一种六边形高性能复合材料防爬器的制作方法

1.本实用新型属于复合材料应用领域，特别是涉及一种六边形高性能复合材料防爬器。


背景技术：

2.轨道车辆碰撞安全设计，就是设计车辆防撞系统来使碰撞过程按人为规定的合理顺序进行，尽最大可能地吸收车辆碰撞能量，从而最大程度地保护旅客和司乘人员的人身安全，并降低碰撞造成的车辆损伤。为防止当列车碰撞时车辆之间发生攀爬，车辆端部通常设置防爬器。防爬器后通常设置变形吸能元件。
3.目前常用的防爬装置多采用金属结构，随着高速轨道交通的发展和结构轻量化设计的需求，传统金属钢、铝合金吸能结构已难满足防撞吸能需求。纤维复合材料由于具有高的比强度、比刚度等力学特性，以及可设计性、轻量化特点，在轨道交通、航空航天等领域应用越来越广泛。
4.根据en 15227，相同类型的地铁车辆以25km/h车头相对发生碰撞时，防爬器应该能有效阻止爬车的发生，并规定考虑由车轮磨损、垂直载荷等引起的垂直偏移，在垂向偏移达到40mm时也能有效阻止爬车的发生。这就要求防爬器要有足够垂向强度和刚度，同时具有稳定的能量吸收能力。
5.相比传统金属材料，复合材料能够提高结构的比吸能，同时又具有减重效果。纤维复合材料在纤维方向的比刚、强度优于金属材料，但是复合材料的层间性能比金属材料低很多。在吸能装置受到外部撞击时，复合材料结构在承载过程中，层间应力超出材料容许值产生分层，降低了吸能效率。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种六边形高性能复合材料防爬器,以解决现有防爬装置难满足防撞吸能需求的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种六边形高性能复合材料防爬器，它包括固定座引导装置、六边形吸能管和防爬装置，所述六边形吸能管的管体上贯穿围绕有层间增强纤维束，所述六边形吸能管的管体外表面包裹有纤维织物，述固定座引导装置包括法兰和六边形引导管，所述六边形引导管顶部设有缩径变形，所述缩径变形的直径小于六边形吸能管的直径，所述六边形引导管底部与法兰连接，所述六边形吸能管一端穿过法兰并与六边形引导管内壁配合连接，另一端与防爬装置相连。
8.更进一步的，所述防爬装置一端设有防爬锯齿，另一端设有六边形凹槽，所述六边形吸能管的一端与六边形凹槽配合连接。
9.更进一步的，所述六边形吸能管为复合材料。
10.更进一步的，所述所述防爬装置为金属材质。
11.更进一步的，所述固定座引导装置为金属材质。
12.更进一步的，所述层间增强纤维束的直径为φ1-φ3。
13.更进一步的，所述层间增强纤维束和纤维织物为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维。
14.更进一步的，所述六边形吸能管的管体材料为环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型六边形吸能管采用复合材料制成，提高了结构的比吸能，相较于传统金属材料吸能效果更好并且质量更轻；
17.2、本实用新型在六边形吸能管的管壁上增加了层间增强纤维束，使得层间承载能力得到提高；
18.3、本实用新型通过设置层间增强纤维束，使得六边形吸能管由于在六边形引导管缩径变形处收到径向挤压、轴向压缩以及垂向弯曲载荷的共同作用下六边形吸能管管体产生碎裂后，由于层间增强纤维束不会断裂并在载荷作用下变形，从而还能够达到吸能的效果，提高了吸能效率。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的整体结构的三维示意图；
21.图2为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的固定座引导装置结构的主视示意图；
22.图3为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的固定座引导装置结构的右视示意图；
23.图4为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管的主视示意图；
24.图5为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管的右视示意图；
25.图6为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的防爬装置结构的仰视示意图；
26.图7为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的防爬装置结构的俯视示意图；
27.图8为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的防爬装置结构的主视示意图；
28.图9为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的防爬装置结构的三维示意图；
29.图10为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管管体管壁的孔位示意图；
30.图11为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管管
体管壁的孔位以及增强纤维束连续穿孔顺序示意图；
31.图12为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管与防爬装置连接的局部剖面图；
32.图13为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管与固定座引导装置配合的局部剖面图；
33.图14为本实用新型所述的一种六边形高性能复合材料防爬器的六边形吸能管与固定座引导装置连接的局部剖面图；
34.其中图11的线条及箭头方向表示层间增强纤维束的连续穿孔顺序走向。
35.1-固定座引导装置，2-六边形吸能管，3-防爬装置，4-法兰，5-六边形引导管。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.参见图1-14说明本实施方式，它包括固定座引导装置1、六边形吸能管2和防爬装置3，所述六边形吸能管2的管体上贯穿围绕有层间增强纤维束，所述六边形吸能管2的管体外表面包裹有纤维织物，述固定座引导装置1包括法兰4和六边形引导管5，所述六边形引导管5顶部设有缩径变形，所述缩径变形的直径小于六边形吸能管2的直径，所述六边形引导管5底部与法兰4连接，所述六边形吸能管2一端穿过法兰4并与六边形引导管5内壁配合连接，另一端与防爬装置3相连。
38.本实施例将固定座引导装置1通过法兰4与底座连接，六边形吸能管2在轴向和垂向载荷作用下推动进入固定座引导装置1的六边形引导管5中，由于六边形引导管5中缩径变形的直径小于六边形吸能管2的直径，因此六边形吸能管2在六边形引导管5中的缩径变形处压缩变形，六边形吸能管2同时受到径向挤压、轴向压缩以及垂向弯曲载荷共同作用，六边形吸能管2开始变形并吸收撞击能量。由于在六边形吸能管2的层间增加了层间增强纤维束，所以层间承载能力得到提高。在六边形引导管5中缩径变形处，六边形吸能管2的管体会压缩开裂，产生管体碎片，但层间增强纤维束不会断裂，并在载荷作用下变形，局部发生屈曲的现象，进而达到吸能的功能，并且提高了吸能效率。
39.本实施例中所述防爬装置3一端设有防爬锯齿，另一端设有六边形凹槽，所述六边形吸能管2的一端与六边形凹槽配合连接，所述防爬装置3的材质为金属材质，防爬装置3的设置有效避免了当车辆发生碰撞时爬车情况的发生。
40.本实施例中所述防爬装置3与固定座引导装置1均为金属材质。
41.本实施例中所述层间增强纤维束的直径为φ1-φ3，层间增强纤维束的直径和分布密度与六边形吸能管2层间增强程度相关。
42.本实施例中所述层间增强纤维束和纤维织物为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维，层间增强纤维束和纤维织物的纤维方向的比刚、强度优于金属材料。
43.本实施例中所述六边形吸能管2为复合材料，复合材料可选择为环氧树脂、聚氨酯树脂或聚酯树脂，六边形吸能管2的管体采用复合材料制成，提高了结构的比吸能，相较于
传统金属材料吸能效果更好并且质量更轻。
44.本实施例中所述的六边形高性能复合材料防爬器的制作方法，它包括以下步骤：
45.步骤一：将外观修整后的六边形吸能管2进行层间增强工艺成型，在六边形吸能管2的管体管壁上按照设计位置进行开孔打眼，开孔的孔径为φ1-φ3；
46.步骤二：将连续纤维浸润树脂，加捻形成φ1-φ3的层间增强纤维束，由六边形吸能管2的管体的管内到管外、管外到管内按图11的线条及箭头方向的顺序走向依次穿过孔洞，其间保证层间增强纤维束是连续的；
47.步骤三：在层间增强纤维束连续贯穿六边形吸能管2的管体完成后，在六边形吸能管2的管体的外表面，用浸润好的0.2mm纤维织物，采用手糊工艺成型铺覆在六边形吸能管2的管体的外表面，然后采用真空袋压法，将表面手糊纤维织物和层间增强纤维束共同二次固化，完成六边形吸能管2的成型，保证层间增强纤维束的刚度、强度以及六边形吸能管2的表面质量；
48.步骤四：待六边形吸能管2成型后，将成型后的六边形吸能管2一端与防爬装置3固定连接，另一端在轴向和垂向载荷作用下推动进入固定座引导装置1至六边形引导管5顶部的缩径变形处进行配合连接。
49.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。