一种轻量化平板半挂车车体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种平板半挂车车体，包括承重壳体、底板和支撑梁，所述壳体粘接在所述底板的下表面与所述底板形成盒状结构，所述支撑梁位于所述盒状结构内连接所述壳体和底板。本实用新型专利技术所述车体从结构和材料上均有效减轻车体重量，由于车体采用一体化成型制备，各个部分连接性好，可以明显减少维修次数增加使用寿命，车体采用高分子复合材料，能够有效耐受腐蚀，对酸、碱、盐、大部分有机物和微生物的作用都有很好的抵抗能力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种平板半挂车车体，具体涉及一种轻量化平板半挂车车体。
技术介绍
现有的平板半挂车，一般都是钢制的，由底板、车架、悬架和车轮总成等部件组成。其中车架是由两根大于底板总长的大号工字钢纵梁和数根横梁构成的框架结构，提供整车所需要的承载能力和刚度，如图I所示。其缺点是车架自身重量很大，耗钢材多要占到整车重量的25%。纤维增强复合材料是近年来发展迅速的一种新型材料，通常由基体树脂和纤维增 强物组成，制备的方法也是多种，如真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)、等。由于纤维增强复合材料的高比强度和比刚度，已经被广泛应用于工程领域，也被应用于轻量化汽车的制造领域，如中国专利ZL 200510029570. 4公开了一种使用纤维复合材料制造汽车覆盖件的方法，该汽车覆盖件虽然具有轻量化的效果，但是该复合材料板只能作为覆盖件不能作为承力结构件，且内外板与芯材采用胶接的形式，增加了制造环节，生产周期长。
技术实现思路
为克服现有平板半挂车车体过重、燃料消耗严重的缺陷，本技术的目的是提供一种轻量化的平板半挂车车体。所述平板半挂车车体，包括承重壳体、底板和支撑梁，所述壳体粘接在所述底板的下表面与所述底板形成盒状结构，所述支撑梁位于所述盒装结构内连接所述壳体和底板。所述支撑梁沿所述车体长度方向设置，位于所述盒状结构的中心，其两端面与所述壳体的端面相贴合。所述车体采用纤维增强复合材料，其厚度为5 50mm，优选5 20mm。所述车体的盒状结构为长方体形，为了适应车头的形状，靠近车头的车体端面也可以进行相应的变化，通常为斜面。也就是说，沿车体长度方向的截面形状可以为长方形，也可以为梯形，如图2所示。所述车体省去传统车体车架的两根纵梁，降低了车重，依靠承重壳体及其中的支撑梁来承担整车的承载能力。所述壳体的深度和支撑梁的高度直接决定了车身抵抗受力变形的能力，也就是刚度的大小。现有技术中常通过对SME(单位质量所具有的刚度值)的分析来判定轻量化的效果(刘晓东，大客车车身结构轻量化分析，长安大学，硕士学位论文)。SME值越大，满足相同刚度所需要的材料越轻，轻量化的效果越好。截面特性对弯曲刚度和扭转刚度具有影响。由矩形薄壁杆件的弯曲SME计算公式得出轻量化设计时，增加壁厚，弯曲刚度和质量均增力口，但SME无明显变化；增加截面高度h，弯曲刚度明显增加，SME值增大，轻量化效果比较好；增加截面宽度，SME无明显变化，轻量化时不予考虑。由矩形薄壁杆件的扭转SME计算公式得出增加高度h和宽度b，扭转SME值都会明显增大，与壁厚没有关系。从满足扭转刚度来轻量化时，增大截面的高度和宽度即可，不需考虑壁厚。综合考虑，增加h，能显著提高部件的弯曲刚度和扭转刚度。 本技术所述技术方案中，增加壳体高度h，能显著提高其弯曲刚度和扭转刚度。确定本技术所述承重壳体的高度时，可先利用有限元分析软件分析同等载重量的钢制车体，得出应力应变云图，再根据轻量化材质的性能，依据钢制车体的应力应变云图反推确定承重壳体的高度h，通常略高于钢制车体车梁的高度。如常见的13. 6米、载重40吨平板车的平板厚度为2mm，大号工字钢纵梁高度为490mm，对应的复合材料壳体半挂车，壳体高度略高于490mm，约在550_600mm左右。所述纤维增强复合材料包括树脂基体和纤维织物，所述纤维织物为高强度碳纤 维、玻璃纤维或混杂纤维，优选大丝束碳纤维，进一步优选大于等于48K的大丝束碳纤维；所述树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂或丙烯酸酯树脂。大丝束碳纤维具有价格低、来源容易、抗拉强度一般都在3500Mpa以上，抗拉弹性模量为200-230GPa，性能与12K碳纤维相当。但碳纤维通常价格昂贵，若考虑生产成本控制，则可采用玻璃纤维或玻璃纤维掺杂大丝束碳纤维。用于所述底板的纤维增强复合材料板上部粘附有耐磨层，所述耐磨层为聚双环戊二烯、芳纶增强复合材料、超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料中的一种。所述耐磨层的厚度可根据所需要的耐磨、耐冲击性能来确定其厚度，通常为5-10_。用于所述底板的纤维增强复合材料下部沿车体横向和/或纵向方向设置有多根加强筋；优选所述加强筋沿车体横向或纵向方向均匀设置，相邻两加强筋的间距为100 IOOOmm0具体来说，所述加强筋可以是沿底板同一方向呈均匀阵列型排列的，也可以是将加强筋在底板上围成一层或多层逐层包围的矩形框，最外围的矩形框与底板边缘重合，还可以将上述两种方式进行结合，例如在底板边缘设置一加强筋组成的矩形框，在矩形框内均匀排列若干根加强筋等等。所述加强筋为纤维增强复合材料经拉挤或拉缠工艺成型制得；所述加强筋的截面为“工”型、“X”型、“口”型或“O”型。此处的纤维增强复合材料可以和车体的材料一致，也可以使用现有技术中任一种刚度高、承重性好的纤维增强复合材料。所述车体中承重壳体和底板中的纤维增强复合材料的纤维形式为单轴向、双轴向、多轴向、平纹、斜纹、缎纹织物或所述织物的预浸料。所述车体中支撑梁中的纤维形式为短切纤维。所述支撑梁的横截面形状为“I”型、“X”型、“W”型或“Y”型。支撑梁的高度随壳体的高度变化而变化。上述任一项技术方案所述的车体外表面还包覆有一层O. 5 I. Omm厚的纤维增强复合材料；所述纤维为碳纤维、玻璃纤维或混杂纤维，优选大丝束碳纤维，进一步优选大于等于48K的大丝束纤维。车体外部在成型以后再包覆一层纤维增强复合材料，可以弥补单靠树脂粘结可能带来的粘结强度不足的缺点，在各个部件的结合处起到加强粘结的作用，同时，还能明显降低车体磨损的速度。本技术涉及的平板半挂车车体的制备方法为首先单独制备承重壳体、底板和支撑梁；然后用树脂进行粘接形成车体结构；再在所述车体结构表面包覆浸润树脂后的纤维织物，加热固化成型，或在所述车体结构表面包覆纤维织物预浸料，加热固化成型得所述车体。所述车体成型采用常见的手糊工艺、VARTM、RTM或模压工艺。所述承重壳体和底板的制备采用真空袋成型、VARTM、RTM或模压工艺；所述支撑梁的制备采用浇注成型工艺。所述承重壳体的制备方法为先铺设纤维于模具中，再加入树脂加热固化成型制得。所述底板的制备方法为先使用RIM工艺成型制备聚双环戊二烯树脂板，再将其 放入模具中，然后在所述树脂板上铺设纤维，最后加入树脂加热固化成型制得。所述底板的制备方法还包括在纤维上铺设加强筋。所述支撑梁的制备方法为将纤维填充至模具中，浇注树脂加热固化成型制得。上述成型工艺均可采用现有工艺，根据纤维材料和树脂基体的不同适当调整成型压力、温度等工艺条件即得。本技术所述轻量化平板半挂车车体的结构采用盒状一体化结构，改变了现有平板半挂车的车体结构，省掉了原有的车架结构，使其具有更高的抗扭转、抗弯和承载能力。车体材料采用更加轻量的纤维增强复合材料，其刚度及承重能力与钢质半挂车相当甚至更优。底板上部增加了聚双环戊二烯、芳纶纤维复合材料等耐磨、耐冲击的材料层，相对于一般的车用纤维增强复合材料来说，能够在车体承重部位使用，扩大了纤维增强复合材料在车体上的应用，使车体全部可以实现轻量化，有效地降低了车体重量。本技术所述车体从结构和材料上均有效减轻车体重量，一般情况下可减重30% -50%，节省8 15%的燃料消耗，需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，高磊，孟秀青，田宇黎，孙晓光，
申请(专利权)人：蓝星北京化工机械有限公司，
类型：实用新型
国别省市：