一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于轨道交通设备领域，涉及一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳 滑板，具体涉及一种用于电力机车和高速动车组的碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑 板。
【背景技术】
[0002] 随着我国高速铁路的快速建设和不断发展，高速动车组的建造也在不断加快，就 目前为止我国的高速动车组的数量已接近1000列，而且高速动车组的数量还在不断增加。
[0003] 电力机车和高速动车组的运行动力来源于架在高速动车组顶部的接触网导线，通 过安装于高速动车组车顶顶部的受电弓碳滑板以6~8kg的顶线压力与导线贴紧接触与动 车组同步滑行，将接触网中的高压电源传输至电力机车和动车组高速电机运转，带动高速 动车组高速运行。所以安装于高速动车组顶部的受电弓碳滑板是确保其高速动车组高速、 安全运行的一个十分重要的关键部件，也被中国铁路总公司列为重要部件。目前该受电弓 碳滑板全部依靠德国原装进口产品，进口产品供货周期长，而且价格昂贵。
[0004] 现有的电力机车和高速动车组用受电弓碳滑板是将碳条与条状铝托架用导电胶 粘接所得。在实际运行时靠碳条上部与高压电网导线以6~8kg的顶线压力使碳上部与导 线接触将高压电源传送至机车或动车的高速电机运转，从而带动电力机车和高速动车组运 行。碳滑板在导电的同时还要与电力机车或高速动车组同样的速度在与导线滑动。由于整 个碳条的连接仅靠导电胶，碳材都是脆性，遇到冲击就会断裂和掉块。电力机车和高速动 车组在运行时经常会遇到导线的节点和吊线夹等因气候变化，大风等因素出现移位和错位 形成硬点，从而导致碳条在高速滑动时使碳滑板打断或打掉块，有些甚至把碳条打飞，只剩 下铝托架面就会造成严重行车安全事故，而且这种情况还会把电网烧断造成严重损失和后 果。再则碳条与铝托架仅靠导电胶粘接，粘接强度有限，加上碳滑板在运行时由于受电流量 很大，加上高速摩擦导致滑板发热，有时滑板温度高达400多度，这时就会造成导电胶失 效，而滑板碳条断裂和脱落造成事故。全国铁路系统发生以上这样的事故每年都要数百次。 造成机车停运延误、和抢修，全国每年因此类事故损失上亿元。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于电力机车和高速动 车组的碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板。
[0006] 本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：
[0007] -种电力机车和高速动车组用增强受电弓复合型碳滑板，包括由碳条和铝托架组 成的受电弓碳滑板主体结构、受电弓碳滑板主体结构侧面紧贴的内部组织渗透有金属粉的 碳纤维网格布以及紧贴碳纤维网格布外侧的合金碳面层。内部组织渗透有金属粉的碳纤维 网格布以及合金碳面层形成高导电合金碳纤维贴面层，高导电合金碳纤维贴面层紧贴于受 电弓碳滑板主体结构侧面，与受电弓碳滑板主体结构侧面形状相同，为多角度和整体弧形， 这样的形状有利于将上部的碳条和下部的铝条牢牢勾住，使结构更加牢固。
[0008] 其中所述的碳纤维网格布为宽45~50mm，1~4k的碳纤维网格布。
[0009] 受电弓碳滑板主体结构与高导电合金碳纤维贴面层有一层贴面胶层。
[0010] 所述的合金碳面层厚度为0. 3~0. 7mm，优选0. 5mm。
[0011] 有益效果：
[0012] 本实用新型主要是将受电弓碳滑板主体结构的两侧面再进行碳纤维高导电粘贴 面得到一种增强受电弓复合型碳滑板，该增强受电弓复合型碳滑板较之由碳条和铝托架制 成的碳滑板具备更高的强度、更高的导电性能、更强的韧性和耐冲击、防断裂和掉块性能， 可适用380kg/h以上速度运行的。本实用新型的增强受电弓复合型碳滑板和国外原装进口 的碳滑板相比，价格降低了 50 %，使用寿命增加50 %，从而达到了降低成本的目的，而且满 足在380kw/h的情况下碳滑板无故障运行，在运行中不会产生断裂、掉块、被烧坏等非正常 事故的产生，确保我国高速动车组和电力机车的安全可靠运行。
【附图说明】
[0013] 图1本实用新型增强受电弓复合型碳滑板示意图。
[0014] 图2增强受电弓复合型碳滑板横截面示意图，其中1为碳条，2为铝托架，3为碳纤 维网格布，4为合金碳面层，5为高导电合金碳纤维贴面层，6为导电粘结层，7为贴面胶层。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1
[0016] -种电力机车和高速动车组用增强受电弓复合型碳滑板，包括由碳条1和铝托架 2组成的受电弓碳滑板主体结构，受电弓碳滑板主体结构侧面紧贴的内部组织渗透有金属 粉的碳纤维网格布3以及合金碳面层4。碳条1和铝托架2之间有导电胶形成的导电粘结 层6。内部组织渗透有金属粉的碳纤维网格布3以及合金碳面层4形成高导电合金碳纤维 贴面层5 ;高导电合金碳纤维贴面层5通过贴面胶层7紧贴于受电弓碳滑板主体结构侧面， 与受电弓碳滑板主体结构侧面形状相同，为多角度和整体弧形，这样的形状有利于将上部 的碳条1和下部的铝托架2牢牢勾住，使结构更加牢固。
[0017] 以下是上述电力机车和高速动车组用增强受电弓复合型碳滑板的制备方法：
[0018] (1)将成形经焙烧后的碳条与铝托架的粘接面磨成按照图纸要求的曲线，再将 条状铝托架型材与碳条的粘接面制成与碳条对应面吻合的曲线；对条型铝托架的曲线粘 接面进行喷砂处理，在碳条曲线粘接面和条型铝托架的曲线粘接面分别涂上ZL2009 1 0029622. 6实施例1制备的导电胶，将二者合紧加压，经5小时将温度由90°C逐步加温至 150°C，进行固化得到受电弓碳滑板主体结构；对受电弓碳滑板主体结构进行修正处理，在 受电弓碳滑板主体结构的侧面均进行表面喷砂处理；
[0019] (2)用Ik的碳纤维丝束编织成45mm宽的网格布，剪切成与碳滑板所需要的长度， 放入等宽的槽中（槽可用金属或非金属制成），用30%量的320铜粉喷散于碳纤维网格布 上，然后放入超声波振动器进行超声波振动lkw，40min，使铜粉渗透到碳纤维的内部组织， 待全部渗透后取出得到内部组织渗透有金属粉的碳纤维网格布3。
[0020] (3)将E-48环氧树脂40重量份，320目的电极焦碳粉15重量份，500目的超细石 墨10重量份放入碾合机进行混和碾合20min制成导电贴面胶；将内部组织渗透有金属粉的 碳纤维网格布3放平，涂上导电贴面胶直至完全渗透。
[0021] (4)用导电胶将碳条与铝托架粘成型后的碳滑板的两个侧面经喷砂处理后涂上上 一步制成的导电贴面胶。再将步骤（3)涂覆了导电贴面胶的碳纤维网格布贴于碳条与铝托 架的两个侧面，再用曲面辊轮翻复碾压碳纤维贴面，赶尽气泡充分接合后，用曲面夹板将两 侧夹紧约20kg的夹力，将复合型碳滑板半成品放入高温固化箱，经初级40°C30分钟，中级 60°C2小时，高级80~150°C6小时的分级提温固化，自然冷却后取出。
[0022] (5)E-48环氧树脂30份，320目的铜粉30份，0. 4mm的电极石墨粉15份，200目的 焦碳粉30份所述制成的导电封面胶将步骤（4)经高温固化的复合碳滑板的贴面进行修正 和打磨后，再用耐涂于表面0. 5_厚，再放入固化箱，用50~150°C的高温固化10小时（逐 步加温），自然冷却后取出，进行表面抛光后制成成品。
[0023] 考察现有技术中的普通受电弓碳滑板（即未进行碳纤维网格布贴面的受电弓碳 滑板）和本实施例制备的碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板抗杆强度、抗压强度、抗 冲击强度，结果见下表：
[0024]
[0025] 注：抗杆强度检测WDT-10微机控制电子万能试验机
[0026] 抗压强度检测WDT-10微机控制电子万能试验机
[0027] 抗冲击强度检测JBN-260冲击试验机
[0028] 检测标准按：TB/T1842. 3-2008 执行
[0029] 经本实用新型方法和步骤制成的碳纤维贴面增强电力机车和高速动车组受电弓 复合型碳滑板，拉伸强度、抗冲强度增加一倍，使用寿命可以提高50%，而且在使用过程大 大减少了因硬点冲而造成的滑板断裂和停车事故的发生，确保了电力机车和高速动车组的 安全可靠运行。
【主权项】
1. 一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板，其特征在于包括由碳条（1)和铝托架 (2)组成的受电弓碳滑板主体结构、受电弓碳滑板主体结构侧面紧贴的内部组织渗透有金 属粉的碳纤维网格布（3)以及合金碳面层（4);内部组织渗透有金属粉的碳纤维网格布（3) 以及合金碳面层（4)形成高导电合金碳纤维贴面层（5)。2. 根据权利要求1所述的一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板，其特征在于受 电弓碳滑板主体结构与高导电合金碳纤维贴面层（5)有一层贴面胶层。3. 根据权利要求1所述的一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板，其特征在于所 述的碳纤维网格布为宽45~50mm，1~4k的碳纤维网格布。4. 根据权利要求1所述的一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板，其特征在于所 述的合金碳面层（4)厚度为0. 3~0. 7mm。5. 根据权利要求4所述的一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板，其特征在于所 述的合金碳面层（4)厚度为0. 5_。
【专利摘要】本实用新型公开了一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板。一种电力机车和高速动车组用增强受电弓复合型碳滑板，包括由碳条和铝托架组成的受电弓碳滑板主体结构、受电弓碳滑板主体结构侧面紧贴的内部组织渗透有金属粉的碳纤维网格布以及紧贴碳纤维网格布外侧的合金碳面层。本实用新型主要是将受电弓碳滑板主体结构的两侧面再进行碳纤维高导电粘贴面得到一种增强受电弓复合型碳滑板，该增强受电弓复合型碳滑板较之由碳条和铝托架制成的碳滑板具备更高的强度、更高的导电性能、更强的韧性和耐冲击、防断裂和掉块性能，可适用380kg/h以上速度运行的。
【IPC分类】B60L5/20
【公开号】CN204712883
【申请号】CN201520074529
【发明人】凌跃成, 凌杰, 朱武, 杨育森
【申请人】宜兴市溢洋墨根材料有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年2月2日