碳纤维复合材料横移梁的制作方法

本发明涉及铁路救援设备技术领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料横移梁。

背景技术

救援设备在铁路安全救援过程中起着至关重要的作用，目前国内外铁路行车安全救援方法主要有：①吊复法(用大型救援起重机）；②拉复法（用机械复轨器拉逼复轨）；③顶复法（采用液压起复机具将脱轨事故车顶升、横移、复轨）

由于拉复法在岔区、弯道等路段不能作业，对机车、车辆的底盘部件在作业过程中有两次损坏的可能。起复机具和起重机相比购置成本低，运行成本也低，机动灵活，不受线路的影响，可在电气化区段隧道、桥梁、山体旁、路垫地段作业，在电气化区段作业时，不需拆网或拔网，辅助作业时间短。

目前，发达国家主要采用顶复法对一般脱轨事故的救援，起复机具已完全取代起重机。在重大行车事故中，起复机具与起重机相辅相成，共同完成救援工作。为减少救援设备现代化的投资成本，提高竞争力。铁路救援的发展趋势是向轻型多功能的起复机具发展，把大型起重机作为救援辅助手段。

起复机具由液压驱动，并需要人工现场搬运、组装，设备的轻量化是设备最重要性能技术指标之一。为减轻设备重量，横移梁、横移车的设计与材料选用由最初的高强度合金钢组焊，到航空高强度铝合金冷拔型材，再到钛合金组焊。在保障强度前提下单件重量只能降低至60-70公斤，对复杂现场的搬运和组装单件重量还是过重，尤其是在高路基和较远距离搬运时工人劳动强度大，直接影响救援的进度。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于减轻横移重量的碳纤维复合材料横移梁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维复合材料横移梁，包括横移梁本体，其特征在于：横移梁本体的材质为碳纤维复合材料。

所述横移梁本体由内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布构成的复合缠绕结构；

所述内层碳纤维布沿横移梁本体长度方向铺设若干层，并形成位于横移梁本体内部两侧的内层管体，内层管体之间设有间隙；

所述中层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向夹角为锐角的方向铺设若干层，并形成包裹在两个内层管体外侧的中层管体；

所述外层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向垂直的方向铺设若干层，并形成包裹在中层管体外侧的外层管体。

所述夹角的角度为30°-60°。

所述内层管体的顶面之间和内层管体的底面之间还设有由若干层内层碳纤维布铺设构成的连接面板。

所述横移梁本体最大厚度处的内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的铺设厚度比为1-4：1-2：5-7。

所述横移梁本体的顶面和底面上还设有减磨耐磨层。

所述减磨耐磨层位于横移梁本体整个顶面和底面上或位于横移梁本体的顶面和底面的长边两侧。

所述减磨耐磨层与横移梁本体之间粘接固化连接。

所述减磨耐磨层的材料为非金属材料或金属材料。

所述非金属材料为玻纤填充改性聚四氟、铁氟龙、超高分子量聚乙烯、共聚甲醛、改性工程塑料、玻纤增强尼龙中的一种。

所述金属材料为铝青铜或锡青铜。

所述横移梁本体顶面上设有横移口且横移口内嵌入有与其连接固定的加固件，加固件位于内层管体之间。

综上所述，本发明具有以下有益效果：结构设计合理，在保障横移梁结构强度的前提下，通过碳纤维复合材料替代了现有的金属材料，实现了横移梁的轻量化设计，降低自重，可将横移梁的单件重量在原基础上下降50%，可控制在30kg左右，单人即可进行搬运、组装，可大大降低工人劳动强度，加快救援的进度，且该结构的横移梁经过现场重载车辆试验完全满足使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例二的结构示意图。

图3为实施例三的结构示意图。

图4为实施例四的结构示意图。

图中：1外层管体、2中层管体、3内层管体、4加固件、5连接面板、6减磨耐磨层。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例一

根据附图1所示：本发明提供了一种碳纤维复合材料横移梁，包括横移梁本体，横移梁本体的材质为碳纤维复合材料，横移梁本体为一矩形管体结构，横移梁本体内部设有用于支撑其顶面和底面的支撑筋，横移梁本体顶面上设有横移口且横移口内嵌入有与其连接固定的加固件4，加固件4位于内层管体3之间，横移梁本体上部用于放置横移车，且横移车与横移梁本体之间滑动连接，其中：

所述横移梁本体由内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布构成的复合缠绕结构；

所述内层碳纤维布沿横移梁本体长度方向铺设若干层，并形成位于横移梁本体内部两侧的内层管体3，内层管体3之间设有间隙，内层管体3的内侧侧壁为所述横移梁本体的支撑筋；

所述中层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°的方向铺设若干层，并形成包裹在两个内层管体3外侧的中层管体2，中层碳纤维布的铺设角度和方式均根据设计要求完成，中层碳纤维布的铺设方式可以是单方向铺设，或在横移梁本体两侧的双方向交错铺设，使中层碳纤维布的铺设方向与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°之间并对称分布；

所述外层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向垂直的方向铺设若干层，即将外层碳纤维布在横移梁本体的周向上缠绕，并形成包裹在中层管体2外侧的外层管体1；

上述内层管体3、中层管体2和外层管体1按顺序依次铺设，并最终加压加热固化成型。

进一步地，由于内层管体3与中层管体2和外层管体1不完全重叠，故横移梁本体的厚度分为三层整体厚度部分和中层管体2和外层管体1构成的两层整体厚度部分，故所述横移梁本体最大厚度处的内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的铺设厚度比为1-4：1-2：5-7，即内层管体3、中层管体2、外层管体1之间的厚度比，横移梁本体的最大厚度处即三层整体厚度部分，内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的具体铺设厚度根据设计要求完成铺设。

实施例二

根据附图2所示：本发明提供了一种碳纤维复合材料横移梁，包括横移梁本体，横移梁本体的材质为碳纤维复合材料，横移梁本体为一矩形管体结构，横移梁本体内部设有用于支撑其顶面和底面的支撑筋，横移梁本体顶面上设有横移口且横移口内嵌入有与其连接固定的加固件4，加固件4位于内层管体3之间，横移梁本体上部用于放置横移车，且横移车与横移梁本体之间滑动连接，其中：

所述横移梁本体由内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布构成的复合缠绕结构；

所述内层碳纤维布沿横移梁本体长度方向铺设若干层，并形成位于横移梁本体内部两侧的内层管体3，内层管体3之间设有间隙，内层管体3的内侧侧壁为所述横移梁本体的支撑筋；

进一步地，为了保障两个内层管体3之间的定位关系，在内层碳纤维布铺设过程中，在内层管体3的顶面之间和内层管体3的底面之间还设有由内层碳纤维布铺设构成的连接面板5，连接面板5厚度满足连接关系需要即可，避免了在中层碳纤维布和外层碳纤维布铺设时因内层管体3之间定位不准确造成的后续问题。

所述中层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°的方向铺设若干层，并形成包裹在两个内层管体3外侧的中层管体2，中层碳纤维布的铺设角度和方式均根据设计要求完成，中层碳纤维布的铺设方式可以是单方向铺设，或在横移梁本体两侧的双方向交错铺设，使中层碳纤维布的铺设方向与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°之间并对称分布；

所述外层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向垂直的方向铺设若干层，即将外层碳纤维布在横移梁本体的周向上缠绕，并形成包裹在中层管体2外侧的外层管体1；

上述内层管体3、中层管体2和外层管体1按顺序依次铺设，并最终加压加热固化成型。

进一步地，由于内层管体3与中层管体2和外层管体1不完全重叠，故横移梁本体的厚度分为三层整体厚度部分和中层管体2和外层管体1构成的两层整体厚度部分，故所述横移梁本体最大厚度处的内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的铺设厚度比为1-4：1-2：5-7，即内层管体3、中层管体2、外层管体1之间的厚度比，横移梁本体的最大厚度处即三层整体厚度部分，内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的具体铺设厚度根据设计要求完成铺设。

实施例三

根据附图3所示：本发明提供了一种碳纤维复合材料横移梁，包括横移梁本体，横移梁本体的材质为碳纤维复合材料，横移梁本体为一矩形管体结构，横移梁本体内部设有用于支撑其顶面和底面的支撑筋，横移梁本体顶面上设有横移口且横移口内嵌入有与其连接固定的加固件4，加固件4位于内层管体3之间，横移梁本体上部用于放置横移车，且横移车与横移梁本体之间滑动连接，其中：

所述横移梁本体由内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布构成的复合缠绕结构；

所述内层碳纤维布沿横移梁本体长度方向铺设若干层，并形成位于横移梁本体内部两侧的内层管体3，内层管体3之间设有间隙，内层管体3的内侧侧壁为所述横移梁本体的支撑筋；

所述中层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°的方向铺设若干层，并形成包裹在两个内层管体3外侧的中层管体2，中层碳纤维布的铺设角度和方式均根据设计要求完成，中层碳纤维布的铺设方式可以是单方向铺设，或在横移梁本体两侧的双方向交错铺设，使中层碳纤维布的铺设方向与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°之间并对称分布；

所述外层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向垂直的方向铺设若干层，即将外层碳纤维布在横移梁本体的周向上缠绕，并形成包裹在中层管体2外侧的外层管体1；

上述内层管体3、中层管体2和外层管体1按顺序依次铺设，并最终加压加热固化成型。

进一步地，由于内层管体3与中层管体2和外层管体1不完全重叠，故横移梁本体的厚度分为三层整体厚度部分和中层管体2和外层管体1构成的两层整体厚度部分，故所述横移梁本体最大厚度处的内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的铺设厚度比为1-4：1-2：5-7，即内层管体3、中层管体2、外层管体1之间的厚度比，横移梁本体的最大厚度处即三层整体厚度部分，内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的具体铺设厚度根据设计要求完成铺设。

进一步地，所述横移梁本体的顶面和底面上还设有减磨耐磨层6，减磨耐磨层6位于横移梁本体的顶面和底面的长边两侧，减磨耐磨层6采用玻纤填充改性聚四氟材料的导向带，横移车在横移梁本体上滑动横移，较横移车的滚轮滚动连接既能增加两者之间的相互接触面积，减小接触应力、改善横移梁本体的受力状况、增强横移梁本体作业的稳定性安全性，同时简化了横移梁本体的结构和重量，自动调节横移过程中纵向的位移量。

实施例四

根据附图4所示：本发明提供了一种碳纤维复合材料横移梁，包括横移梁本体，横移梁本体的材质为碳纤维复合材料，横移梁本体为一矩形管体结构，横移梁本体内部设有用于支撑其顶面和底面的支撑筋，横移梁本体顶面上设有横移口且横移口内嵌入有与其连接固定的加固件4，加固件4位于内层管体3之间，横移梁本体上部用于放置横移车，且横移车与横移梁本体之间滑动连接，其中：

所述横移梁本体由内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布构成的复合缠绕结构；

所述内层碳纤维布沿横移梁本体长度方向铺设若干层，并形成位于横移梁本体内部两侧的内层管体3，内层管体3之间设有间隙，内层管体3的内侧侧壁为所述横移梁本体的支撑筋；

进一步地，为了保障两个内层管体3之间的定位关系，在内层碳纤维布铺设过程中，在内层管体3的顶面之间和内层管体3的底面之间还设有由内层碳纤维布铺设构成的连接面板5，连接面板5厚度满足连接关系需要即可，避免了在中层碳纤维布和外层碳纤维布铺设时因内层管体3之间定位不准确造成的后续问题。

所述中层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°的方向铺设若干层，并形成包裹在两个内层管体3外侧的中层管体2，中层碳纤维布的铺设角度和方式均根据设计要求完成，中层碳纤维布的铺设方式可以是单方向铺设，或在横移梁本体两侧的双方向交错铺设，使中层碳纤维布的铺设方向与内层碳纤维布铺设方向夹角为30°-60°之间并对称分布；

所述外层碳纤维布沿与内层碳纤维布铺设方向垂直的方向铺设若干层，即将外层碳纤维布在横移梁本体的周向上缠绕，并形成包裹在中层管体2外侧的外层管体1；

上述内层管体3、中层管体2和外层管体1按顺序依次铺设，并最终加压加热固化成型。

进一步地，由于内层管体3与中层管体2和外层管体1不完全重叠，故横移梁本体的厚度分为三层整体厚度部分和中层管体2和外层管体1构成的两层整体厚度部分，故所述横移梁本体最大厚度处的内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的铺设厚度比为1-4：1-2：5-7，即内层管体3、中层管体2、外层管体1之间的厚度比，横移梁本体的最大厚度处即三层整体厚度部分，内层碳纤维布、中层碳纤维布和外层碳纤维布的具体铺设厚度根据设计要求完成铺设。

进一步地，所述横移梁本体的顶面和底面上还设有减磨耐磨层6，减磨耐磨层6位于横移梁本体的顶面和底面的长边两侧，减磨耐磨层6采用铝青铜材料的导向带，减磨耐磨层6通过树脂粘接固化在横移梁本体上，横移车在横移梁本体上滑动横移，较横移车的滚轮滚动连接既能增加两者之间的相互接触面积，减小接触应力、改善横移梁本体的受力状况、增强横移梁本体作业的稳定性安全性，同时简化了横移梁本体的结构和重量，自动调节横移过程中纵向的位移量。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明的目的技术方案，都属于本发明的保护范围之内。