CN207523716U - 碳纤维复合材料车体牵引梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碳纤维复合材料车体牵引梁，包括主体帽型梁、端梁、斜筋、金属斜撑、加强筋、盒型加强件和防转块，主体帽型梁的前端嵌入端梁并和端梁相连，主体帽型梁采用帽型结构，主体帽型梁包括左腹板、右腹板和底板，底板的两侧分别设有左腹板、右腹板，左腹板、右腹板和底板共同形成帽型，主体帽型梁设有凹槽，凹槽内嵌有盒型加强件、加强筋和金属斜撑，盒型加强件嵌入主体帽型梁的凹槽后端并和主体帽型梁相连，加强筋嵌入主体帽型梁的凹槽中部并与主体帽型梁的左腹板、右腹板相连；该种碳纤维复合材料车体牵引梁能够发挥碳纤维复合材料高比强度、高比模量、突出的减重效果，降低能耗和节能减排的优点。

Description

碳纤维复合材料车体牵引梁

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维复合材料车体牵引梁。

背景技术

目前，随着国内轨道交通行业的高速发展和技术不断进步，轨道交通对于轻量化的要求越来越高。在《“十三五”规划》草案中，对城轨地铁轻量化提出了明确的指标要求：减重10%、降噪3dB、降耗15%。

广泛应用于轻轨列车和地铁的牵引梁，是连接、并向车体传递转向架驱动力的中心部件，是实现车辆快速和安全形式的动力传输关键设备。现有牵引梁普遍采用碳钢焊接结构，或者进一步采取中空的口型箱型整体结构，虽然结构刚度与轻量化得到改善，但由于金属材料的自身特点，未能在减重和性能上实现更高的改善。

上述问题是在牵引梁的设计过程中应当予以考虑并解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碳纤维复合材料车体牵引梁，使用碳纤维复合材料作为主材料，并且考虑牵引梁结构的使用功能及受力特点，在有限的空间范围内，充分发挥复合材料可设计性的优势，将复合材料牵引梁设计成帽型梁整体式结构，达到牵引梁强度和轻量化的提高，解决现有技术中存在的未能在减重和性能上实现更高的改善的问题。

实用新型目的之一，在保证牵引梁结构强度的前提下，主体结构使用碳纤维复合材料，极大程度上实现了牵引梁的轻量化。

实用新型目的之二，利用碳纤维复合材料的可设计性，考虑牵引梁结构的使用功能及受力特点，在有限的空间范围内，优化了原先的金属结构，达到稳定性和安全性的效果。

本实用新型的技术解决方案是：

一种碳纤维复合材料车体牵引梁，包括主体帽型梁、端梁、斜筋、金属斜撑、加强筋、盒型加强件和防转块，主体帽型梁的前端嵌入端梁并和端梁相连，主体帽型梁采用帽型结构，主体帽型梁包括左腹板、右腹板和底板，底板的两侧分别设有左腹板、右腹板，左腹板、右腹板和底板共同形成帽型，主体帽型梁设有凹槽，凹槽内嵌有盒型加强件、加强筋和金属斜撑，盒型加强件嵌入主体帽型梁的凹槽后端并和主体帽型梁相连，加强筋嵌入主体帽型梁的凹槽中部并与主体帽型梁的左腹板、右腹板相连，左腹板、右腹板的内侧分别通过金属斜撑连接底板，左腹板、右腹板的外侧分别通过斜筋连接端梁。

进一步地，金属斜撑均设于端梁与加强筋间。

进一步地，金属斜撑上还设有若干防转块。

进一步地，主体帽型梁的底板设有若干工艺孔。

进一步地，主体帽型梁的左腹板、右腹板分别设有一个以上的过线通孔。

进一步地，主体帽型梁、斜筋和端梁采用0°、45°、90°的铺层比例为40：40：20的碳纤维复合材料。

进一步地，盒型加强件、加强筋和防转块的材料为钢Q690。

本实用新型的有益效果是：

一、该种碳纤维复合材料车体牵引梁，在保证牵引梁结构强度的前提下，主体结构使用全碳纤维复合材料，不仅使得牵引梁具备高强度、抗破坏性、高模量、抗变形能力、抗疲劳、耐腐蚀、抗磁性和减震降噪的特殊优越性能，还极大程度上改善了牵引梁的轻量化。

二、本实用新型利用碳纤维复合材料的可设计性，考虑牵引梁结构的使用功能及受力特点，在有限的空间范围内，优化了原先的金属结构，达到稳定性和安全性的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例碳纤维复合材料车体牵引梁的结构示意图；

图2是实施例碳纤维复合材料车体牵引梁的俯视结构示意图。

图3是实施例中金属斜撑和防转块的结构示意图。

其中：1-主体帽型梁，2-端梁，3-斜筋，4-金属斜撑，5-加强筋，6-盒型加强件，7-防转块；41-竖板，42-三角板，43-横板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例

一种碳纤维复合材料车体牵引梁，如图1和图2，包括主体帽型梁1、端梁2、斜筋3、金属斜撑4、加强筋5、盒型加强件6和防转块7，主体帽型梁1的前端嵌入端梁2并和端梁2相连，主体帽型梁1采用帽型结构，主体帽型梁1包括左腹板、右腹板和底板，底板的两侧分别设有左腹板、右腹板，左腹板、右腹板和底板共同形成帽型，主体帽型梁1设有凹槽，凹槽内嵌有盒型加强件6、加强筋5和金属斜撑4，盒型加强件6嵌入主体帽型梁1的凹槽后端并和主体帽型梁1相连，加强筋5嵌入主体帽型梁1的凹槽中部并与主体帽型梁1的左腹板、右腹板相连，左腹板、右腹板的内侧分别通过金属斜撑4连接底板，左腹板、右腹板的外侧分别通过斜筋3连接端梁2。

与现有技术的区别之处在于，实施例的碳纤维复合材料车体牵引梁，使用碳纤维复合材料作为牵引梁的主材料，将碳纤维复合材料牵引梁的主体部分设计成帽型梁整体式结构。该种碳纤维复合材料车体牵引梁能够发挥碳纤维复合材料高比强度、高比模量、突出的减重效果，降低能耗和节能减排的优点。

如上述基本特征，通过使用碳纤维复合材料作为牵引梁的主材料，极大程度上实现了牵引梁的轻量化。在有限的空间范围内，充分发挥复合材料可设计性的优势，将牵引梁的主体部分设计成帽型梁整体式结构，兼顾了碳纤维复合材料牵引梁强度高和轻量化的优点。碳纤维复合材料主体帽型梁1加以盒型加强件6、加强筋5和金属斜撑4，能够实现驱动力高效传输和提高抗形变和冲击载荷的能力。

为使牵引力传至端梁2，主体帽型梁1的前端嵌入端梁2并和端梁2相连。为提高牵引梁与枕梁抗转向架冲击载荷的能力，盒型加强件6嵌入主体帽型结构并和主体帽型梁1的后端相连。为提高牵引梁的纵向稳定性，加强筋5嵌入主体帽型梁1的中后部并与主体帽型梁1内侧的左腹板、右腹板相连。为提高牵引梁承受车钩拉伸压缩载荷的能力，金属斜撑4安置于主体帽型梁1的腹板之间并和主体帽型梁1的左腹板、右腹板相连。为提高上述牵引梁的整体稳定性，分别在主体帽型梁1外侧的左腹板、右腹板上安置两个斜筋3。斜筋3、金属斜撑4分别和主体帽型梁1通过螺栓互相连接。

在上述牵引梁与车钩安装时，为防止螺母拧紧时转动，金属斜撑4上还安置数个防转块7，防转块7受到金属斜撑4的限制不能转动。金属斜撑4包括竖板41、若干三角板42和横板43，竖板41连接在横板43的侧部，三角板42平行排列设置，三角板42的一边均连接竖板41，三角板42的另一边均连接横板43，防转块7设于横板43上。更进一步地，为便于安装和检修所述的牵引梁帽型梁腹板之间的螺栓，在上述主体帽型梁1的底板设置数个工艺孔。更进一步地，为便于过线，主体帽型梁1的左腹板、右腹板设置数个过线通孔。

实施例中，主体帽型梁1的前端嵌入端梁2并和端梁2通过螺栓相连，主体帽型梁1的厚度为15mm。盒型加强件6嵌入主体帽型梁1的后端，并和主体帽型梁1通过螺栓相连，盒型加强件6的材料为钢Q690，最大尺寸为：588mm×282mm×114mm，厚度为10mm。

实施例中，加强筋5嵌入主体帽型梁1的中后端，并与主体帽型梁1内侧的左腹板、右腹板通过铆钉相连，牵引梁加强筋5的材料为钢Q690，最大尺寸为：141mm×472mm×156mm，厚度为10mm。金属斜撑4的最大尺寸为：730mm×107mm×235mm。如图3，每个金属斜撑4上还安置四个防转块7，防转块7的材料为钢Q690，防转块7的最大尺寸为：20mm×60mm×100mm。

实施例中，防转块7、金属斜撑4、主体帽型梁1的底部和车钩座通过螺栓互相连接。牵引力通过车钩座传递给主体帽型梁1，再通过端梁2将载荷传递给边梁（图中未示出）和底架整体结构（图中未示出）。

主体帽型梁1的底部设置五个用于安装和维修螺栓的工艺孔，工艺孔形状为长圆孔，尺寸大小范围在130mm×220mm到300mm×600mm。主体帽型梁1的左腹板、右腹板各设置两个过线通孔。

主体帽型梁1、端梁2和牵引梁斜筋3的材料为碳纤维复合材料，均采用热压罐工艺成型；并且0°、45°、90°的铺层比例为40：40：20。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：包括主体帽型梁、端梁、斜筋、金属斜撑、加强筋、盒型加强件和防转块，主体帽型梁的前端嵌入端梁并和端梁相连，主体帽型梁采用帽型结构，主体帽型梁包括左腹板、右腹板和底板，底板的两侧分别设有左腹板、右腹板，左腹板、右腹板和底板共同形成帽型，主体帽型梁设有凹槽，凹槽内嵌有盒型加强件、加强筋和金属斜撑，盒型加强件嵌入主体帽型梁的凹槽后端并和主体帽型梁相连，加强筋嵌入主体帽型梁的凹槽中部并与主体帽型梁的左腹板、右腹板相连，左腹板、右腹板的内侧分别通过金属斜撑连接底板，左腹板、右腹板的外侧分别通过斜筋连接端梁。

2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：金属斜撑均设于端梁与加强筋间。

3.如权利要求1所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：金属斜撑上还设有若干防转块。

4.如权利要求1所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：主体帽型梁的底板设有若干工艺孔。

5.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：主体帽型梁的左腹板、右腹板分别设有一个以上的过线通孔。

6.如权利要求3所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：金属斜撑包括竖板、若干三角板和横板，竖板连接在横板的侧部，三角板平行排列设置，三角板的一边均连接竖板，三角板的另一边均连接横板，防转块设于横板上。

7.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：主体帽型梁、斜筋和端梁采用0°、45°、90°的铺层比例为40：40：20的碳纤维复合材料。

8.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料车体牵引梁，其特征在于：盒型加强件、加强筋和防转块的材料为钢Q690。