一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构。包括前后侧边板、中间横梁两个部分。其结构特点是所述的前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织复合材料一体构成，其中前后侧板采用变厚度V字形结构设计，前后侧板的两端设有安装弹簧的端部安装座，前后侧板的中间部位设有安装弹簧的中间安装座，端部安装座和中间安装座采用特殊过渡型三维编织复合材料过渡结构设计，内部预埋有金属加强部件；同时在中间横梁的中间部位设计阻挡板，其中通过预埋金属部件增强，以上设计用于保证承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。

【技术实现步骤摘要】
一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构
本技术属于高性能纤维复合材料轨道交通
应用，尤其涉及一种采用三维编织复合材料的高速动车转向架整体承力结构。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。传统的高速动车转向架结构主要采用金属结构焊接成整体作为主要的承载部件，其中其侧梁一般设计为箱式结构，将齿轮箱、制动装置、电机等主要部件配装在转向架上，该结构较为繁琐，在转向架的应用过程中，整个金属装配结构的抗疲劳特性不强，长期使用会出现噪声较大的问题，降低了车辆运行应用的舒适性。现有研究公开了一种转向架的构架设计方案，该结构的侧梁用于与金属横梁连接装配形成告诉动车车辆用的转向架结构，但整体结构仍然采用箱体结构，电机、制动装置、齿轮箱等仍然装配在转向架横梁上，结构依然复杂，长期应用的舒适性和抗疲劳性能存在较大挑战。为了避免金属部件的连接装配问题，同时为了达到减重的要求和长期抗疲劳特性的稳定发挥要求，设计能替代金属材料的复合材料转向架承力结构，成为目前研究和设计较多的思路。但技术人发现：传统的纤维复合材料材质的转向架承力结构，主要采用的二维叠层复合材料铺层设计思路，叠层压制成型工艺给该复合材料材质的层间带来的较大的承载隐患。
技术实现思路
为了克服上述问题，本技术提供了一种采用三维编织复合材料的高速动车转向架整体承力结构。采用多重结构设计组合保证了承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：本技术的第一个方面，提供了一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，包括：横梁和前、后侧边板，所述横梁的两端分别设置有前侧边板和后侧边板，所述前、后侧边板的两端及中间都分别设置有安装座；所述横梁的中间设置阻挡板。本技术前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织复合材料一体构成，其中前后侧板采用变厚度V字形结构设计，前后侧板的两端设有安装弹簧的端部安装座，前后侧板的中间部位设有安装弹簧的中间安装座，端部安装座和中间安装座采用特殊过渡型三维编织复合材料过渡结构设计，内部预埋有金属加强部件；同时在中间横梁的中间部位设计阻挡板，其中通过预埋金属部件增强，以上涉及用于保证承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。本技术的第二个方面，还提供了任一上述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构在轨道交通领域中的应用。本技术的上述设计提高了复合材料转向架承力结构的稳定性和结构一体性，三维编织预制体结构也使转向架轻量化和耐疲劳性能提高，因此，能够满足现有轨道交通领域各种使用要求。本技术的有益效果在于：(1)本技术采用多重结构设计组合保证了承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。(2)本申请的结构简单、安装方便、实用性强，易于规模化生产。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是一种整体三维编织复合材料结构的高铁转向架承力结构的结构示意图，包括前后侧板1和中间横梁2，其中前后侧板1的端部有预埋金属部件的弹簧安装座3，在中间部位有预埋金属部件的弹簧安装座4，在中间横梁的中间部位有预埋金属部件的阻挡板5。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构构架，包括前后侧边板、中间横梁两个部分。其结构特点是所述的前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织复合材料一体构成，其中前后侧板采用变厚度V字形结构设计，前后侧板的两端设有安装弹簧的端部安装座，前后侧板的中间部位设有安装弹簧的中间安装座，端部安装座和中间安装座采用特殊过渡型三维编织复合材料过渡结构设计，内部预埋有金属加强部件；同时在中间横梁的中间部位设计阻挡板，其中通过预埋金属部件增强，以上设计用于保证承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。所述的前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织结构设计，其中混杂纤维以碳纤维为主体增强纤维，混杂纤维可选用芳纶纤维、UHMWPE纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维等任意一种混杂，其中碳纤维与混杂纤维的混杂比例根据抗疲劳性能和承载强度的设计要求灵活调整。所述的前后侧板与中间横梁的整体性结构设计，采用增强混杂纤维的三维编织结构设计构型，其中三维编织方案可选用三维四向、三维五向、三维六向或三维七向其中的任意一种。所述的前后侧板的变厚度V字型截面结构设计中的增强纤维三维编织构型采用过渡结构设计方案，从前后侧板的端部至靠近中间横梁的中心部位的厚度逐渐增加，采用的三维编织结构逐渐进行过渡，纤维预制体的密度逐渐增加，以提高整体的结构强度保证转向架的承载能力。所述的前后侧板的两端端部和中间部位的端部弹簧安装座和中间弹簧安装座，均采用纤维多向排布的高密度三维编织结构设计，可选用混杂纤维为主体纤维，碳纤维为辅助增强纤维的混杂设计方案，也可采用与承载结构一致的纤维混杂比例设计方案，具体根据设计要求确定。在端部弹簧安装座的部位内部预埋有金属部件。所述的中间横梁的中间部位的阻挡板，采用与中间横梁一体化的三维编织结构，内部预埋金属部件，提高阻挡板对车体横向作用载荷的阻滞抵抗作用。下面结合具体的实施例，对本技术做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本技术的解释而不是限定。实施例1一种整体三维编织复合材料结构的高铁转向架承力结构，采用混杂比为5:1的T800高强碳纤维与Kevlar49芳纶纤维进行混杂预制体编织设计，该预制体采用三维四向的整体编织结构。在转向架承力结构的前后侧板的加工过程中，采用V字形变截面厚度的结构设计，其中靠近V字形侧板端部采用三维四向混杂纤维编织，当靠近侧板与中间横梁的连接部位采用三维七向混杂纤维编织结构，从侧板端部到侧板中间横梁连接部的过渡编织结构为：三维四向、三维五向、三维六向、三维七向，且等间距设置。前后侧板的端部的弹簧安装座和中间部位的中间弹簧安装座采用混杂比为7:2的T800高强碳纤维与Kevlar49芳纶纤维进行混杂预制体编织设计，该预制体采用三维六向的整体编织结构，在安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，包括：横梁和前、后侧边板，所述横梁的两端分别设置有前侧边板和后侧边板，所述前、后侧边板的两端及中间都分别设置有安装座；所述横梁的中间设置阻挡板。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，包括：横梁和前、后侧边板，所述横梁的两端分别设置有前侧边板和后侧边板，所述前、后侧边板的两端及中间都分别设置有安装座；所述横梁的中间设置阻挡板。


2.如权利要求1所述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，所述横梁和前、后侧边板采用混杂纤维三维编织复合材料。


3.如权利要求2所述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，所述三维编织为三维四向、三维五向、三维六向或三维七向中的任一一种。


4.如权利要求1所述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，所述前、后侧板采用变厚度V字型截面结构，由前、后侧板的端部至靠近横梁的中心部位的厚度逐渐增加。


5.如权利要求1所述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，其特征在于，所述安装座的内部都设置有金...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宽，朱波，周亮，刘玉兰，王永伟，秦溶蔓，
申请(专利权)人：山东建筑大学，山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37