CN113650322A - 一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,该安全吊本体使用碳纤维增强复合材料,呈U形槽状结构,采用碳纤维预浸料铺层结构。安全吊两端分别设置有两个连接孔,内有金属衬套,通过螺栓连接到转向架。所述安全吊的宽度方向与轮轴轴向方向相同,安全吊整体厚度为8mm,采用大克重碳纤维预浸料,大幅提高了铺贴效率,降低了生产成本。本发明采用开孔工具对铺贴后的预浸料层合结构进行整体开孔,省去了对预浸料片状料逐层开孔和定位,采用真空辅助热压成型工艺,热压设备可以同时放入多套模具,大幅提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及铁路车辆的悬架技术领域,具体涉及一种用于列车转向架摇枕安全吊制备的碳纤维结构一体成型装置。
背景技术
目前金属材料制造的传统结构列车在提高速度和载重的同时,振动、冲击、阻力、噪音问题的解决难度不断加大。并且在应对诸如高原、沙漠、高温、高寒及高海拔等复杂多变的服役环境时,现有材料显得越来越力不从心。
列车摇枕安全吊是用来防止列车在运行过程中摇枕托梁脱落时起保护作用的重要保护装置,主要由安全吊座和安全吊组成。安全吊座与转向架通过焊接固定,安全吊通过螺栓固定于安全吊座上,实现固定连接。在列车运行过程中,尤其当线路状况不佳的情况下,由于轮轨相互作用产生较大的纵向振动,安全吊座承受较大的纵向交变动应力。在循环载荷作用下,安全吊座处产生裂纹源,逐渐扩展,在不足理论寿命的情况下发生断裂。断裂后的安全吊座脱落在轨道上,存在巨大安全隐患,有可能导致列车脱轨甚至颠覆。
从20世纪60年代起,轨道交通运输行业对轨道客车的安全性、舒适性、绿色节能性提出了新的要求,英国、日本、德国尝试将纤维复合材料应用于列车的结构件与非结构件上,取得了一定的进展。由于纤维复合材料的高比强度与刚度、隔热、耐疲劳、阻燃、耐腐蚀、可设计性强等优点,在轨道交通领域具有很大的潜在市场和发展前景。
据此,为解决金属安全吊在某些路况下使用寿命较低,容易出现断裂的问题,提出了一种用于列车转向架摇枕安全吊制备的碳纤维结构一体成型方法。安全吊两端分别设置有两个连接孔,内有金属衬套,通过螺栓连接到转向架。衬套外侧圆周面加工有螺纹,使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽,保证连接强度。完成金属衬套安装后,通过上下模具贴合,将预浸料定型,用吸胶毡、真空袋膜、密封胶完成抽真空工序后,整体推入热压设备,在指定气压作用下,按规定的加热工艺曲线进行加热,至完成产品一体制备。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足,提出一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,在降低安全吊重量的同时,提高了强度、刚度和使用寿命。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,该装置的安全吊本体使用碳纤维增强复合材料,呈U形槽状结构,采用碳纤维预浸料铺层结构。安全吊两端分别设置有两个连接孔,内有金属衬套,通过螺栓连接到转向架。所述安全吊的宽度方向与轮轴轴向方向相同,安全吊整体厚度为8mm。
作为优选,本发明安全吊两端的连接孔内装有金属衬套,其尺寸符合要求;
金属衬套外侧圆周面加工有螺纹,能使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽,保证衬套和安全吊碳纤维本体之间有较高的连接强度;
衬套外侧周面做防腐涂层处理;
作为优选,本发明选用大克重单向碳纤维环氧树脂预浸料,提高铺层作业效率;
作为优选,本发明采用特殊的铺层结构设计,包括绝大部分的0度层和局部90度层,大幅提高预浸料利用率,同时保证结构强度;
根据安全吊外形设计成特定形状的片状预浸料裁切图纸。根据设计图纸,通过数控裁床将碳纤维预浸料裁切成特定形状的片状预浸料,依据具体铺层设计要求,逐步将预浸料铺贴在金属模具上,至规定厚度。
作为优选,本发明在固化前,用直径28mm的开孔工具对铺贴后的预浸料结构进行开孔,开孔位置通过金属下模具上的孔确定;
作为优选,本发明用特制的凸台和孔套工装将金属衬套装入预浸料开孔处,以保证衬套上下端面与碳纤维表面有0.3-0.5mm的间距。
作为优选,本发明采用真空辅助热压成型工艺,碳纤维预浸料完成金属衬套安装后,将上模具盖在预浸料上面,用吸胶毡、真空袋膜、密封胶完成抽真空工序。真空状态检查完毕后,整体推入热压设备,在指定气压作用下,按规定的加热工艺曲线进行加热,至完成产品一体制备。热压设备可以同时放入多套模具,大幅提高了生产效率。
有益技术:
1、本发明采用大克重碳纤维预浸料,大幅提高了铺贴效率,降低了生产成本。
2、本发明采用周面带有螺纹的金属衬套,降低了衬套安装难度,同时使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽,保证连接强度。
3、本发明采用开孔工具对铺贴后的预浸料层合结构进行整体开孔,省去了对预浸料片状料逐层开孔和定位,提高了效率。
4、本发明采用真空辅助热压成型工艺,热压设备可以同时放入多套模具,大幅提高了生产效率。
附图说明
图1为现有列车安全吊安装位置示意图。
标识说明:1-转向架构架;2-安全吊;3-安全吊座。
图2为安全吊结构图。
标识说明:2-安全吊;4-金属衬套。
图3为金属衬套结构图。
图4为凸台结构图。
图5为孔套结构图。
图6为金属衬套安装示意图。
标识说明:4-金属衬套;5-孔套;6-凸台;7-上模具;8-碳纤维预浸料;9-下模具。
图7为铺层设计图。
图8为热压成型工艺真空袋封装示意图。
标识说明:7-上模具;8-碳纤维预浸料;9-下模具;10-脱模布;11-保压板;12-吸胶毡;13-真空袋膜;14-密封胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的详细说明。
如图1-8所示,本发明提出了一种用于列车转向架摇枕安全吊制备的碳纤维结构一体成型装置,该装置的安全吊本体2为碳纤维增强复合材料,采用碳纤维预浸料铺层结构。安全吊两端分别设置有两个连接孔,内有金属衬套4,通过螺栓连接到转向架。
碳纤维安全吊本体2采用大克重碳纤维与环氧树脂复合而成的单向预浸料。根据安全吊外形设计成特定形状的片状预浸料裁切图纸。通过数控裁床裁切碳纤维预浸料片状料,然后严格依据具体铺层设计要求,逐步将预浸料铺贴在金属模具上,累积至规定厚度。
金属衬套尺寸符合要求,且在衬套外侧圆周面加工有螺纹,使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽。衬套外侧周面做防腐涂层处理。根据要求,成型后碳纤维安全吊的厚度要比金属衬套厚度大1mm左右。
本发明通过模具上的孔定位碳纤维预浸料开孔位置,用直径28mm的开孔工具对铺贴后的预浸料层合结构进行开孔。然后,用特制的孔套(图4所示)和凸台(图5所示)定位工装将金属衬套装入预浸料开孔处,以保证衬套上下端面与碳纤维表面的间距(图6)。
本发明将安装好金属衬套的碳纤维预浸料通过真空辅助热压成型工艺完成一体成型(图7所示)。将上模具盖在预浸料上面,用吸胶毡、真空袋膜、密封胶完成抽真空工序。随后,整体推入热压设备,在指定气压作用下,按规定的加热工艺曲线进行加热,至完成产品一体制备。
需要说明的是,以上具体实施方式的描述并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,其特征在于:安全吊本体使用碳纤维增强复合材料,呈U形槽状结构,采用碳纤维预浸料铺层结构,安全吊两端分别设置有两个连接孔,内有金属衬套,通过螺栓连接到转向架,所述安全吊的宽度方向与轮轴轴向方向相同,安全吊整体厚度为8mm。
2.根据权利要求1所述的一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,其特征在于:采用碳纤维与环氧树脂复合的大克重单向预浸料,采用特殊的铺层结构设计,根据安全吊外形设计成特定形状的片状预浸料裁切图纸,根据设计图纸,通过数控裁床裁切碳纤维预浸料片状料,然后严格依据具体铺层设计要求,逐步将预浸料铺贴在金属模具上,累积至规定厚度。
3.根据权利要求1所述的一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,其特征在于:安全吊两端的连接孔内装有金属衬套,金属衬套尺寸符合要求,且在衬套外侧圆周面加工有螺纹,使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽,根据要求,成型后碳纤维安全吊的厚度要比金属衬套厚度大1mm,同时,衬套外侧周面做防腐涂层处理。
4.根据权利要求1所述的一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,其特征在于:通过模具上的孔定位碳纤维预浸料开孔位置,用直径28mm的开孔工具对铺贴后的预浸料层合结构进行开孔,然后,用特制的凸台和孔套定位工装将金属衬套装入预浸料开孔处,以保证衬套上下端面与碳纤维表面的间距。
5.根据权利要求1所述的一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置,其特征在于:将安装好金属衬套的碳纤维预浸料通过真空辅助热压成型工艺完成一体成型,碳纤维预浸料完成金属衬套安装后,将上模具盖在预浸料上面,用吸胶毡、真空袋膜、密封胶完成抽真空工序,真空状态检查完毕后,整体推入热压设备,在指定气压作用下,按规定的加热工艺曲线进行加热,至完成产品一体制备。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211116 |