[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料軌枕及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410799847.0
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104452485A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙沭通;張躍進
• 申請（專利權(quán)）人: 中格復(fù)合材料（南通）有限公司
• 主分類號: E01B3/46
• 分類號: E01B3/46
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 張碩;卓霖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其適用于鐵路線路中支撐鋼軌的復(fù)合材料軌枕。

背景技術(shù)

軌枕是現(xiàn)在鐵路交通運輸領(lǐng)域中不可缺少的材料。其作用是承墊于鋼軌之下，通過相互連接零件保持兩股或多股鋼軌之間的軌距、水平、高低和方向等幾何形位，以及使鋼軌所承受的各種載荷平均分布于道床基礎(chǔ)上。因此軌枕必須具有堅固性、耐久性和彈性。

在鐵路建設(shè)工程中所使用的軌枕有：木質(zhì)枕木、鋼筋混凝土枕木和鋼質(zhì)枕木等。

公知的木質(zhì)枕軌由于具有彈性好、易于加工、使用方便等優(yōu)點，在橋梁、道岔等特殊地段上得到廣泛使用。但由于取材的原因，木枕的強度和耐久性不夠均勻，會加大輪軌動力作用，使得木枕的使用壽命短。在露天條件下受環(huán)境和氣候的影響，使木枕容易老化、腐朽及劈裂等，在施工過程中木枕防腐層一旦破壞，這種老化腐朽現(xiàn)象會明顯加劇。在長期列車載荷的沖擊和碾壓下，易造成木枕機械磨損，縮短使用壽命，并引起彈性不一致。木枕上的道釘孔會因使用日久而松弛，持釘能力下降，造成行車安全隱患。另外，優(yōu)質(zhì)木材資源比較缺乏，木材原材料供應(yīng)量日益減小，也越來越不符合環(huán)保和生態(tài)保護要求。

鋼筋混凝土軌枕也屬常用的軌枕，其克服了木制軌枕使用壽命短的缺陷，具有壽命長、穩(wěn)定性好的特點，但是由于該類型軌枕硬度大，所以其彈性較差，消音減震效果也差，使用一段時間后容易出現(xiàn)裂紋的問題，影響鐵路的安全運營。鋼筋混凝土軌枕較之木制軌枕其重很大，體積笨重，使得其鋪設(shè)、養(yǎng)護維修以及運輸都很不方便。

鋼制軌枕的制造成本很高，不能被廣泛應(yīng)用。鋪設(shè)后與列車之間發(fā)生摩擦的噪音很大。

此外由于混凝土軌枕和鋼制軌枕自身的絕緣性比較差，因此鋼筋混凝土和鋼制軌枕在使用過程中還需進行二次絕緣，特別是在電氣化線路中，絕緣性要求更高。另外，在制備原材料水泥和鋼筋過程中會排放大量的CO₂，據(jù)報道，制備水泥和鋼筋過程中排放的CO₂量分別為木軌枕的10倍和200倍，造成環(huán)境污染，不符合環(huán)保、低碳的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的軌枕的上述不足，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料軌枕，所述軌枕包括沿著縱向方向延伸的基礎(chǔ)型材，所述基礎(chǔ)型材具有沿著所述縱向方向貫通的腔體。所述基礎(chǔ)型材是纖維增強樹脂基復(fù)合材料，所述纖維增強樹脂基復(fù)合材料包括樹脂和纖維增強材料，所述纖維增強材料包括纖維氈和纖維紗，并且所述纖維氈在所述基礎(chǔ)型材中繞所述腔體鋪層，所述纖維紗包括多根，沿著所述縱向方向分布在所述纖維氈附近。并且，所述纖維氈在所述基礎(chǔ)型材中鋪設(shè)成一個單元的纖維氈或從所述基礎(chǔ)型材的內(nèi)層向外層依次排列的多個單元的纖維氈，每個單元的纖維氈包括多塊纖維氈，所述多塊纖維氈鋪設(shè)成包繞所述腔體。

本發(fā)明還提供了一種制造上述復(fù)合材料軌枕的方法，其包括以下步驟：(1)提供適當(dāng)數(shù)量的纖維增強材料和樹脂，所述纖維增強材料包括纖維紗、纖維氈，將所述增強材料分為多組；(2)導(dǎo)向：通過導(dǎo)向裝置將所述纖維增強材料的一組按預(yù)定圖案排列成層狀結(jié)構(gòu)，并以預(yù)定速度引導(dǎo)至盛裝有樹脂的浸漬設(shè)備；(3)浸漬：將按預(yù)定圖案排列的纖維增強材料的所述層狀結(jié)構(gòu)以預(yù)定的速度通過所述盛裝有樹脂的浸漬設(shè)備；(4)預(yù)成型：使得浸漬過樹脂的纖維增強材料的所述層狀結(jié)構(gòu)以預(yù)定的速度牽引進入預(yù)成型設(shè)備的型腔中，使浸漬了樹脂的纖維增強材料除去多余的樹脂，排除氣泡，并使其形狀接近于成型模具的進口形狀；(5)對所述多組纖維增強材料的其它組重復(fù)上述步驟(2)-(4)，使得所述多組纖維氈在所述基礎(chǔ)型材中鋪設(shè)成從所述基礎(chǔ)型材的內(nèi)層向外層依次排列的多個單元的纖維氈，每個單元的纖維氈包括鋪設(shè)成包繞所述腔體的多塊纖維氈；(6)成型固化：將浸漬過樹脂的纖維增強材料經(jīng)過預(yù)成型設(shè)備的型腔以預(yù)定的速度牽引進入成型模具，通過成型模具模內(nèi)固化得到軌枕所需的基礎(chǔ)型材的結(jié)構(gòu)，并通過成型模具對所述纖維增強材料加熱；(7)切割：將所述基礎(chǔ)型材的結(jié)構(gòu)切割成具有所需長度的基礎(chǔ)型材。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、芯部具有填充材料體的復(fù)合材料軌枕主要生產(chǎn)工藝為拉擠工藝，此生產(chǎn)效率高，原材料浪費少，整體性和截面形狀一致性好，型材長度不受限制。

2、自重輕、強度高，重量僅為鋼材的1/3-1/4。

3、可設(shè)計性高：根據(jù)軌枕所要求承受的負荷，設(shè)計制造不同厚度、截面、形狀、尺寸及不同強度的軌枕。

4、耐腐蝕性好：軌枕耐腐蝕，無須定期維護保養(yǎng)，造成環(huán)境污染等問題，節(jié)約了維修和防護費用，尤其在一些工作環(huán)境惡劣的地方使用。