CN206383959U - 一种轨道车辆车体结构 - Google Patents
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Abstract
一种轨道车辆车体结构，其特征在于：所述的车体集侧墙与车顶两大部件为一体，车体采用内外碳纤维蒙皮中间填充纸蜂窝芯材的三明治结构形式；车体的内、外蒙皮包括车体侧墙与车顶的相交区域均为碳纤维预浸料连续铺层成型结构，并在碳纤维预浸料各铺层边缘处有搭接区域。本实用新型将车体结构中的侧墙、车顶两大部件集成在一起，提高了车体结构的整体尺寸精度、简化了车体结构装配工艺流程；有效地避免了传统金属车体中侧墙与车顶部件间的连接焊缝，消除了焊接热影响区及残余应力的影响，提高了车体结构的整体强度、刚度；能够有效的降低车体重量，较之传统的金属车体结构的减重效果明显，契合目前轨道车辆车体结构轻量化的设计需求。
Description
技术领域
本实用新型属于铁路交通运输领域，具体涉及一种轨道车辆新型车体部件集成技术。
背景技术
传统的轨道车辆车体结构主要采用金属车体，材料一般为碳钢、不锈钢、铝合金等。由于金属板材或型材的加工尺寸及形状的限制，传统的轨道车辆车体结构分为底架、侧墙、车顶、端墙等几大部件。各部件采用一块或多块金属材料加工制作完成，然后通过焊接工艺实现几大部件之间的连接。因此，传统的轨道车辆车体结构中存在大量的焊缝。焊接操作容易造成结构变形大、焊缝区域产生热影响区，在金属结构内部产生残余应力等现象，不利于车体结构的整体强度。除此之外，车体结构的焊接工作量大，部分焊接区域，如车顶与侧墙的车内焊缝区域，涉及到仰焊操作，焊接的操作难度大大提升，容易出现焊接缺陷，从而影响车体的装配质量。
车体结构轻量化是目前轨道车辆车体结构设计中的一个重要研究课题。新材料应用技术是一种常用的结构轻量化技术方案。但是，在传统的轨道车辆结构设计当中，由于对新材料力学性能的信心不足以及相关设计经验的缺乏，新材料在轨道车辆中的应用被局限于一些次要结构以及非承载结构当中，车体结构的轻量化效果不明显。目前，随着碳纤维等新材料的力学性能的不断提高以及新材料在其它行业成熟应用技术的不断提高，碳纤维等新型材料将在轨道车辆结构中得到更广泛的应用。由于新材料的成型工艺不同于传统的金属材料，新材料的应用也会使传统的车体结构部件形式及装配方法发生质的改变。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型车体结构，通过采用新材料、新工艺，将车体结构中侧墙、车顶两大部件整合在一起，减少部件间接缝，提高结构完整性及可靠性，使车体外形得到有效控制。
为实现上述目的，本实用新型提供一种轨道车辆车体结构，其特征在于：所述的车体集侧墙与车顶两大部件为一体，车体采用内外碳纤维蒙皮中间填充纸蜂窝芯材的三明治结构形式；车体的内、外蒙皮包括车体侧墙与车顶的相交区域均为碳纤维预浸料连续铺层成型结构，并在碳纤维预浸料各铺层边缘处有搭接区域。
所述的车体结构中预埋若干加强骨架。
为保证车体结构的整体性与连续性，内、外蒙皮的每一层碳纤维铺层在其材料边缘处保留25-35mm的搭接区域。
本实用新型的优点和积极效果：
（1）本实用新型所述的轨道车辆车体，将传统金属车体结构中的侧墙、车顶两大部件集成在一起，提高了车体结构的整体尺寸精度、简化了车体结构装配工艺流程。
（2）本实用新型所述的轨道车辆车体，有效地避免了传统金属车体中侧墙与车顶部件间的连接焊缝，消除了焊接热影响区及残余应力的影响，提高了车体结构的整体强度、刚度。
（3）本实用新型所述的轨道车辆车体，能够有效的降低车体重量，较之传统的金属车体结构的减重效果明显，契合目前轨道车辆车体结构轻量化的设计需求。
（4）本实用新型所述的轨道车辆车体及其一体化成型方法为首次在轨道车辆车体结构中应用，是一种全新的概念与设计，对未来轨道车辆结构轻量化设计具有非常重要的推动作用。
附图说明
图1为本实用新型所述的轨道车辆车体结构示意图；
图2为本实用新型所述的车体局部放大视图。
具体实施方式
参阅图1，本实用新型所述的车体将传统金属车体结构中的侧墙1与车顶2两大部件集成为一体，通过OOA工艺一体化成型。
参阅图2，本实用新型所述的轨道车辆车体采用内外蒙皮中间填充纸蜂窝芯材的三明治结构形式，主要包括外蒙皮3、内蒙皮4、纸蜂窝芯材5、加强骨架6。所述的车体侧墙1区域的截面厚度尺寸为37mm，其中内、外蒙皮3、4的厚度均为2mm，纸蜂窝芯材的厚度尺寸为33mm；车顶2区域的截面厚度尺寸为27mm，其中内、外蒙皮3、4的厚度均为2mm，纸蜂窝芯材的厚度尺寸为23mm。所述的车体的内、外蒙皮3、4均采用EV101/HFW200T-A3/42碳纤维预浸料，铺层数量为9层，0º、±45º、90º碳纤维预浸料铺层的比例依次为为28%、44%、28%，具体铺层顺序为(±45º)、(0º，90º)、(±45º)、(0º，90º)、 (0º，90º)、(±45º)、(0º，90º)、 (±45º)、(0º，90º) ，为保证U型车体结构的整体性与连续性，内、外蒙皮3、4的每一层碳纤维铺层在其材料边缘处保留30mm的搭接区域。所述的纸蜂窝芯材5为国产NOMEX蜂窝，在侧墙1与车顶2的过渡区域，纸蜂窝型材的截面尺寸根据车体内、外蒙皮3、4所围成的空腔尺寸决定，最大截面厚度尺寸约为70mm。所述的加强骨架6用于满足车体内部装饰部件的安装需求，采用的是EV101-2/HFW200T-A3碳纤维预浸料材料，结构厚度尺寸为3mm，所需的铺层数量为13层，铺层角度依次为(±45º)、(0º，90º)、(±45º)、(0º，90º)、 (±45º)、(0º，90º)、 (±45º)、(0º，90º)、 (±45º)、(0º，90º)、 (±45º)、(0º，90º)、 (±45º) ，0º、±45º、90º碳纤维预浸料铺层的比例依次为为23%、54%、23%，利用热压罐工艺完成预成型，预成型过程中的温度为120℃，压力为-0.3MPa。
所述的车体在内、外蒙皮3、4初步成型，纸蜂窝芯材5填充以及预成型的加强骨架结构6预埋工作完成后，采用OOA工艺最终一体化成型，成型温度为120℃、压力为-0.4MPa。
本实用新型所述的轨道车辆车体，将应用于下一代地铁碳纤维车体结构中。经过仿真计算分析，在满足地铁车辆车体强度、刚度等技术参数要求的前提下，该车体较之传统的金属车体的侧墙及车顶结构，能够实现减重约38%，实现了车体结构轻量化的设计目的。
Claims (3)
1.一种轨道车辆车体结构，其特征在于：所述的车体集侧墙与车顶两大部件为一体，车体采用内外碳纤维蒙皮中间填充纸蜂窝芯材的三明治结构形式；车体的内、外蒙皮包括车体侧墙与车顶的相交区域均为碳纤维预浸料连续铺层成型结构，并在碳纤维预浸料各铺层边缘处有搭接区域。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆车体结构，其特征在于：所述的车体结构中预埋若干加强骨架。
3.根据权利要求1所述一种轨道车辆车体结构，其特征在于：内、外蒙皮的每一层碳纤维铺层在其材料边缘处保留25-35mm的搭接区域。
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