CN209508726U - 一种纤维增强合成轨枕 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种纤维增强合成轨枕,包括发泡树脂基体和连续增强纤维,还包括若干层的纤维织物;所述连续增强纤维沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向,均匀布置于所述发泡树脂基体中;所述纤维织物布置于所发泡树脂基体的内部和/或表面。本实用新型在合成轨枕内部增加了纤维织物,以提高合成轨枕沿长轴方向的剪切强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、道钉抗拔强度,使得所述合成轨枕能够应用于普通铁路、轻轨铁路、高速铁路、重载铁路、景观栈道、海洋船舶平台、市政综合管廊等对轨枕强度要求较高的多个领域中。
Description
技术领域
本实用新型涉及高分子复合材料领域,具体涉及一种纤维增强合成轨枕。
背景技术
目前铁路线路使用的轨枕主要是预应力钢筋混凝土轨枕和木枕。公知的预应力钢筋混凝土轨枕由于它原料丰富,易于保证制作尺寸,质量大、寿命长,并能提高轨道的稳定性,因此在铁路轨道中得到广泛的使用。但是,预应力钢筋混凝土轨枕由于单根重量大,现场安装困难,同时还存在着弹性差、刚度大等弊端,在特定区域或位置使用受到局限。公知的木枕由于它具有弹性好、易于加工、方便更换等优点,在桥梁、道岔等特殊地段得到广泛使用。但制作木枕需要优质的硬质木材,优质木材资源有限,这不利于生态环境的可持续性。同时为了木枕的耐腐蚀性来延长使用寿命,在木枕制作过程中使用化学防腐剂,这也会对环境和工人的健康带来了隐患。
针对目前常用预应力钢筋混凝土轨枕和木枕所具有的缺陷,以及复合材料技术的不断发展。长纤维增强发泡树脂材料的复合材料是一种很好的取代材料。长玻璃纤维增强发泡树脂具有与天然木材相似的结构,可以作为轨道交通设施、建筑装饰材料代替木材。但长纤维只提供了材料的轴向强度,其横向强度仍然较低,因此,采用长纤维增强发泡树脂材料的合成轨枕铺设在地铁铁路、轻轨铁路、普通铁路、高速铁路、重载铁路等线路的铁轨,尤其是高速铁路、重载铁路等对轨枕强度要求较高的铁轨时,服役一段时间后合成轨枕内部尤其是在螺纹道钉周围容易形成微裂纹,由于在垂直长纤维方向上无增强材料,导致沿合成轨枕长轴方向剪切强度低。该裂纹通常沿着合成轨枕的长纤维方向扩展,并可能造成合成轨枕的沿长纤维方向的开裂,影响轨道的安全性。专利申请号:200610082833.2和200610171838.2的专利申请公布说明书中,揭示了一种合成枕木及合成枕木的制造方法,这种枕木是将由长纤维增强发泡树脂材料发泡成型的发泡母材作为主体,在垂直长纤维方向上无增强材料,导致沿合成轨枕长轴方向剪切强度低。因此在应用于普通铁路、轻轨铁路、高速铁路、重载铁路等对轨枕强度要求较高的领域时,存在安全隐患。
因此,提供一种在轴向方向和横向方向强度均符合要求、不易开裂、性能安全可靠的合成轨枕,是至关重要的。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺陷和不足,本实用新型公开了一种纤维增强合成轨枕。
本实用新型通过以下技术方案实现:
一种纤维增强合成轨枕,包括发泡树脂基体和连续增强纤维,还包括若干层的纤维织物;所述连续增强纤维沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向,均匀布置于所述发泡树脂基体中;所述纤维织物布置于所发泡树脂基体的内部和/或表面。
进一步的,所述纤维增强合成轨枕由至少两个的轨枕毛坯组成,所述轨枕毛坯沿所述纤维增强合成轨枕的第二方向依次叠加,相邻的两个所述轨枕毛坯之间通过粘接层相互连接。
进一步的,所述轨枕毛坯包括发泡树脂基体、连续增强纤维和若干层的纤维织物;所述连续增强纤维沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向,均匀布置于所发泡树脂基体中;所述纤维织物布置于所发泡树脂基体的内部和/或表面。
进一步的,所述轨枕毛坯的数量为至少三个,靠近所述纤维增强合成轨枕上下两端的所述轨枕毛坯的密度大于位于所述纤维增强合成轨枕中部的所述轨枕毛坯的密度。
进一步的,若干层的所述纤维织物均匀布置于所发泡树脂基体的内部,相邻两层所述纤维织物之间的距离相等。
进一步的,所述纤维织物分别布置于所发泡树脂基体的上下两端。
进一步的,所述连续增强纤维的材料和所述纤维织物的材料选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或几种的组合。
进一步的,所述纤维织物为编织布、无纺布、三维织物中的任意一种或几种的组合。
进一步的,所发泡树脂基体的材料为酚醛发泡材料或聚氨酯发泡材料。
进一步的,所述粘接层的材料为环氧树脂粘结剂、乙烯基树脂粘结剂、聚氨酯树脂粘结剂中的任意一种或几种的组合。
本实用新型与现有技术相比,其优点在于:本实用新型在合成轨枕内部增加了纤维织物,以提高合成轨枕沿长轴方向的剪切强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、道钉抗拔强度,使得所述合成轨枕能够应用于普通铁路、轻轨铁路、高速铁路、重载铁路、景观栈道、海洋船舶平台、市政综合管廊等对轨枕强度要求较高的多个领域中。进一步的,服役一段时间后的合成轨枕内部,尤其是在螺纹道钉周围容易形成微裂纹。本实用新型通过增强纤维的设置,可以有效阻碍沿长纤维方向扩展的裂纹,有效避免裂纹的进一步扩展,从而提高了合成轨枕的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案,下面将对本实用新型的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1:本实用新型的立体示意图;
图2:本实用新型的截面放大示意图;
图3:本实用新型实施例1的示意图;
图4:本实用新型实施例2的示意图;
图5:本实用新型实施例3的示意图;
图6:本实用新型实施例4的示意图。
为进一步清楚地说明本实用新型的结构和各部件之间的连接关系,给出了以下附图标记,并加以说明:
发泡树脂基体-1,连续增强纤维-2,纤维织物-3,粘接层-4,第一方向-X,第二方向-Y,轨枕毛坯-10,第一轨枕毛坯-10A,第二轨枕毛坯-10B,第三轨枕毛坯-10C,第一粘接层-4A,第二粘接层-4B,第三粘接层-4C,聚氨酯发泡树脂基体1A,酚醛发泡树脂基体1B。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术手段,达到目的与功效易于理解,下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。
需要说明,本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语,诸如:“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等,仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等,仅为了便于描述本实用新型,而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。另外,在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-2所示,本实用新型提供了一种纤维增强合成轨枕,包括发泡树脂基体1和连续增强纤维2,还包括若干层的纤维织物3。所述连续增强纤维2的材料和所述纤维织物3的材料选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或几种的组合。所述纤维织物3为编织布、无纺布、三维织物中的任意一种或几种的组合。所述发泡树脂基体1的材料为酚醛发泡材料或聚氨酯发泡材料。所述连续增强纤维2沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向X,均匀布置于所述发泡树脂基体1中;所述纤维织物3布置于所发泡树脂基体1的内部和/或表面。其中,所述第一方向X是指所述纤维增强合成轨枕的长轴方向。现有技术中的合成轨枕仅设置有与长轴方向平行的增强纤维,因此,在使用时,合成轨枕容易出现开裂,并存在剪切强度低的问题。相比于现有技术,本实用新型实施例在合成轨枕中设置了所述纤维织物3,通过所述纤维织物3增强了合成轨枕的剪切强度。
在本实用新型的部分实施方式中,所述纤维增强合成轨枕由至少两个的轨枕毛坯10组成,所述轨枕毛坯10沿所述纤维增强合成轨枕的第二方向Y依次叠加,相邻的两个所述轨枕毛坯10之间通过粘接层4相互连接。所述第二方向Y垂直于所述第一方向X。所述粘接层4的材料为环氧树脂粘结剂、乙烯基树脂粘结剂、聚氨酯树脂粘结剂中的任意一种或几种的组合。所述轨枕毛坯10同样包括发泡树脂基体1、均匀分布于所述发泡树脂基体1中的连续增强纤维2和若干层的分布于所述发泡树脂基体1中纤维织物3。本实用新型实施例对若干个的所述轨枕毛坯10分别制造成型,再通过粘接层4将若干个的所述轨枕毛坯10粘接在一起,获得整体的所述纤维增强合成轨枕。现有技术中一体成型的合成轨枕由于体积和厚度较大,因此在浸渍和固化成型工艺中容易出现浸渍不匀和散热不均的问题,导致合成轨枕的性能下降。通过本实用新型实施例能够解决上述不足,获得机械性能更高、性质更加均匀的合成轨枕。其中,所述轨枕毛坯10的数量优选为2-6个。
在本实用新型的部分实施方式中,所述轨枕毛坯10的密度范围为400kg/m3~1200kg/m3。若干个的所述轨枕毛坯10的密度可以相同,也可以各自不同。优选的,所述轨枕毛坯10的数量为至少三个,并且,靠近所述纤维增强合成轨枕上下两端的所述轨枕毛坯10的密度大于位于所述纤维增强合成轨枕中部的所述轨枕毛坯10的密度。上述结构设计有助于在保证所述纤维增强合成轨枕强度的基础上,降低所述纤维增强合成轨枕的自重,减小施工难度。
在本实用新型的部分实施方式中,若干层的所述纤维织物3可以均匀布置于所述发泡树脂基体1的内部,并且相邻两层所述纤维织物3之间的距离相等。所述纤维织物3也可以分别布置于所发泡树脂基体1的上下两端,或者分别布置于所述轨枕毛坯10或所述纤维增强合成轨枕的上下表面,或包覆整个所述轨枕毛坯10或所述纤维增强合成轨枕的外部表面。
实施例1
如图3所示,本实施例的纤维增强合成轨枕包括沿所述第二方向Y上下叠放的第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B,所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B之间通过第一粘接层4A相互连接。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B均包括聚氨酯发泡树脂基体1A和连续增强纤维2。其中,所述连续增强纤维2沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向X,均匀布置于所述发泡树脂基体1中。所述第一轨枕毛坯10A还包括一层所述纤维织物3。所述纤维织物3设置于所述发泡树脂基体1的内部。所述的连续增强纤维2为无碱玻璃纤维无捻粗纱;所述纤维织物3为无碱玻璃纤维粗纱方格布。
实施例2
如图4所示,本实施例的纤维增强合成轨枕包括沿所述第二方向Y上下叠放的第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B,所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B之间通过第一粘接层4A相互连接。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B均包括酚醛发泡树脂基体1B、连续增强纤维2和纤维织物3。所述连续增强纤维2沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向X,均匀布置于所述发泡树脂基体1中。所述纤维织物3设置于所述发泡树脂基体1的表面,并且所述纤维织物3分别布置于所述第一轨枕毛坯10A的上表面和所述第二轨枕毛坯10B的下表面。
实施例3
如图5所示,本实施例的纤维增强合成轨枕包括沿所述第二方向Y上下叠放的第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B,所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B之间通过第一粘接层4A相互连接。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B均包括发泡树脂基体1、连续增强纤维2和纤维织物3。所述连续增强纤维2沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向X,均匀布置于所述发泡树脂基体1中。所述纤维织物3设置于所述发泡树脂基体1的表面,并且所述纤维织物3分别布置于所述第一轨枕毛坯10A的上下表面和所述第二轨枕毛坯10B的上下表面。
实施例4
如图6所示,本实施例的纤维增强合成轨枕包括沿所述第二方向Y上下叠放的第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B之间设有第三轨枕毛坯10C。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B的密度相同。所述第三轨枕毛坯10C的密度小于所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B的密度。所述第一轨枕毛坯10A和第三轨枕毛坯10C之间通过第二粘接层4B相互连接。所述第二轨枕毛坯10B和第三轨枕毛坯10C之间通过第三粘接层4C相互连接。所述第一轨枕毛坯10A、第二轨枕毛坯10B和第三轨枕毛坯10C均包括发泡树脂基体1和连续增强纤维2。其中,所述连续增强纤维2沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向X,均匀布置于所述发泡树脂基体1中。所述第一轨枕毛坯10A和第二轨枕毛坯10B还包括一层所述纤维织物3。所述纤维织物3设置于所述发泡树脂基体1的内部。
显然,上述实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和改进,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纤维增强合成轨枕,包括发泡树脂基体(1)和连续增强纤维(2),其特征在于:还包括若干层的纤维织物(3);所述连续增强纤维(2)沿所述纤维增强合成轨枕的第一方向(X),均匀布置于所述发泡树脂基体(1)中;所述纤维织物(3)布置于所发泡树脂基体(1)的内部和/或表面。
2.根据权利要求1所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述纤维增强合成轨枕由至少两个的轨枕毛坯(10)组成,所述轨枕毛坯(10)沿所述纤维增强合成轨枕的第二方向(Y)依次叠加,相邻的两个所述轨枕毛坯(10)之间通过粘接层(4)相互连接。
3.根据权利要求2所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述轨枕毛坯(10)包括发泡树脂基体(1)、连续增强纤维(2)和若干层的纤维织物(3)。
4.根据权利要求3所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述轨枕毛坯(10)的数量为至少三个,靠近所述纤维增强合成轨枕上下两端的所述轨枕毛坯(10)的密度大于位于所述纤维增强合成轨枕中部的所述轨枕毛坯(10)的密度。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:若干层的所述纤维织物(3)均匀布置于所发泡树脂基体(1)的内部,相邻两层所述纤维织物(3)之间的距离相等。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述纤维织物(3)分别布置于所发泡树脂基体(1)的上下两端。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述连续增强纤维(2)的材料和所述纤维织物(3)的材料选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述纤维织物(3)为编织布、无纺布、三维织物中的任意一种或几种的组合。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所发泡树脂基体(1)的材料为酚醛发泡材料或聚氨酯发泡材料。
10.根据权利要求2-4中任意一项所述的纤维增强合成轨枕,其特征在于:所述粘接层(4)的材料为环氧树脂粘结剂、乙烯基树脂粘结剂、聚氨酯树脂粘结剂中的任意一种或几种的组合。
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GR01 | Patent grant | ||
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