CN211663236U

CN211663236U - 一种碳纤维复合材料轮对提吊

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Publication number: CN211663236U
Application number: CN201922404077.6U
Authority: CN
Inventors: 贾朋军; 仇亚萍; 孙建强; 陈海军; 潘玉洁
Original assignee: Jiangsu Hengshen Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Hengshen Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型公开了一种碳纤维复合材料轮对提吊，包括轮对提吊主体和衬套，所述轮对提吊主体的材质为碳纤维复合材料，所述轮对提吊主体的截面呈“d”型，所述衬套安装在所述轮对提吊主体第一端的安装孔内。本实用新型碳纤维复合材料轮对提吊，采用大量的单向纤维预浸料且纤维方向与轮对提吊的受力方向一致，可以充分发挥碳纤维的纵向力学性能。相对传统的金属焊接结构，由于复合材料轮对提吊主体的材质为碳纤维复合材料，能够减轻轮对提吊重量，且稳定可靠，轻质高强，耐疲劳，耐腐蚀，寿命长。

Description

一种碳纤维复合材料轮对提吊

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维复合材料轮对提吊，属于轨道交通技术领域。

背景技术

轮对提吊是控制构架与轮对相对位置的重要零部件，与转向架侧梁通过螺栓连接。传统的轮对提吊采用金属焊接成型，在列车运行过程中，轮对提吊长期受到振动载荷，容易断裂。对原金属结构进行局部加强，疲劳寿命增加有限。

碳纤维复合材料具有比强度高，比模量高、耐腐蚀、抗疲劳等优点，在航空航天、轨道交通、汽车等领域得到了广泛的应用。因此有必要开发一款满足振动和疲劳要求的碳纤维复合材料轮对提吊。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服传统金属焊接结构在列车运行过程中容易产生振动裂纹，寿命不长的问题，提供一种碳纤维复合材料轮对提吊，该碳纤维复合材料轮对提吊采用高强度碳纤维复合材料制造，能够满足列车运行过程中的振动工况和使用寿命要求，同时实现减重的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种碳纤维复合材料轮对提吊，包括轮对提吊主体和衬套，所述轮对提吊主体的材质为碳纤维复合材料，所述轮对提吊主体的截面呈“d”型，所述衬套安装在所述轮对提吊主体第一端的安装孔内。

进一步地，所述轮对提吊主体的第二端设有方孔，所述方孔外围由内至外依次设有内圈层和外包层。

进一步地，所述外包层包括第一外包层和第二外包层，所述第一外包层位于所述内圈层和所述第二外包层之间。

进一步地，所述内圈层的厚度为3~5mm，所述第一外包层和第二外包层的厚度都为8~10mm。

进一步地，所述内圈层靠近所述轮对提吊主体第一端的外侧和所述第一外包层之间设有填充块。

进一步地，所述衬套为不锈钢材质。

进一步地，所述碳纤维复合材料中纤维的方向与轮对提吊的受力方向一致。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型碳纤维复合材料轮对提吊，采用大量的单向纤维预浸料且纤维方向与轮对提吊的受力方向一致，可以充分发挥碳纤维的纵向力学性能。相对传统的金属焊接结构，由于复合材料轮对提吊主体的材质为碳纤维复合材料，能够减轻轮对提吊重量，且稳定可靠，轻质高强，耐疲劳，耐腐蚀，寿命长。

附图说明

图1为本实用新型一种碳纤维复合材料轮对提吊结构示意图；

图2为本实用新型一种碳纤维复合材料轮对提吊主体截面示意图；

其中，1—轮对提吊主体，2—衬套，3—内圈层，4—第一外包层，5—第二外包层，6—填充块，7—方孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，一种碳纤维复合材料轮对提吊，包括轮对提吊主体1和衬套2，轮对提吊主体1的材质为碳纤维复合材料，轮对提吊主体1的截面呈“d”型。衬套2为不锈钢材质，衬套2安装在轮对提吊主体1第一端的安装孔内。

轮对提吊主体1的第二端设有方孔7，方孔7外围由内至外依次设有内圈层3和外包层。外包层包括第一外包层4和第二外包层5，第一外包层4位于所述内圈层3和所述第二外包层5之间。内圈层3的厚度为3~5mm，第一外包层4和第二外包层5的厚度都为8~10mm。内圈层3靠近轮对提吊主体1第一端的外侧和第一外包层4之间设有填充块6。

轮对提吊主体1的材质为碳纤维复合材料，铺层原料为碳纤维阻燃预浸料，其包含单向预浸料和织物预浸料，均采用T700级及以上级别碳纤维和环氧树脂制成；轮对提吊主体采用（0/90）和（±45）织物预浸料以及单向预浸料铺层，其中单向预浸料的比例占到40%~60%，且纤维的方向与轮对提吊的受力方向一致。

轮对提吊主体属大厚度复合材料制件，采用热压罐工艺或者微波固化工艺。采用热压罐工艺，外包层要分两步铺贴和固化，即第一外包层先固化，然后再铺贴第二外包层，再固化。采用微波固化工艺，外包层可以一次性铺贴和固化。采用这样的固化工艺可以避免因厚度大导致复合材料制件内外固化不均带来的变形问题。

一种碳纤维复合材料轮对提吊，其设计及制备过程如下：

（1）选择T700级碳纤维阻燃预浸料，单层厚度0.25mm，并通过材料测试确定材料性能。

（2）根据材料性能及轮对提吊的载荷工况，通过有限元分析及强度计算确定轮对提吊内圈层和外包层的总厚度为25mm。

（3）根据强度计算的结果，设计内圈层和外包层的铺层角度及层数，如下表所示：

区域	层数	铺层角度	铺层厚度 (mm)
				内圈层	20	[(±45),0,(±45),0,(±45),(0/90),0,(±45),0,(±45)]<sub>s</sub>	5
外包层	40	[(±45),0,(±45),(0/90),0,(±45),(0/90),0,(±45),0, (±45) ,0,(±45),0,(±45),(0/90),0,(±45),0,(±45)]<sub>2s</sub>	20

注:其中(±45)和(0/90)代表碳纤维阻燃织物预浸料，0代表碳纤维阻燃单向预浸料。

（4）制作填充块，将碳纤维阻燃织物预浸料在平板模具上层层堆叠铺贴成金字塔形，然后放置在成型模中采用模压工艺固化最终形成填充块形状。

（5）制作内圈层预制体，按照铺层角度和顺序在芯模上缠绕铺贴内圈层预制体，每层预浸料采用搭接方式，搭接距离10mm，相邻层的搭接位置错开25mm。

（6）制作外包层预制体，按照铺层角度和顺序在下模上依次铺贴第一外包层预制体和第二外包层预制体，形成外包层预制体。

（7）将内圈层预制体和固化的填充块放置在外包层预制体的下模上，将外包层预制体翻折包裹内圈层预制体和固化的填充块。

（8）制袋，采用微波固化工艺固化，脱模。

（9）加工安装孔，安装衬套。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，包括轮对提吊主体（1）和衬套（2），所述轮对提吊主体（1）的材质为碳纤维复合材料，所述轮对提吊主体（1）的截面呈“d”型，所述衬套（2）安装在所述轮对提吊主体（1）第一端的安装孔内。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述轮对提吊主体（1）的第二端设有方孔（7），所述方孔（7）外围由内至外依次设有内圈层（3）和外包层。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述外包层包括第一外包层（4）和第二外包层（5），所述第一外包层（4）位于所述内圈层（3）和所述第二外包层（5）之间。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述内圈层（3）的厚度为3~5mm，所述第一外包层（4）和第二外包层（5）的厚度都为8~10mm。

5.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述内圈层（3）靠近所述轮对提吊主体（1）第一端的外侧和所述第一外包层（4）之间设有填充块（6）。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述衬套（2）为不锈钢材质。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料轮对提吊，其特征是，所述碳纤维复合材料中纤维的方向与轮对提吊的受力方向一致。