（机械设计及理论专业论文）新型高聚物复合材料轨枕成型技术的研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q 3 2 学科分类号 4 6 0 2 0 9 9 论文编号1 0 0 1 0 2 0 1 2 0 7 1 0 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名王守琛学号 2 0 0 9 0 0 0 7 1 0 获学位专业名称机械设计及理论 获学位专业代码 0 8 0 2 0 3 非金属材料成型理论及 课题来源企业合作项目研究方向 设备设计 论文题目新型高聚物复合材料轨枕成型技术的研究 关键词铁路轨枕、废弃塑料、废磷石膏、复合材料增强、双阶挤出 论文答辩日期2 0 1 2 年5 月2 6 日论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称工作单位学科专长 指导教师薛平 研究员、博导 北京化工大学聚合物加工 评阅人l何继敏副研究员北京化工大学聚合物加工 评阅人2金志明副研究员北京化工大学聚合物加工 中国石化总公司 答辩委员会主席 赵月云 高工 聚合物加工 北京化工研究院 答辩委员i 吴大鸣研究员北京化工大学精密技术 答辩委员2刘颖副研究员北京化工大学聚合物复合材料 答辩委员3何继敏副研究员北京化工大学聚合物加工 答辩委员4金志明副研究员北京化工大学聚合物加工 答辩委员5何亚东研究员北京化工大学聚合物加工 答辩委员6任冬云副研究员北京化工大学聚合物加工 答辩委员7闫宝瑞高工北京化工大学机电控制 答辩委员8李庆春研究员 北京化工大学聚合物加工 答辩委员9刘广建高工北京化工大学聚合物加工 答辩委员1 0 王克俭副研究员北京化工大学聚合物加工 答辩委员1 1赵中里讲师北京化工大学聚合物加工 摘要 新型高聚物复合材料轨枕成型技术的研究 摘要 近年来，我国合成树脂和塑料加工工业迅速发展，塑料制品已 经深入到社会的各个角落。塑料制品的广泛应用提升了社会的进步与人们 的生活，但也带来了全社会高度关注的“白色污染”问题。因此，废旧塑料的 回收利用技术成为当前循环经济的重要研究内容。铁路是我国交通 运输的动脉。传统的木材轨枕和水泥、钢筋混凝土轨枕有它各自的 不足，木材轨枕易损坏，需要不断的维护和更新。水泥、钢筋混凝 土轨枕缺乏弹性，对车辆和路基磨损大。将废旧塑料与废磷石膏等 混合制成复合材料再制成轨枕替代木枕，不仅可以缓解环境污染， 而且可以解决传统轨枕的性能缺陷。国外的研发证明，高聚物复合 材料轨枕可以达到木质枕木的机械性能，经济性强，是现有轨枕理 想的替代品。 目前塑料轨枕主要有p s 增强h d p e 复合材料轨枕、磷石膏增强 聚烯烃类高聚物复合材料轨枕、橡胶塑料复合材料轨枕、玻纤增强 h d p e 复合材料轨枕以及玻纤增强聚氨酯复合材料轨枕等。成型主 要采用模压或间歇挤出方法，生产不连续，生产效率低。另外一种 成型方式是挤出成型。挤出成型难度大，因为轨枕截面尺寸大，是 实心型材，热含量大，降温困难，冷却定型技术要求高。 本文利用废弃塑料和化工厂生产磷酸时的副产品一一废磷石膏 为原料，采用行星挤出机和单螺杆挤出机组成的双阶挤出系统，制 北京化工大学硕士研究生学位论文 备新型复合材料轨枕。研究主要分为三个方面的内容，一是原料配 方组成及复合材料力学性能测试，二是加工装备研制，三是成型工 艺研究，特别是冷却工艺的确定，包括： l 、以制备满足轨枕j 陛能要求为目标的对复合材料中各组分不同 含量对轨枕力学性能的影响的研究； 2 、以实现稳定工业生产为目标的对双阶挤出系统转速的匹配和 加工温度的确定 3 、冷却条件的模索，本文还利用a n s y s 软件对定型模具流道 冷却进行了模拟分析。 结果表明：借助正交试验方法明确实验方案，通过实验研究和 性能测试，得到的最佳配方是：废磷石膏、废p s 、废h d p e 、废p p 、 增塑剂及偶联剂所占质量分数分别为4 8 6 ，3 5 ，2 8 8 ，1 3 7 和5 4 ；这一配方制备的复合材料轨枕抗弯模量、抗弯强度和抗压 强度都超过了国外现有产品。对象轨枕这样的大尺寸、实芯复合材 料产品，行星挤出机和单螺杆挤出机组成的双阶挤出系统与其他双 阶挤出系统相比，其塑化能力强，生产效率高。本项目的研发，一 方面有效扩展了废弃塑料和废磷石膏的新应用，一方面开拓了能够 取代木质轨枕的新产品，对促进技术进步有着明显的积极意义。 关键词：铁路轨枕、废弃塑料、废磷石膏、复合材料增强、双阶挤 出 i i a b s t r a c t r e s e a r c ho nm o l d i n g t e c h n o l o g yo fr a i l w a y t i e sm a d e f r o mn e w p o l y m e rc o m p o s i t e s a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，s y n t h e t i cr e s i na n dp l a s t i c sp r o c e s s i n gi n d u s t r i e s a r ed e v e l o p i n gr a p i d l yi nc h i n a p l a s t i cp r o d u c t sh a v ec o v e r e de v e r y c o m e ro fs o c i e t y w a s t ep l a s t i c s r e c y c l i n gt e c h n o l o g yi s o n eo ft h e i m p o r t a n t r e s e a r c hc o n t e n t so fc i r c u l a r e c o n o m y t r a d i t i o n a l w o o d s l e e p e r s a n dc e m e n t ，r e i n f o r c e dc o n c r e t e s l e e p e r s h a v et h e i ro w n s h o r t c o m i n g s t i m b e rs l e e p e r sr e q u i r e c o n s t a n tm a i n t e n a n c ea n d u p d a t i o n b e c a u s eo ft h e i rb a dw e a t h e r i n gr e s i s t a n c e c e m e n t ，c o n c r e t e s l e e p e r sa r el a c ko ff l e x i b i l i t y , a n dt h ev e h i c l ea n dt h er o a dw e a r i nt h i s a r t i c l ec o m p o s i t em a t e r i a l sw e r em a d ef r o mw a s t ep l a s t i c sa n dw a s t e p h o s p h o g y p s u m 碰x t u r er e p l a c i n gw o o ds l e e p e r s b yd o i n g t b j s ，ji | t _ c a n n o to n l ya l l e v i a t et h ep r o b l e m so fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n , b u ta l s oc a n s o l v et h ed e f e c t so ft r a d i t i o n a lr a i l w a yt i e s f o r e i 聃r & dp r o v et h a t p o l y m e rc o m p o s i t es l e e p e r sc a na c h i e v ew o o d e ns l e e p e r sm e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e ，g o o de c o n o m y , a n d a r et h ei d e a ls u b s t i t u t ef o rt h ee x i s t i n g s l e e p e r s t h ep r e s e n t p l a s t i cs l e e p e r sa r em a i n l yp sr e i n f o r c e d h d p e c o m p o s i t es l e e p e r s ，p h o s p h o r u sg y p s u m r e i n f o r c e dp o l y o l e f i nc o m p o s i t e s l e e p e r s ，r u b b e rp l a s t i cc o m p o s i t es l e e p e r s ，g l a s sf i b e rr e i n f o r c e dh d p e i i i 北京化工大学硕士研究生学位论文 c o m p o s i t es l e e p e r sa n dg l a s sf i b e rr e i n f o r c e dp o l y u r e t h a n ec o m p o s i t e s l e e p e r se t c m o l d i n g o ri n t e r m i t t e n te x t r u s i o nm o l d i n gm e t h o di s w i l d l yu s e di nm o l d i n gw a s t ep l a s t i cr a i l w a ys l e e p e r s b u tb e c a u s ei t s p r o c e s s i n gi sn o tc o n t i n u o u s ，i th a sal o wp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y t h e r ei s a l s oa w a y o fc o n t i n u o u se x t r u s i o n m o l d i n gm a t h o dw h i c hh a s d i f f i c u l t i e si nm o l d i n gm a i n l yb e c a u s es l e e p e r sh a v eal a r g es e c t i o n ，a n d t h e ya r es o l i d i ti sd i f f i c u l tt oc o o ld o w nw a s t ep l a s t i cr a i l w a ys l e e p e r s h a v i n gg r e a th e a t ，w h i c hd e m a n d sh i g hc o o l i n ga n dm o l d i n gt e c h n o l o g y w a s t e p o l y m e r a n dw a s t e p h o s p h o g y p s u m w h i c hi st h e b y - p r o d u c t i o ni nt h ep r o d u c t i o no fp h o s p h o r i ca c i di nc h e m i c a lp l a n t w e r eu s e da sm a t e r i a l st oe x t r u d ep o l y m e rc o m p o s i t et i e s t h ep l a n e t a r y a n ds i n g l es c r e wt w o s t a g ee x t r u d e r sw e r eu s e dt om a k en e wp o l y m e r c o m p o s i t er a i l w a yt i e s t h e r ea r em a i n l yt h r e ep a r t si nt h er e s e a r c h t h e f i s ti sm a t e r i a l c o m p o s i t i o na n dm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c et e s t t h e s e c o n di ss e t t i n gp r o c e s s i n ge q u i p m e n t t h el a s to n ei sm o l d i n g p r o c e s s ， p a r t i c u l a r l yt h ec o o l i n gp r o c e s sd e t e r m i n a t i o n t h et h r e ep a r t sm a i n l y i n c l u d e ： 1 、i no r d e rt om e e tt h ep e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t so fs l e e p e r , t h e e f f e c t so f c o m p o s i t ec o m p o n e n t s w i t hd i f f e r e n tc o n t e n to nt h e m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h es l e e p e rw e r ea n a l y z e d ； 2 、i no r d e rt oa c h i e v es t a b l ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o n ，p a r a m e t e r s m a t c h i n ga n dp r o c e s s i n gt e m p e r a t u r eo fd o u b l es t e pe x t r u s i o ns y s t e m i v a b s t r a c t w e r ed e t e r m i n e d ； 3 、c o o l i n gc o n d i t i o no fr a i l w a ys l e e p e r s m o l d i n gw a se x p l o r e d ， a n dt h es o f t w a r eo fa n s y sw a su s e dt os i m u l a t et h em o l d i n go fr t m n e r o fc o o l i n gm o u l d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m a lf o r m u l aw a s ：m a s sf r a c t i o no f w a s t ep h o s p h o g y p s u m ，w a s t ep s ，w a s t eh d p e ，w a s t ep p , p l a s t i c i z e ra n d c o u p l i n ga g e n ti sr e s p e c t i v e l y4 8 6 ，3 5 ，2 8 8 ，1 3 7 a n d5 4 ； t h eb e n d i n gm o d u l u s ，t h ef l e x u r a ls t r e n g t ha n dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h o fc o m p o s i t e sw i t ht h i sf o r m u l aa r eg r e a t e rt h a nf o r e i g n p r o d u c t s a v a i l a b l e t w os t e pe x t r u s i o ns y s t e mc o m p o s e do fap l a n e t a r ye x t r u d e r a n das i n g l es c r e we x t r u d e rc o m p a r i n go t h e rs y s t e m s ，p r o c e s s i n gs u c h l a r g e s i z ea n ds o l i d c o m p o s i t em a t e r i a lp r o d u c t s ，i t sp l a s t i c i z i n g c a p a b i l i t yi sb e t t e ra n dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c yi sg r e a t e r f o u rg r o u p so f l e n g t hw i t hr e s p e c t i v e l y3 r n , 3 5 m ，4 ma n d4 5 mm e t e r so f w a t e rc o o l i n g m o u l da n da i rc o o l i n gc a nm e e tt h ed e m a n d o fc o o l i n ga n ds h a p i n g s l e e p e nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h i sp r o j e c t ，i sa ne f f e c t i v e e x t e n s i o no fw a s t ep l a s t i c sa n dw a s t ep h o s p h o g y p s u mn e wa p p l i c a t i o n s ， a n dh a se x p a n d e dn e w p r o d u c t sr e p l a c i n gt h ew o o d e ns l e e p e lw h i c h h a s s i g n i f i c a n ta n dp o s i t i v em e a n i n g t op r o m o t et h et e c h n i c a lp r o g r e s s k e y w o r d s ：r a i l w a ys l e e p e r s ，w a s t ep l a s t i c ，w a s t ep h o s p h o g y p s u m , r e i n f o r c e dc o m p o s i t e s ，d o u b l es t e pe x t r u s i o n v 北京化工大学硕士研究生学位论文 v i 目录 目录 第一章绪论1 1 1 前言1 1 2 塑料轨枕的力学性能l 1 3 传统铁路轨枕2 1 3 1 木枕2 1 3 2 水泥轨枕3 1 3 3 钢轨枕3 1 4 高聚物复合材料轨枕4 1 4 1 回收塑料和废弃矿物质合成轨枕4 1 4 2 玻纤增强回收h o p e 轨枕6 1 4 3p s 增强h o p e 轨枕8 1 4 4 玻纤增强聚氨酯发泡轨枕1 1 】4 5 石膏增强h o p e 轨枕1 l 1 4 6 复合结构轨枕1 2 1 5 本课题的研究意义、主要研究内容1 2 1 5 1 研究意义1 2 1 5 2 主要研究内容1 3 第二章实验原料、设备和方案15 2 1 实验原料1 5 2 2 实验设备1 5 2 3 技术路线1 6 2 4 复合材料力学性能测试用样条制备1 7 2 5 性能测试1 8 2 5 1 压缩性能测试1 8 2 5 2 弯曲性能测试2 0 第三章轨枕复合材料组份对性能的影响2 3 3 1 轨枕材料三组配方组成及性能2 3 3 2p s j 磷石膏对h d p e 性能的影响2 5 3 3p s 、磷石膏含量对p s 磷石膏h d p e 三相复合材料体系性能影响2 8 3 4 相容剂m a p e 含量对p s 磷石膏h d p e 三相复合材料体系性能的影响3 0 3 5 正交实验3 1 3 6 本章小结3 2 i 北京化工大学硕士研究生学位论文 第四章轨枕成型过程的研究3 5 4 1 加工设备研制3 5 4 2 轨枕挤出工艺调整3 8 4 2 1 行星挤出机与单螺杆挤出机的转速匹配3 8 4 2 2 双阶挤出机挤出温度工艺4 l 4 3 不同配方挤出过程分析4 1 4 3 1 配方三挤出过程分析4 1 4 3 2 配方一挤出过程分析4 2 4 3 3 配方二挤出过程分析4 4 4 4 本章小结4 6 第五章模具流道冷却模拟4 9 5 1 机理分析4 9 5 2 模拟过程5 l 5 2 1 建立有限元模型5 l 5 2 2 加载和求解5 2 5 2 3 计算结果分析5 4 5 3 本章小结5 9 第六章全文总结6 1 6 1 本研究所完成的主要工作及所获得的结论6 l 6 2 创新点6 2 6 3 需进一步研究的内容j 6 2 参考文献6 3 致谢：6 7 研究成果及发表的学术论文6 9 作者及导师简介7 1 v i 竺型里里璺 一 c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1k t r o d u c t i o n ，1 1 2m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f p l a s t i cs l e e p e r s l 1 3t r a d i t i o n a lr a i l w a ys l e e p e r z 1 3 1w o o d s l e e p e r - ，2 1 3 2c e m e n ts l e e p e r 3 1 3 3s t e e ls l e e p e r j 1 4p o l y m e rc o m p o s i t er a i l w a ys l e e p e r q 1 4 1w a s t ep l a s t i c sa n dw a s t em i n e r a lc o m p o s i t er a i l w a ys l e e p e r 4 1 4 2g 1 a s sf i b e rr e i n f c r c e dw a s t eh d p er a i l w a ys l e e p e r o 1 4 3p sr e i n f c i r c e dh d p er a i l w a ys l e e p e r 5 1 4 4g i a s sr e i f o r c e dp o l y u r e t h a n ef o a mr 撕1 w a ys l e e p e r 1 1 1 4 5p h o s p h o r u sg y p s u mr e i n f e i r c e dh d p er a i l w a ys l e e p e r 11 1 4 6c o m p o s i t es l e e p e ra n dt h eo t h e r s l z 1 5r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ，m a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n di n n o v a t i o np o i n t so f t h i st o p i c12 1 5 1r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e i z 1 5 2m a i nr e s e a r c hc o n t e n t l j c h a p t e r 2e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s e q u i p m e n ta n dp r o g r a m 1 5 2 1e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s 1 2 2e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t j ) 2 3e x p e r i m e n t a lp r o g r a l t l - - 1 0 2 4p r e p a r a t i o no f t e s ts p e c i m e n s l 2 5p e r f o r m a n c et e s t ：一l 西 2 5 1c o m p r e s s i o nt e s t l 芍 2 5 2b e n d i n gt e s t z u c h a p t e r 3r e s e a r c ho i lf o r m u l a 2 3 3 1c o m p o n e n t sa n dp r o p e r t i e so fs l e e p e r so f t h r e ef o r m u l a s 2 3 3 2e f f e c to f p s ，p h o s p h o r u sg y p s u m se n h a n c e m e n to nh d p e 2 5 3 3i n f l u e n c eo fp s ，p h o s p h o r u sg y p s u mc o n t e n ti np h o s p h o g y p s u m p s h d p e t h r e e p h a s ec o m p o s i t es y s t e mo np e r f o r m a n c e s 2 8 3 4i n f l u e n c eo fc o m p a t i b i l i t yo fm a p ec o n t e n ti np h o s p h o g y p s u m p s h d p e t h r e e - p h a s ec o m p o s i t es y s t e mo np e r f o r m a n c e s 3 0 3 1o r t h o g o n a le x p e r i m e n t 3 1 3 5s u m m a r y 3 2 i x 北京化工大学硕士研究生学位论文 c h a p t e r4r e s e a r c ho nm o l d i n gt e c h n o l o g yo fr a i l w a yt i e sm a d e f r o mn e w p o l y m e rc o m p o s i t e s 3 5 4 1p r o c e s s i n ge q u i p m e n t 3 5 4 2s l e e p e r sp r o c e s s i n ga d j u s t m e n t ，3 8 4 2 。1 s p e e dm a t c h i n go f p l a n e t a r ye x t r u d e ra n ds i n g l es c r e w e x t r u d e r 。，。3 8 4 2 2p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r eo f t h et w o s t a g ee x t r u d e r 4 1 4 3e x t r u s i o na n a l y s i so f d i f f e r e n tf o r m u l a s 4 1 4 3 1f o r m u l at h r e ee x t r u s i o np r o c e s sa n a l y s i s 一4 l 4 3 2f o r m u l ao n ee x t r u s i o np r o c e s sa n a l y s i s 4 2 4 3 3f o r m u l at w oe x t r u s i o np r o c e s sa n a l y s i s 4 4 4 ，4s u m m a r y ，4 6 c h a p t e r5m o l df l o wc o o l i n gs i m u l a t i o n 4 9 5 1m e c h a n i s ma n a l y s i s 4 9 5 2s i m u l a t i o np r o c e s s 5 l 5 2 1e s t a b l i s h m e n to f f i n i t ee l e m e n tm o d e l 5 1 5 2 2l o a d i n ga n ds o l u t i o n 5 2 5 2 3c h e c kt h ec a l c u l a t i o nr e s u l t sa n da n a l y s i s 5 4 5 3s u m m a r y 5 9 c h a p t e r6s u m m a r y o ft h ea r t i c l e 。6 1 6 1f i n i s h e dw o r ka n dc o n c l u s i o n 6 l 6 2i n n o v a t i o n 。6 ：2 ： 6 3f u r t h e rr e s e a r c hc o n t e n t s 6 2 r e f e r e n c e s 6 3 a c k n o w l e d g m e n t 6 7 r e s e a r c hr e s u l t sa n dp u b l i s h e dp a p e r 。6 9 r i ! s u m e so ft h ea u t h o ra n dt u t o r 7 1 x 符号说明 缩写 m a p e ( p e g - m a h ) 皿p e p s p e t p v c l d p e s i 0 2 p a p i p p 符号说明 杆件横截面上的最大工作应力，m p a 杆件的最大轴向力，n 杆件的最小横截面积，m m 2 弯曲强度，1 v p a 载荷，n 跨度，m m 试样宽度，m m 试样厚度，m m 应变 弯曲模量，g p a 因素试验结果之和 因素试验结果之和的均值 马来酸酐接枝聚乙烯 高密度聚乙烯 聚苯乙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚氯乙烯 低密度聚乙烯 二氧化硅 多异氰酸酯 聚丙烯 x i 吼f上6 d 岛e ， ， 北京化工大学硕士研究生学位论文 i 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 近年来，我国合成树脂和塑料加工工业迅速发展，据统计，仅2 0 11 年我国 塑料制品就达到5 5 0 1 万吨，其应用遍及社会的各个角落，极大地推进了社会的 进步和技术的发展。广泛应用的同时也带来了一系列问题，就是目前被社会高 度关注的“白色污染”问题。废物回收、变废为宝，是发展循环经济的主要内容。 处理废旧塑料常用的方法有四种【l 卅：焚烧法、掩埋法、化学热解法和回收综合 利用法。焚烧法可以回收少量热能，但如果没有相应废弃回收设施，会产生二 嗯英，毒性极大。掩埋会对土壤及地下水造成永久性污染。化学热解法是利用 高温回收燃油或制取其他化工原料，所用设备投资大，能耗高，效益低。因此， 最有效的途径是回收综合利用。将废旧塑料作为基础材料，辅以其他增强填料， 制成具有各种所需力学性能的复合材料，其中制成铁路轨枕产品，作为基础铺 设在轨道下是一个比较好的方法。现今铁路轨枕所用材料大多是木枕和水泥、 钢筋混凝土轨枕，然而都有着各自的缺点，木枕抗腐蚀能力低，水泥、钢筋混 凝土轨枕质量重、造价高等。全国延绵数万公里的铁路所需轨枕的数量是巨大 的。将废旧塑料通过各种加工手段制成轨枕，既大大减少了环境污染又替代了 传统轨枕材料，变废为宝，节约了木材，降低了成本，保护了环境，是利国利 民的绝好选择。 铁路轨枕的应用场合如图1 - 1 所示，轨枕铺设在铁路道渣中，循环、不连 续地受到弯曲、震动、压缩和摩擦等力的作用，而且常年经受春夏秋冬、风霜 雨雪不同气温的影响，应用环境是严酷的。高聚物复合材料轨枕是国外刚刚问 世不久的新产品，还没有形成统一的性能标准，在国内尚属空白。表l 一1 是美 国a x i o n 公司生产的e c ot r a x 铁路轨枕达到的性能。本文将以此为参照进行 复合材料轨枕力学性能的研究。 北京化工大学硕士研究生学位论文 图1 - 1 轨道系统组成 f i g 1 1c o m p o n e n t so fat y p i c a lr a i l w a yt r a c ks y s t e m 表1 - 1 美国a x i o n 公司生产的e c ot r a x 铁路轨枕力学性能 t a b l e1 1t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f p l a s t i cs l e e p e r sf r o ma x i o ni na m e r i c a 序号性能指标数据 l 密度 8 5 0 9 0 0 k g m 3 2 热膨胀系数 2 7 8 x1 0 - 5 。 抗压强度( 纵向)3 0 m p a 3 抗压强度( 横向) 8 3 m p a 受载固定变形( 横向) 0 0 0 0 3 4 3 m 4钉拔力6 8 0 0 0 n 5 安装轨枕时的推进力 1 2 5 0 0 n 弯曲强度 2 0 m p a 剪切强度1 0 m 【p a 6 弯曲模量1 3 0 0 m p a 压缩弹性模量1 8 0 0 【p a 在9 0 7 2 0 n 正面载荷、17 0 0 0 3 4 0 0 0 n 侧 7 没有出现失效现象 面载荷下2 百万次循环试验 1 3 1 木枕 木枕有硬质轨枕和软质轨枕之分。硬木轨枕材料是使用最为广泛的轨枕材 料，全世界已经拥有超过2 5 亿根轨枕存在( 如果全部由塑料轨枕来替代，可见 其市场前景之巨大) 。硬木轨枕之所以这么大量使用，有其重要的优点。首先， 适应能力强，可以适应所有场合的铁路状况；其次硬木轨枕易加工，且替换方 便、装配简单。据报道，现今世界各地的木质轨枕更换速度惊人，其中，澳大 2 第一章绪论 利亚以每年超过2 5 0 万根的速度更换，美国每年的更换速度为1 4 0 0 万根，印度 每年7 0 0 万根，德国1 1 0 0 万根更换频率如此高的主要原因是木质轨枕易老 化【5 】，最常见的失效现象就是轨枕尾端的爆裂。 相关材料报道软木轨枕的各项性能比不上硬质轨枕，虽然昆士兰州科技大 学证明软木轨枕可以用作轨枕的材料，但是其可行性不大，即使用于轨枕，也 只