Обработка деревянных шпал

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный университет путей сообщения (МГУПС (МИИТ))

Институт пути, строительства и сооружений

Кафедра “ Путь и путевое хозяйство ”

Реферат

по дисциплине «Основы научных исследований»

«Обработка деревянных шпал»

Выполнил: студенты группы СТП - 321:

Грехова Кристина

Изгаршев Василий

Гриднева Надежда

Ионова Мария

Проверил: Зайцев Андрей Александрович

Москва 2013

Введение

Понятие железная дорога (устар. чугунка, железянка) обозначает оборудованную рельсами полосу земли либо поверхности искусственного сооружения (тоннель, мост, эстакада), которая используется для движения рельсовых транспортных средств. Железная дорога может состоять из одного пути или нескольких. Железные дороги бывают с электрической, дизельной, турбинной, паровой или комбинированной тягой. Особый вид железных дорог -- зубчатые. Обычно железные дороги оборудуются системой сигнализации, а железные дороги на электрической тяге -- также контактной сетью. Различают железные дороги общего пользования, промышленные железные дороги (подъездные пути предприятий и организаций) и городские железные дороги -- метрополитен и трамвай.

Всем известно, что железная дорога состоит из рельсов и опор для них. Начиная с самого начала железнодорожных путей и по настоящее время в своем большинстве используются шпалы деревянные пропитанные. Изготавливают их из таких деревьев как сосна, пихта, ель, береза, лиственница. Стоит отметить, хвойное дерево, приходит в негодность быстрее, чем лиственница. Для продолжения времени работоспособности шпалы из дерева подвергают разному виду обработки и пропитки. На длительность работы влияют метеорологические условия и механические воздействия.

1. Основная часть

Шпалы (нидерл. spalk -- подпорка) -- опоры для рельсов в виде брусьев. В железнодорожном пути обычно укладываются на балластный слой верхнего строения пути и обеспечивают неизменность взаимного расположения рельсовых нитей, воспринимают давление непосредственно от рельсов или от промежуточных скреплений и передают его на подшпальное основание (обычно -- балластный слой).

Шпалы бывают:

· деревянные

· железобетонные.

В реферате будем рассматривать деревянные шпалы.

Деревянные шпалы

По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяются на три вида: обрезные - рис. a, полуобрезные - б и необрезные - в.

Шпалы по их назначению подразделяются на три типа:

I - для главных путей 1-го и 2-го класса (Классификация путей и виды ремонтов пути указаны в соответствии с приказом МПС России от 16.08.94 № 12Ц.), 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.

Порода древесины для шпал может быть разная (например, красный клён или эвкалипт), в некоторых странах предпочитают дуб[3], а в некоторых, в силу экономических причин, древесину хвойных пород, преимущественно сосну, хотя такие шпалы более подвержены износу[3]. Для предотвращения гниения шпалы пропитывают антисептиками, чаще всего креозотом.

Деревянные шпалы обладают многими достоинствами:

· упругость,

· лёгкость обработки,

· высокие диэлектрические свойства,

· хорошее сцепление с щебёночным балластом,

· малая чувствительность к колебаниям температуры[2].

Важнейшим свойством является возможность уширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м[2].

Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типа древесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации) составляет от 7 до 40 лет.

Деревянные шпалы в России изготавливают преимущественно из сосны, а также из ели, пихты, сибирского кедра[2], хотя ранее проводились эксперименты по изготовлению шпал из дуба, лиственницы.

Недостатки:

- сравнительно небольшой срок службы;

- расход дефицитной строевой древесины.

Основные дефекты:

- продольные трещины с обнаженной непропитанной древесиной, расколы на торцах;

- износ древесины под подкладками;

- выколы кусков древесины между трещинами;

- поперечные изломы;

- загнивание торцов.

Основная проблема деревянных шпал -- тенденция их загнивания в местах крепления к ним рельсов, и проблема с дальнейшей их утилизацией.

Деревянные шпалы изготавливаются по ГОСТ 78-2004.

· Шпала 1 типа, пропитанная -- используется для главных путей

· Шпала 2 типа, пропитанная -- используется для подъездных и станционных путей

1.1 Пропитка деревянных шпал

Ранее для тёски шпал применялся топор-дексель (тесло). Пропитка шпал осуществляется каменноугольными маслами, креозотом, либо антисептиками ЖТК для пропитки железнодорожных шпал. В настоящее время в России пропитка осуществляется методом «вакуум-давление-вакуум», этот метод нормирован ГОСТ.

Шпала до пропитки

Автоклав

Пропитанная шпала

вагон, загруженный пропитанной шпалой

Для пропитки шпал производители используют комплекс оборудования: автоклавы, сушильные камеры, котлы-парообразователи и пр.

Пропитка древесины методом «вакуум-давление-вакуум» обеспечивает наиболее глубокое проникновение защитного средства и применяется для пропитки древесины, эксплуатируемых в тяжёлых условиях: шпал, опор ЛЭП связи, свай, мостов и др. Древесина должна быть сухой или подсушенной непосредственно перед пропиткой в том же автоклаве.

Метод ВДВ (вакуум-давление-вакуум) состоит из трёх операций:

1) начальный вакуум, при котором в древесины создается разрежение.

2) Жидкостное давление выше атмосферного. В древесину под давлением вводят антисептик.

3) Конечный вакуум, предназначенный при пропитке маслами для снижения начального поглощения, а при пропитке водорастворимыми антисептиками -- для подсушки поверхности древесины.

Максимальные результаты будут достигнуты в том случае, если антисептик характеризуется:

· высокой токсичностью для дереворазрушающих грибов и насекомых;

· высокой степенью впитывания древесиной;

· неизменностью состава и стойкостью антисептических свойств, отсутствием летучести и выщелачиваемости водой из древесины;

· способностью оставлять неизменными свойства древесины и не подвергать коррозии детали конструкций, имеющих непосредственное соприкосновение с пропитанными шпалами;

· безопасностью для здоровья людей и животных;

· доступностью и дешевизной продукта.

Этапы пропитки деревянных шпал:

В соответствии с ГОСТ 78-2004, перед укладкой в путь шпалы должны быть пропитаны защитными средствами.

На протяжении многих десятилетий на сети железных дорог используют деревянные шпалы, пропитанные каменноугольным маслом (креозотом).

Каменноугольное масло - вязкая маслянистая жидкость коричневого цвета, получаемая на коксохимических производствах из каменноугольных смол. Имеет резкий характерный запах.

Технологический процесс пропитки ж/д шпал происходит по следующей схеме:

1. Загрузка вагонеток со шпалами в автоклав.

2. Создание вакуума для откачки из пор древесины излишней влаги.

3. Подача в автоклав антисептика под давлением для проникновения креозота вглубь древесины.

4. Откачка антисептика из автоклава и создание вакуума для удаления излишнего креозота из древесины.

5. Выгрузка вагонеток с пропитанными шпалами и контроль качества пропитки.

На протяжении всех этапов пропитки шпал специалистами ведется контроль соблюдения норм технологии. Все данные по замерам параметров процесса заносятся в "Журнал пропитки".

По требованиям ГОСТ 20022.0-93 пропитанные шпалы должны соответствовать следующим требованиям:

- глубина пропитки 2-5 мм в зависимости от пропитываемости зон и породы древесины.

Различают легкопропитываемые и труднопропитываемые зоны в древесине. Ядро относится к труднопропитываемой зоне, а заболонь - к легкопропитываемой зоне. Соответственно, глубина пропитки шпал, изготовленных из ядровой части бревна, должна быть не менее 2 мм, а шпал, изготовленных из заболонной части - на 5 мм.

На практике, на каждой деревянной шпале присутствуют участки, как ядра, так и заболони. И глубина пропитки на разных участках шпал может отличаться.

Кроме того, различная древесина пропитывается по-разному. Например, пропитать сосну значительно легче, чем лиственницу.

В промышленных объемах замеры глубины пропитки производятся выборочно - несколько шпал из партии. Соответствие пропитки ГОСТ определяется общим поглощением антисептика. По существующим нормативам, общее поглощение антисептика должно быть 70-100 кг на 1 куб. м древесины.

В последнее время многие предприятия используют шпалы, пропитанные антисептиком "Элемсепт". Такая пропитка имеет некоторые преимущества - древесина сухая, не пачкает одежду рабочих и кузов машины, глубина пропитки, а значит и срок службы шпал, значительно лучше.

1.2 Применяемые антисептики

железнодорожный шпала рельсовый пропитка

Антисептики для пропитки деревянных шпал бывают масляными и водорастворимыми.

Продукты сухой перегонки каменного угля и древесины называются масляными антисептиками. Их используют в натуральном виде или смешивают с другими маслами и растворителями. Наиболее используемыми являются каменноугольные и сланцевые пропиточные масла. Каменноугольные создаются в процессе фракционной разгонки каменноугольной смолы, а сланцевые - при термической переработке горючих сланцев.

Сегодня самым лучшим из масляных антисептиков считают каменноугольное пропиточное масло, которое широко применяется в нашей стране, Европе и США. Оно создается в процессе перегонки каменноугольной смолы и почти полностью состоит из нейтральных углеводородов с примесью фенолов, нафталина, антрацена.

Каменноугольное креозотовое масло не поглощает водяные пары из воздуха и весьма устойчивое к выщелачиваемости его из пропитанной древесины, защищает шпалы от паразитов и микроорганизмов, нелетучее, сохраняет целостность структуры металла и древесины.

К недостаткам каменноугольного пропиточного масла относится очень резкий запах, горючесть и невозможность дальнейшей покраски древесины после пропитки.

Для самого процесса пропитки часто используют смесь креозота с мазутом по технологии ограниченного поглощения.

В зависимости от свойств древесины и других параметров водные антисептики используются в виде растворов различных концентраций и в твердом виде для самостоятельного получения раствора.

Из водорастворимых антисептиков наиболее часто применяются минеральные соли: медный купорос, сулема, триолит, хлористый цинк, динитрофенол, фтористый или кремнефтористый натрий.

Недостатки водорастворимых антисептиков - неустойчивость к вымыванию водой из древесины, которая приводит к существенному сокращению срока службы пропитанной древесины, а так же высокая токсичность.

Технические требования к пропитанным деревянным шпалам, переводным и мостовым брусьям.

Деревянные шпалы, переводные и мостовые брусья до укладки в путь должны быть пропитаны на заводах маслянистыми защитными средствами по ГОСТ 20022.5-93 или другими антисептиками, установленными МПС России. Укладка непропитанных деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев в путь не допускается.

Отверстия под костыли и шурупы, просверленные в уже пропитанных деревянных шпалах, переводных и мостовых брусьях, должны быть смазаны маслянистыми защитными антисептическими средствами по ГОСТ 20022.5-93.

Качество пропитки деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев маслянистыми защитными антисептическими средствами регламентировано ГОСТ 20022.5-93 "Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами" и "Технологическими процессами пропитки древесины на шпалопропиточных заводах".

Механическая обработка деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев должна проводиться до пропитки. Допускается механическая обработка деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев после пропитки с последующим трехкратным нанесением маслянистого защитного антисептического средства на обнажившиеся непропитанные поверхности древесины.

Глубина пропитки деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев должна соответствовать требованиям ГОСТ 20022.0-93 и "Технологическим процессам пропитки древесины на шпалопропиточных заводах".

Глубина пропитки сосновых и кедровых лесоматериалов по заболони не должна быть менее 85 % ее ширины, а по обнаженной ядровой древесине - не менее 5 мм. Заболонь шириной до 20 мм должна быть пропитана полностью.

Глубина пропитки еловых, пихтовых и лиственничных лесоматериалов по заболони не должна быть менее 5 мм, а по обнаженной ядровой древесине - не менее 2 мм.

Глубина пропитки наколотых сосновых, еловых и пихтовых шпал в зоне расположения сеток наколов должна быть не менее 60 мм, наколотых шпал лиственных пород деревьев - не менее 50 мм.

Глубину пропитки определяют отбором проб пустотелым буром внутренним диаметром 5 мм. Места взятия проб не должны иметь трещин, сучков и отверстий.

От каждого отобранного изделия отбирают пробы на расстоянии:

· 0,8 м от торца - для не наколотых деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев;

· 0,9 м от торца и 60 мм от нижней пласти - для наколотых шпал.

Глубина пропитки деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев соответствует требованиям стандарта, если нс менее 90 % проб, отобранных не менее чем у 10 шпал или брусьев, проверяемой партии соответствует требованиямп.2.6.5 настоящей Инструкции.

Вывод

Срок службы деревянных пропитанных антисептиками шпал в настоящее время не превышают 18 лет. Большой расход древесины и поиски более длительных сроков службы шпал привели к созданию железобетонных шпал.

Недостатком железобетонных шпал является их большая жесткость, которую приходится понижать укладкой упругих прокладок между верхней поверхностью шпалы и металлической подкладкой или рельсом. К числу других недостатков железобетонных шпал относится электропроводимость, слабая сопротивляемость бетона выколам и растяжению неармированных частей.

Деревянная шпала в три раза легче, своей конкурентки, что облегчает работу с ней в условиях минимальной механизации. Так же надо отметить, что деревянная шпала значительно ниже по цене, чем железобетонная.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что деревянные пропитанные шпалы ещё долгое время будут незаменимы в строительстве железнодорожных путей, особенно там, где к ним не предъявляется особенных требований, а надежность, цена и простота в укладке являются главным решающим аргументом при выборе.

Размещено на Allbest.ru