一种轻质高强复合材料铁路轨枕的制作方法

本技术涉及铁路工程及复合材料，特别涉及一种轻质高强复合材料铁路轨枕。

背景技术：

1、在铁路建设中，轨枕作为重要的基础构件，其性能直接影响轨道的稳定性和安全性。传统的轨枕多采用混凝土或木材制成，其中混凝土轨枕因强度高、耐久性好而被广泛应用。然而，混凝土轨枕的重量较大，在运输和安装过程中需要耗费大量的人力和物力，同时对施工设备的要求也较高。此外，混凝土材料的脆性特点使其在长期使用中容易出现裂纹等问题，进而影响使用寿命。木材轨枕虽然重量较轻，但其强度较低且易受环境因素影响，导致耐久性较差。因此，如何在保证轨枕强度的同时减轻其重量，成为当前铁路建设领域的重要研究方向。现有的复合材料轨枕虽然在一定程度上解决了重量问题，但在实际应用中仍存在强度不足或成本过高的局限性，这对其大规模推广形成了一定的阻碍。

技术实现思路

1、实用新型的目的在于提供一种轻质高强复合材料铁路轨枕，解决了背景技术中提到的问题。

2、本实用新型是这样实现的，一种轻质高强复合材料铁路轨枕，包括轨枕主体，所述轨枕主体由外层壳体和内嵌芯材组成，还包括：

3、外层壳体，所述外层壳体为双层结构，外层为纤维增强复合材料制成的防护层，内层为高强度聚合物基体构成的承载层，所述防护层与承载层之间通过热压成型工艺结合为一体；

4、内嵌芯材，所述内嵌芯材为蜂窝状结构，由轻质泡沫材料制成，所述蜂窝状结构的每个单元格内部填充有微球颗粒，所述微球颗粒由高强度陶瓷材料制成，所述内嵌芯材通过粘接剂固定在外层壳体的内腔中，所述粘接剂为环氧树脂基胶黏剂，所述外层壳体与内嵌芯材之间的粘接面经过表面处理以提高结合强度；

5、连接组件，所述连接组件位于轨枕主体的两端，用于与钢轨连接，所述连接组件包括固定板和调节螺栓，所述固定板通过螺纹孔与调节螺栓配合，所述固定板的底部设置有凸起部，所述凸起部嵌入外层壳体的端部并通过机械锁紧方式固定。

6、优选地，所述外层壳体的顶部设置有凹槽结构，所述凹槽结构沿轨枕主体的长度方向延伸，所述凹槽结构的两侧壁设置有加强筋，所述加强筋由碳纤维材料制成，所述加强筋通过嵌入成型工艺与外层壳体结合为一体，所述凹槽结构用于容纳钢轨并提供支撑。

7、优选地，所述内嵌芯材的蜂窝状结构的单元格壁厚经过优化设计，靠近轨枕主体中心区域的单元格壁厚较薄，靠近轨枕主体两端区域的单元格壁厚较厚，以适应不同部位的受力需求，所述蜂窝状结构的单元格壁厚变化通过模具成型工艺实现。

8、优选地，所述微球颗粒的直径范围为0.5mm至2mm，所述微球颗粒的表面经过化学处理以提高与轻质泡沫材料的结合强度，所述微球颗粒的填充密度在外层壳体的中部区域较高，而在两端区域较低，以进一步优化轨枕的力学性能。

9、优选地，所述轨枕主体的底部设置有多个支撑块，所述支撑块由弹性材料制成，所述支撑块通过卡扣结构固定在外层壳体的底部，所述卡扣结构包括设置在外层壳体底部的卡槽和设置在支撑块顶部的弹性卡爪，所述支撑块的高度可调以适应不同地形条件。

10、优选地，所述固定板的顶部设置有防滑垫，所述防滑垫由橡胶材料制成，所述防滑垫通过粘接方式固定在固定板的顶部，所述防滑垫的表面设置有防滑纹路，以提高与钢轨的摩擦力。

11、优选地，所述调节螺栓的顶部设置有旋转手柄，所述旋转手柄的外表面设置有防滑涂层，所述防滑涂层由聚氨酯材料制成，所述旋转手柄的形状为六边形，便于使用工具进行操作。

12、本实用新型的设计原理在于充分利用复合材料的轻质高强特性，通过外层壳体与内嵌芯材的结合，形成一种兼具强度和轻量化的轨枕结构。外层壳体的双层结构不仅提供了良好的防护性能，还通过纤维增强复合材料和高强度聚合物基体的协同作用提高了整体的承载能力。内嵌芯材的蜂窝状结构有效降低了轨枕的整体重量，同时通过微球颗粒的填充进一步增强了局部的抗压性能。蜂窝状结构的壁厚优化设计使得轨枕在不同部位能够适应不同的受力需求，从而提高了整体的力学性能。连接组件的固定板和调节螺栓设计实现了轨枕与钢轨的可靠连接，同时通过防滑垫和防滑纹路的设计提高了连接的稳定性。支撑块的弹性材料和高度可调设计使得轨枕能够适应复杂的地形条件，进一步提高了适用性。

13、综上所述，本实用新型通过外层壳体与内嵌芯材的结合、蜂窝状结构的优化设计以及连接组件的创新设计，不仅显著减轻了轨枕的重量，还大幅提升了其强度和耐久性，解决了传统轨枕在重量和强度方面的矛盾问题，同时具备较高的经济性和实用性，为铁路建设领域提供了一种全新的解决方案。

1.一种轻质高强复合材料铁路轨枕，包括轨枕主体(1)，其特征在于，所述轨枕主体(1)由外层壳体(2)和内嵌芯材(3)组成，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述外层壳体(2)的顶部设置有凹槽结构，所述凹槽结构沿轨枕主体(1)的长度方向延伸，所述凹槽结构的两侧壁设置有加强筋，所述加强筋由碳纤维材料制成，所述加强筋通过嵌入成型工艺与外层壳体(2)结合为一体。

3.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述内嵌芯材(3)的蜂窝状结构(6)的单元格壁厚在靠近轨枕主体(1)中心区域的部分小于靠近轨枕主体(1)两端区域的部分，所述蜂窝状结构(6)的单元格壁厚变化通过模具成型工艺实现。

4.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述微球颗粒(7)的直径范围为0.5mm至2mm，所述微球颗粒(7)的表面经过化学处理以提高与轻质泡沫材料的结合强度，所述微球颗粒(7)的填充密度在外层壳体(2)的中部区域大于两端区域。

5.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述轨枕主体(1)的底部设置有多个支撑块，所述支撑块由弹性材料制成，所述支撑块通过卡扣结构固定在外层壳体(2)的底部，所述卡扣结构包括设置在外层壳体(2)底部的卡槽和设置在支撑块顶部的弹性卡爪，所述支撑块的高度可调以适应不同地形条件。

6.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述固定板(8)的顶部设置有防滑垫(10)，所述防滑垫(10)由橡胶材料制成，所述防滑垫(10)通过粘接方式固定在固定板(8)的顶部，所述防滑垫(10)的表面设置有防滑纹路。

7.根据权利要求1所述的一种轻质高强复合材料铁路轨枕，其特征在于，所述调节螺栓(9)的顶部设置有旋转手柄，所述旋转手柄的外表面设置有防滑涂层，所述防滑涂层由聚氨酯材料制成，所述旋转手柄的形状为六边形。