高速动车复合材料车底设备舱底板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速动车复合材料车底设备舱底板。
【背景技术】
[0002]伴随目前国内干线铁路、城市轻轨交通运营速度的大幅提升，对于车辆轻量化与安全运行性能提出了更高的设计标准。现有轨道车辆的车下横梁处普遍地设置有设备舱，以在设备舱的密闭空间内部辅设线槽、线管和其他列车中的大部分车下设备。而列车高速运行时会产生很强的空气压力波，使得列车底部和轨道附近的小石块、冰块或其他物体会被吸起，这些物体会击打安装在列车下部的车下设备，危及列车的运行安全，特别是对于高速动车组列车而言，这种危害性会更大。
[0003]目前，为保护车下设备，减少列车运行时的空气阻力，保护车下设备，确保高速动车组列车的安全运行，在设备舱下部通常需要安装设备舱底板，以保护安装在设备舱内的车下设备。现有轨道车辆的设备舱底板均使用金属材料或金属复合型材料结构，其结构与材料均比较单一化，部分材料因各种因素还未实现国产化，而且由于整体为金属材质，无法实现轻量化等问题。
[0004]现有技术中，金属材料设备舱底板存在自重大、传热系数大。这种底板在野外使用过程中，载荷工况复杂，容易出现金属面板脱胶现象，而且当温度剧烈变化时，金属外蒙皮与内侧会产生很大的热应力，底板脱粘的一个主要原因是由于结构的热变形所致。
[0005]上述问题是在设备舱底板的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种轻量化高强度复合材料车底设备舱底板解决现在已有设备舱底板自重大，载荷工况复杂，容易出现面板脱胶，以及温度剧烈变化时，金属外蒙皮与内侧会产生很大的热应力导致设备舱底板脱粘的问题。
[0007]本发明的技术解决方案是:
一种标准动车组复合材料车底设备舱底板，包括外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层和挂钩，外蒙皮、内蒙皮均为以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型，中间泡沫夹层采用PVC夹芯泡沫为原材料并采用真空导入工艺成型，PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分；外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层的共同端部设有挂钩，挂钩采用U型结构，挂钩以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型。
[0008]进一步地，外蒙皮、内蒙皮与中间泡沫夹层采用一体成型，具体为:将PVC夹芯泡沫的边缘部分加工与底板的外观相匹配的结构，并从下至上依次铺覆内蒙皮的碳纤维织物、中间泡沫夹层、外蒙皮的碳纤维织物；在内蒙皮与外蒙皮中较大面积的蒙皮结构尺寸超过碳纤维织物幅宽时，需要在连接处采用单元层间错位拼接的方式完成大面积制件铺覆，而后封装真空袋，真空导入固化后，得到复合材料车底设备舱底板。
[0009]进一步地，真空导入所用树脂为无卤环保阻燃低粘度环氧树脂，得到复合材料车底设备舱底板中树脂含量为40%?45%
进一步地，真空导入固化采用低温80°C固化，且固化时间4h。
[0010]底板侧面碳纤维织物边缘翻边为底板内蒙皮织物扩充部分，外蒙皮与翻边织物采用单元层间错位搭接的方式完成制件铺覆，其中碳纤维织物包括碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物，碳纤维斜纹织物与碳纤维单向织物采用交错叠加的方式铺覆。
[0011]该种标准动车组复合材料车底设备舱底板，外蒙皮、内蒙皮与中间泡沫夹层彼此结合强度高，而且复合材料蒙皮热传导系数小、零热膨胀系数，蒙皮与环氧树脂之间的热应力小，使得蒙皮与中间泡沫夹层不容易分层，解决在高温下由于热变形引起的脱离现象。
[0012]该种标准动车组复合材料车底设备舱底板，具有轻质、高强、承载大、高疲劳性能、高冲击强度、高阻燃性能等优越品质。内外蒙皮所用原材料为碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物。碳纤维斜纹织物提供了足够的强度、刚度以及平整外观，而碳纤维单向织物提供了足够的力学强度。真空导入工艺大大缩短了制备时间，降低制造的成本。
[0013]外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层的共同端部设有挂钩，底板一侧采用挂钩结构，不仅能提供足够的强度和刚度，而且保证了底板与设备舱的装配性能，满足底板与设备舱骨架的安全悬挂，防止列车因高速运行、剧烈颠簸对设备舱连接结构产生的应力破坏，防止底板出现松脱、滑落等现象。
[0014]PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分，边缘部分用于保证最终复合材料底板的外观边缘结构。使用外蒙皮、内蒙皮包裹PVC夹芯泡沫，使得复合材料底板的表面以及侧面边缘结构能够保持平整及圆滑。
[0015]本发明的有益效果:该种标准动车组复合材料车底设备舱底板，结构简单，工艺易于操作而且制造时间短的制造方法。碳纤维复合材料设备舱底板内蒙皮、外蒙皮以及泡沫夹心均采用真空导入一次成型，表面光滑平整，装配零件少，大大降低装配成本以及装配时间，而且易于日常维护保养。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例中底板的纵向截面示意图；
图2是本发明实施例中底板的整体俯视图；
图3是本发明实施例中底板蒙皮及边缘翻边铺覆示意图；
图4是本发明实施例的生产流程示意图；
其中:1_内蒙皮，2-外蒙皮，3-中间泡沫夹层，4-挂钩，5-边缘，6-碳纤维斜纹织物，7-碳纤维单向织物。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
[0018]—种标准动车组复合材料车底设备舱底板，如图1、图2所示，包括外蒙皮2、内蒙皮1、中间泡沫夹层3和挂钩4，外蒙皮2、内蒙皮1均为以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型，中间泡沫夹层3采用PVC夹芯泡沫为原材料并采用真空导入工艺成型，PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分；夕卜蒙皮2、内蒙皮1、中间泡沫夹层3的共同端部设有挂钩4，挂钩4以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型。
[0019]外蒙皮2、内蒙皮1以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料，采用真空导入工艺成型。碳纤维斜纹织物提供了足够的强度、刚度以及平整外观，而碳纤维单向织物提供了足够的力学强度，真空导入工艺大大降低制造的成本。真空导入所用树脂为无卤环保阻燃低粘度环氧树脂，底板中树脂含量为40%?45%。
[0020]所用的挂钩4采用U型结构，挂钩4以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料，采用真空导入工艺成型，挂钩4不仅能提供足够的强度和刚度，而且保证了底板与设备舱的装配性能，满足底板与设备舱骨架的安全悬挂，防止列车因高速运行、剧烈颠簸对设备舱连接结构产生的应力破坏，防止底板出现松脱、滑落等现象。
[0021]中间泡沫夹层3采用PVC夹芯泡沫，PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分，边缘部分采用光滑半椭圆形状，边缘部分用于碳纤维织物包裹，边缘部分在碳纤维织物包裹后加强了底板侧面的强度，保证底板质量。使得复合材料底板的侧面能够保持平整。
[0022]内蒙皮1、外蒙皮2和中间泡沫夹层3以及挂钩4通过真空导入工艺一体成型。工艺流程，如图3所示，具体成型工艺如下:将泡沫边缘修出与底板外观相匹配的边缘结构，并将所述复合材料增强材料层从下至上依次铺覆内蒙皮1碳纤维织物、夹心PVC泡沫、外蒙皮2碳纤维织物从而完成大面积铺覆后，而后封装真空袋，真空导入固化后，即可得复合材料底板。
[0023]该种标准动车组复合材料车底设备舱底板，采用非金属材质的纤维增强复合材料代替金属材料结构，使得重量比原金属设备舱底板降低1/3以上，达到减重效果。与现有工艺相比，一体成型的底板保证了底板的连续性，杜绝了原始胶接结构由于蒙皮热传导及热膨胀，使得蒙皮与结构胶之间因热变形而引起的脱胶现象。
[0024]实施例结构简单，工艺易于操作而且制造时间短，装配零件少，大大降低装配成本以及装配时间，易于日常维护保养。而且具有轻质、高强、承载大、高疲劳性能、高冲击强度、高阻燃性能等优越品质。
[0025]除上述实施例外，本发明专利产品还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本专利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种高速动车复合材料车底设备舱底板，其特征在于:包括外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层和挂钩，外蒙皮、内蒙皮均为以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型，中间泡沫夹层采用PVC夹芯泡沫为原材料并采用真空导入工艺成型，PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分；外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层的共同端部设有挂钩，挂钩采用U型结构，挂钩以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型。2.如权利要求1所述的标准动车组复合材料车底设备舱底板，其特征在于:外蒙皮、内蒙皮与中间泡沫夹层采用一体成型，具体为:将PVC夹芯泡沫的边缘部分加工与底板的外观相匹配的结构，并从下至上依次铺覆内蒙皮的碳纤维织物、中间泡沫夹层、外蒙皮的碳纤维织物，碳纤维织物包括碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物，其中碳纤维斜纹织物与碳纤维单向织物采用交错叠加的方式铺覆；在内蒙皮与外蒙皮中较大面积的蒙皮结构尺寸超过碳纤维织物幅宽时，需要在连接处采用单元层间错位拼接的方式完成大面积制件铺覆，而后封装真空袋，真空导入固化后，得到复合材料车底设备舱底板。3.如权利要求1或2所述的标准动车组复合材料车底设备舱底板，其特征在于:真空导入所用树脂为无卤环保阻燃低粘度环氧树脂，得到复合材料车底设备舱底板中树脂含量为 40% ?45%ο4.如权利要求1或2所述的标准动车组复合材料车底设备舱底板，其特征在于:真空导入固化米用低温80 °C固化，且固化时间4h。
【专利摘要】本发明提供一种高速动车复合材料车底设备舱底板，包括外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层和挂钩，外蒙皮、内蒙皮均为以碳纤维斜纹织物、碳纤维单向织物为原材料并采用真空导入工艺成型，中间泡沫夹层采用PVC夹芯泡沫为原材料并采用真空导入工艺成型，PVC夹芯泡沫包括泡沫本体部分以及位于所述本体部分边缘的边缘部分；外蒙皮、内蒙皮、中间泡沫夹层的共同端部设有挂钩。该工艺易于操作而且制造时间短的制造方法。碳纤维复合材料设备舱底板内蒙皮、外蒙皮以及泡沫夹心均采用真空导入一次成型，表面光滑平整，装配零件少，大大降低装配成本以及装配时间，而且易于日常维护保养。
【IPC分类】B32B9/00, B61D17/00, B32B5/24
【公开号】CN105398460
【申请号】CN201510743403
【发明人】吴维维, 郑晓谦, 陈征辉, 赵宏飞, 商莉, 卢凤英
【申请人】江苏恒神股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月5日