных путях.

По третьему и четвёртому признаку деревянные шпалы делятся на типы. 1-ый тип используется для главных путей первого и второго класса. Их разрешается применять для путей третьего класса с грузонапряжённостью превышающей 50 млн. т×км брутто/км. Обычно это шпала пропитанная тип 1. 2 тип разрешён для установки на главные пути третьего и четвёртого класса, подъездных и сортировочных путей. Третий тип применяется для любых путей пятого класса.

Требования по стандарту

Железобетонные шпалы изготавливаются согласно нормативным документам с строгими соблюденными формами и размерами. Прочностные и другие показатели железобетонных шпал отражены в ГОСТ 33320–2015. Это изделия, к эксплуатационным показателям которых выдвигаются требования:

Прочностные параметры. Сила, передающая предварительное натяжение, возникает сразу после изготовления изделия.
Параметры бетона. Смесь должна иметь наивысшую меру однородности консистенции.
Точные формы и размеры. Соответствие этим параметрам характерны для этих конструкций. Существуют строгие допуски по элементам шпал, сверяется соответствие заданным стандартам мест соединения с рельсами.

Таблица. Типы деревянных шпал.

Тип шпалы	Толщина h, мм	Высота пропиленных боковых сторон h1, мм	Ширина, мм			Длина, мм
			верхней пласти не менее		нижней пласти
			b	b’	b1
I	180±5	150	180	210	250±5	2750±20
II	160±5	130	150	195	230±5
III	150±5	105	140	190	230±5

Шпалы по их назначению подразделяются на три типа: I – для главных путей 1-го и 2-го класса1, а также для путей 3-го класса при грузонапряженности более 50 млн. т.км брутто/км в год или скоростях движения поездов более 100 км/ч II – для главных путей 3-го и 4-го класса, подъездных путей с интенсивной работой, приемоотправочных и сортировочных путей на станциях; III – для любых путей 5-го класса, в том числе станционных, малодеятельных подъездных и прочих путей с маневрово-вывозным характером движения. Размеры деревянных шпал установлены для древесины с влажностью не более 22 %. При большей влажности древесины шпалы должны иметь по толщине и ширине припуски на усушку для хвойных пород по ГОСТ 6782.1-75, а для лиственных пород-по ГОСТ 6782.2-75.

READ Что такое пиломатериалы?

Габаритные размеры и вес деревянных шпал ЖД

В принятом стандарте установлены геометрические размеры деревянной шпалы. Для всех типов установлена длина шпал равна 2750 мм. Разрешённый допуск составляет 20 мм. Вес деревянной шпалы будет зависеть от остальных размеров. Высота варьируется от 150 мм для первого типа до 105 мм для третьего. Ширина определяется по форме, конструкции.Эти параметры определяют назначение железнодорожной шпалы и условий её эксплуатации. Сколько весит ЖД вариант зависит от всех перечисленных параметров. После пропитки вес незначительно увеличивается. Вес одной шпалы зависит от её конструкции. Масса шпалы деревянной первого типа равна 85 кг. Она должна выдерживать самые большие нагрузки. Вес второго типа не превышает 80 кг. Размеры деревянных шпал в стандарте заданы с учётом состояния древесины. Влажность не должна превышать двадцать два процента. Поэтому размеры шпалы могут отличаться в одной партии, но в пределах допуска. Перед началом производства задают габариты будущих изделий. Особое внимание уделяется такому параметру толщина. Она должна быть постоянной по всей длине.

Стандартизированные размеры

Геометрические характеристики опорных конструкций 1 и 2 типа мы привели в таблицах выше (а также рассмотрели, сколько весит шпала железнодорожная деревянная пропитанная – напоминаем, 85 и 80 кг). Поэтому сейчас давайте взглянем на третью категорию.

а) обрезная;

б) полуобрезная;

в) необрезная.

Параметр		Показатель, мм
Длина		2750 ± 20
Ширина по пласти
Нижняя	Верхняя	230 ± 5	140-190
Подъем		160

В конструкции ВСП есть еще один важный элемент, который также должен отвечать ряду нормативов – предлагаем обратить на него внимание.

Размеры ЖД шпалы по ГОСТу

Геометрические характеристики (размеры шпал) и классификация приводится на основании требований установленных государственным стандартом. Например, ГОСТ 78-2004 шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи, объединяет все характеристики, готовых изделий. Для специальных путей разработаны свои стандарты. ГОСТ 22830-77 шпалы деревянные для метрополитена уточняет отдельные параметры необходимые для их эксплуатации в этих специфических условиях. Каждый стандарт согласован с другими руководящими документами, согласованными с правилами эксплуатации различных путей. На деревянные шпалы ГОСТ накладывает определённые ограничения по области их применения. Особое внимание уделяется выбору покрытия, которое наносится на поверхность для улучшения их технических характеристик.

ГОСТ 78-2004 Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические условия

1 файл 462.81 KB

ГОСТ 22830-77 Шпалы деревянные для метрополитена. Технические условия

1 файл 586.90 KB

Технические требования, предъявляемые к деревянным шпалам стандартного размера и веса

В утверждённых документах приводятся подробные требования к параметрам готовых деревянных изделий. Отдельно предъявляются требования на шпалы непропитанные и пропитанные (обработанные). Высокие требования необходимы, так как это связано с безопасностью эксплуатации подвижного состава.

Требования к непропитанным шпалам

После распиловки шпалы непропитанные должны соответствовать установленным стандартам. Основными техническими требованиями для шпалы непропитанной являются:

выбор материала (допускается применение древесины хвойных пород, в отдельных случаях разрешается изготавливать изделия непропитанные для железных дорог из берёзы);
количество разрешённых пороков при выборе древесины установлено ГОСТ 78-89;
размер глубокой наколки должен составлять 10 мм;
шпала деревянная пропитанная должна иметь гладкую поверхность без коры и луба со срезанными сучками;
при составлении партии должны разделяться по породам древесины.

К каждому классу предъявляются свои индивидуальные требования.

Требования к пропитанным шпалам

Такие изделия должны соответствовать следующим требованиям:

качество пропитки должно соответствовать ГОСТ 20022.5-93;
пропитанные шпалы должны иметь отверстия под крепления в строго установленных местах;
пропитка производится только разрешёнными антисептическими растворами с соблюдением технологии;
шпала деревянная пропитанная тип 2 изготавливается с большими допущениями, чем тип 1;
шпалы железнодорожные пропитанные антисептическими средствами должны иметь глубину пропитки указанную в инструкции на конкретное антисептическое средство.

Точное соблюдение требований к непропитанным образцам обеспечивает длительный срок их эксплуатации.

ГОСТ 20022.5-93 Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами

1 файл 96.43 KB

Сфера использования

В зависимости от материала и технологии производства применяются:

Железобетонные.

для раздельного рельсового крепления (используется тип I);
для нераздельного рельсового крепления (применяют тип IIиIII).

Деревянные.

на главных путях первого и второго класса при разрешённых скоростях не более 100 км/ч (тип I);
главных путей третьего и четвёртого класса и подъездных путей (тип II);
для путей пятого класса, подъездных, редко эксплуатируемых (тип III).

Стальные.

на подъездных путях доменного и сталеплавильного производства;
на участках пути с повышенной нагрузкой на ось (до 60 т);
в некоторых странах северной Африки и Саудовской Аравии.

Композиционная с полимерным покрытием.

на грузонапряжённых участках пути малого радиуса;
в конструкциях стрелочных переводов;
в климатических зонах с длительным воздействием высоких температур (до 50 °С);
на участках со слабыми и неустойчивыми грунтами.

Конкретные изделия выбираются на основании принятых стандартов и установленных норм и правил по прокладке железнодорожных путей.

Средний срок службы

Этот показатель определяется несколькими параметрами:

видом использованной древесины;
качеством обработки и применяемым антисептиком;
соблюдением условий хранения (оговорены в соответствующем стандарте);
прилагаемыми нагрузками и условиями эксплуатации.

При правильном соблюдении всех требований государственных стандартов средний срок службы шпал изготовленных для большой колеи составляет примерно шестнадцать лет. Этот срок может быть продлён на пять шесть лет при проведении ремонтно-восстановительных работ, что позволяет получить хорошую сумму экономии.

Доставка

Тип доставки	Цена, руб
Доставка по России	Уточнить у менеджера
Доставка по СНГ	Уточнить у менеджера

Доставим в короткие сроки в любой регион на Ваш объект или производство. Перевезем собственным автотранспортом. Также оформляем ж/д грузоперевозки. При необходимости груз страхуем и сопровождаем.

Внимание! Обратитесь к менеджеру и получите ИНДИВИДУАЛЬНОЕ и ВЫГОДНОЕ предложение по телефонам: +77 +7 (49234) 333-78 +7 (49234) 218-67 +7

Технология производства деревянных шпал

Изготовление шпал отличается по следующим характеристикам:

способу распила;
применяемому оборудованию;
используемому материалу.

По способу распила они делятся:

на обрезные;
не обрезные;
полуобрезные.

В первом случае производится обрезка со всех четырёх сторон. Во втором обрез осуществляется с двух сторон и в третьем с трёх сторон. Производство начинается с выбора материала, то есть из чего их делать. Деревянные шпалы могут изготавливаться из лиственных или хвойных пород. Производство шпал осуществляется в следующей последовательности:

выбор пиломатериала требуемого размера;
разметка кряжа на деревянные шпалы;
непосредственно распил (производство шпал деревянных);
обработка (пропитка) в антисептике;
сушка шпал деревянных пропитанных;
сортировка готовой продукции и маркировка;
подготовка технологических отверстий для крепежа.

В итоге получаются деревянные изделия необходимого вида для применения на конкретных участках железной дороги.

Распиловка шпального кряжа

Эта технологическая операция (шпальная вырезка) производится на основании ГОСТ 8486-86. В зависимости от размера кряжа разработаны соответствующие схемы его распила. От диаметра бревна и выбранной схемы во многом зависит производительность производства. Основной задачей правильного выбора схемы является снизить количество отходов при распиле. В настоящее время разработаны семь основных и более сорока модифицированных схем рационального раскроя. Они рассчитаны на применение шпального кряжа диаметром от 255 до 700 миллиметров. Эти схемы могут быть измены в зависимости от конкретных условий производимого распила.

ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия

1 файл 440.08 KB

Древесина для шпал

Выбор дерева во многом зависит от местных условий. Это могут быть хвойные породы или лиственные, произрастающие на данной территории. Из хвойных пород применяются: ёлка сосна, лиственница, кедр. Из лиственных пород используется берёза, дуб или ясень.

Оборудование для распиловки

Для качественной распиловки заготовленного кряжа применяются круглопильные или ленточные станки. Каждый из них имеет хорошо отработанную методику, позволяющую получить заготовки высокого качества.

Наиболее распространённым станком для распиловки в том числе мостовых и переводных брусьев являются станки российского производства серии ЦДТ6. Конструктивно они состоят из следующих основных элементов:

механизма крепления кряжа;
устройств подачи;
системы навигации;
механизм пиления (состоит из сварной рамы, пильного вала, расклинивающего ножа и устройства гашения излишней вибрации);
рольганга для уборки отходов пиления;
пилой;
механизмом ограждения.

В различных конфигурациях станков конструкции отдельных элементов могут отличаться. По специальному заказу производитель может изготовить в качестве дополнительного оборудования дополнительный блок с навесной пилой. Она позволяет распиливать кряж размером, достигающим 1000 мм. Современные станки снабжаются средствами механизации, к которым относится гидравлическая система закрепления, поворота и подачи заготовки, автоматическая система центрирования, шпалоавтомат с суппортом и торцевым зажимом.

Пропитывание деревянных железнодорожных шпал

Низкая себестоимость производства подобных изделий для железнодорожных путей не даёт полного экономического эффекта. Это связано с их непродолжительным сроком службы. Для увеличения этого показателя готовые заготовки необходимо пропитывать специальными растворами, способными придать им прочность и стойкость к разрушению и предотвратить преждевременное гниенье. С этой целью в промышленных масштабах производится обработка шпал. В зависимости от сферы применения производитель решает,как проводить обработку железнодорожных шпал. По качеству нанесённого антисептика и полученному цвету можно определить,чем обрабатываются шпалы.

Составы для пропитки

Чтобы понять, чем обрабатывают шпалы необходимо разобраться, где они будут использоваться. В настоящее время производители предлагают различную жидкость для пропитки шпал. Каждая из них обладает своими специфическими свойствами и применяется для конкретных условий эксплуатации уложенных шпал на железной дороге. Основными задачами, которые решаются при пропитке являются:

устойчивость к воздействию негативных факторов окружающей среды;
защита древесины от гниения;
улучшение механических характеристик (прочности, упругости деформации);
обеспечение длительного срока эксплуатации.

Для пропитки шпал в основном применяют:

креозот, полученный из каменного угля;
каменноугольный дёготь;
антраценовое масло;
различные растворы минеральных солей.

Первые два раствора предотвращают растрескивание готовых изделий под воздействием атмосферы.Заготовки, обработанные маслами, не подвержены разрушению древесины различными вредителями. Многообразие средств для пропитки шпал, позволяет при правильном применении используемого раствора, решить все необходимые технические задачи.

На крупных предприятиях используют метод автоклавной пропитки. Он позволяет создавать условия, чтобы пропитывалось определенное количество шпал с одинаковым качеством. Для улучшения воздействия пропитывающей жидкости на деревянную поверхность при обработке наносят специальные насечки. Они будут пропитаны на большую глубину и полностью избавляются от гнили.В зависимости от того, чем обрабатывают шпалы необходимо соблюдать установленные меры безопасности. От используемого состава жидкости зависит схема проведения технологического процесса. Проведение обработки опасно для обслуживающего персонала. Особенно это необходимо в случае, когда мажут отдельные участки готовых заготовок или всю поверхность вручную.

Элемсепт

Этот антисептик применяется для обработки древесины в промышленных условиях. Из элемсепта готовят водный раствор, в котором производится обработка. Он выпускается двух марок А30 и А60. Каждый из них содержит оксиды меди, мышьяка и хрома. Универсальность антисептика позволяет применять его в любых климатических зонах, что подтверждается техническими условиями 2157-107-00194429-2016 года.

ЖТК

Данная термоконденсационная жидкость является продуктом нефтепереработки. Каждый производитель обладает своим патентом на производство этого антисептика. Основные требования изложены в ГОСТ 20022.5-93. Сегодня это наиболее эффективный заменитель каменноугольного шпалопропиточного масла. ЖТК относится к четвёртому классу опасности. Существенным преимуществом является достаточно низкая температура застывания. Она варьируется от минус двух, до минус тридцати градусов. Пропитанные шпалы не обладают запахом и не производят токсичных выделений.

ГОСТ 20022.5-93 Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами

1 файл 96.43 KB

Виды деревянных шпал. Почему дерево продолжает оставаться лучшим материалом для производства шпал?

Шпалы – это горизонтальные опоры, которые позволяют располагать рельсы на одинаковом расстоянии друг от друга. Между тем, сохранение означенного расстояния критически важно.

Сегодня шпалы производятся из различных материалов:

дерево;
металл;
пластик и т.д.

Нужно отметить, что несмотря на значительное развитие промышленности, шпалы из дерева продолжают оставаться наиболее предпочтительными в использовании. Ведь они обладают всеми необходимыми техническими параметрами и стоит максимально доступно.

Можно разделить деревянные шпалы на следующие классы: обрезные, полуобрезные, необрезные.

Среди минусов использования деревянных шпал можно отметить лишь один. Они загнивают в местах сочленения с рельсами. Однако существует простой способ избежать этой проблемы – применение антисептических растворов.

В России подобной древесиной считается сосна. Дело в том, что это наиболее распространённая древесина, а значит максимально дешёвая. В западных странах для производства шпал могут так же использоваться кедр, клён и даже эвкалипт.

Главное свойство, которым должны обладать шпалы из дерева – пластичность. При проходе поезда по рельсами, они должны удерживать последние на одинаковом расстоянии друг от друга.

Однако в случае использования жёсткого металла вместо дерева, в нём будет возникать вибрация (злокачественная). Дерево же без проблем гасит вибрацию. Точнее она проходит через него, но не оказывается негативного влияния.

Единственное, на что следует обращать внимание – это локальное подгнивание дерева. Если означенное произошло, настоятельно рекомендуется осуществить замену шпалы на новую.

Меньше всего гниёт необрезные шпалы. Однако они значительно сложнее в монтаже. Не получится в течение десяти минут произвести их замену. Между тем, в Европе активно внедряются пластиковые шпалы. Они долговечнее деревянных, но и значительно дороже.

Несмотря на это в долгосрочной перспективе (десятки лет) они оказываются более практичными.

В видео будет продемонстрировано, как делаются шпалы сегодня: