[发明专利]一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置

说明书

本发明公开了一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置，该安全吊本体使用碳纤维增强复合材料，呈U形槽状结构，采用碳纤维预浸料铺层结构。安全吊两端分别设置有两个连接孔，内有金属衬套，通过螺栓连接到转向架。所述安全吊的宽度方向与轮轴轴向方向相同，安全吊整体厚度为8mm，采用大克重碳纤维预浸料，大幅提高了铺贴效率，降低了生产成本。本发明采用开孔工具对铺贴后的预浸料层合结构进行整体开孔，省去了对预浸料片状料逐层开孔和定位，采用真空辅助热压成型工艺，热压设备可以同时放入多套模具，大幅提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及铁路车辆的悬架技术领域，具体涉及一种用于列车转向架摇枕安全吊制备的碳纤维结构一体成型装置。

背景技术

目前金属材料制造的传统结构列车在提高速度和载重的同时，振动、冲击、阻力、噪音问题的解决难度不断加大。并且在应对诸如高原、沙漠、高温、高寒及高海拔等复杂多变的服役环境时，现有材料显得越来越力不从心。

列车摇枕安全吊是用来防止列车在运行过程中摇枕托梁脱落时起保护作用的重要保护装置，主要由安全吊座和安全吊组成。安全吊座与转向架通过焊接固定，安全吊通过螺栓固定于安全吊座上，实现固定连接。在列车运行过程中，尤其当线路状况不佳的情况下，由于轮轨相互作用产生较大的纵向振动，安全吊座承受较大的纵向交变动应力。在循环载荷作用下，安全吊座处产生裂纹源，逐渐扩展，在不足理论寿命的情况下发生断裂。断裂后的安全吊座脱落在轨道上，存在巨大安全隐患，有可能导致列车脱轨甚至颠覆。

从20世纪60年代起，轨道交通运输行业对轨道客车的安全性、舒适性、绿色节能性提出了新的要求，英国、日本、德国尝试将纤维复合材料应用于列车的结构件与非结构件上，取得了一定的进展。由于纤维复合材料的高比强度与刚度、隔热、耐疲劳、阻燃、耐腐蚀、可设计性强等优点，在轨道交通领域具有很大的潜在市场和发展前景。

据此，为解决金属安全吊在某些路况下使用寿命较低，容易出现断裂的问题，提出了一种用于列车转向架摇枕安全吊制备的碳纤维结构一体成型方法。安全吊两端分别设置有两个连接孔，内有金属衬套，通过螺栓连接到转向架。衬套外侧圆周面加工有螺纹，使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽，保证连接强度。完成金属衬套安装后，通过上下模具贴合，将预浸料定型，用吸胶毡、真空袋膜、密封胶完成抽真空工序后，整体推入热压设备，在指定气压作用下，按规定的加热工艺曲线进行加热，至完成产品一体制备。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提出一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置，在降低安全吊重量的同时，提高了强度、刚度和使用寿命。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种列车转向架摇枕碳纤维安全吊结构一体成型装置，该装置的安全吊本体使用碳纤维增强复合材料，呈U形槽状结构，采用碳纤维预浸料铺层结构。安全吊两端分别设置有两个连接孔，内有金属衬套，通过螺栓连接到转向架。所述安全吊的宽度方向与轮轴轴向方向相同，安全吊整体厚度为8mm。

作为优选，本发明安全吊两端的连接孔内装有金属衬套，其尺寸符合要求；

金属衬套外侧圆周面加工有螺纹，能使预浸料上的纤维和树脂充分地嵌入螺纹凹槽，保证衬套和安全吊碳纤维本体之间有较高的连接强度；

衬套外侧周面做防腐涂层处理；

作为优选，本发明选用大克重单向碳纤维环氧树脂预浸料，提高铺层作业效率；

作为优选，本发明采用特殊的铺层结构设计，包括绝大部分的0度层和局部90度层，大幅提高预浸料利用率，同时保证结构强度；

根据安全吊外形设计成特定形状的片状预浸料裁切图纸。根据设计图纸，通过数控裁床将碳纤维预浸料裁切成特定形状的片状预浸料，依据具体铺层设计要求，逐步将预浸料铺贴在金属模具上，至规定厚度。