一种轨道车辆导流罩组成结构及导流罩的成型方法与流程

1.本发明属于轨道车辆车体结构技术领域，尤其涉及一种轨道车辆导流罩组成结构及导流罩的成型方法。


背景技术：

2.近几年国家大力发展轨道交通行业。轨道交通动车组车辆各种部件产品市场需求日益强烈，轨道车辆运行能耗高。为降低运营成本必须使用节能、轻质材料作为代替。动车组车辆导流罩位于车体下部，具有导流作用，需要有一定曲面形状且尺寸较大，承载风压较大，因此产品成型较为困难，在生产制造过程中容易变形，从而导致组装困难。目前动车组车辆导流罩结构仍以铝合金型材拼焊为主，部分导流罩采用预埋铰链结构复合材料制造，由于金属铰链与复合材料导流罩连接处易出现开裂存在安全隐患，故未能批量生产，只在新预研项目中应用。
3.下一代复兴号智能型动车组（时速450km/h）在运行过程中，受力条件更为复杂。需要导流罩具有更高强度、刚度、抗冲击、抗石击，抗疲劳等特性。另外，对于现阶段大幅度提升车辆速度以及节能降耗的根本目标，现有的铝合金材料导流罩已无法满足高速动车组的使用需求。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中存在的问题，本发明的第一个目的是提供一种轨道车辆导流罩组成结构，技术方案如下：一种轨道车辆导流罩组成结构，包括导流罩、密封胶条、铰链、锁；所述密封胶条利用压片固定安装在导流罩内侧面的左右两端，所述铰链安装在导流罩内侧面的下端，所述锁固定安装在导流罩内侧面的上方位置，所述导流罩利用锁和铰链与车体连接；所述导流罩包括外面板、加强板和内面板；所述外面板、加强板、内面板所采用的材料均为纤维增强无卤阻燃环氧树脂基复合材料制备，依次利用胶膜叠放固定连接；所述加强板包括泡沫芯材，所述泡沫芯材上开横纵方向的加强筋槽，所述加强筋槽内填满纤维增强无卤阻燃环氧树脂基预浸料，在泡沫内芯上开口并在口内粘结用于安装铰链和安装锁的安装座和防转锁座，所述安装座内安装有螺套。
5.作为本发明的优选，所述外面板由外层和内层复合而成，所述外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，所述内层为碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料；所述内面板和加强板的材质均为碳纤维增强树脂基复合材料；所述所述泡沫芯材的密度为80-200kg/m3，玻璃化转变温度≥150℃。
6.作为本发明的优选，所述外面板的总厚度为1-3mm，所述胶膜为环氧材质，厚度为0.2-0.5mm，搭接剪切强度≥30mpa，所述内面板总厚度为1-3mm，所述加强板总厚度为10-30mm，所述加强筋槽的宽度为20-50mm，深度为1-3mm，开加强筋槽间距为300-800mm。
7.作为本发明的优选，所述铰链为铝合金型材6系列，所述铰链通过紧固件固定安装
在安装座上，设置于内面板上。
8.作为本发明的优选，所述密封胶条为硅橡胶，硬度为40-60sh。
9.作为本发明的优选，所述压片为不锈钢系列材质。
10.本发明的第二个目的是提供一种轨道车辆导流罩的成型方法，包括以下步骤：步骤s1：取弧形的泡沫内芯，在泡沫内芯两面开出加强筋槽，在泡沫内芯上开设上端开口和下端开口；步骤s2：在加强筋槽内铺满碳纤维增强树脂基复合材料；步骤s3：在泡沫芯材的上端开口和下端开口内分别粘结锁座和安装座，固化粘结剂，形成未固化的加强板；步骤s4：在导流罩模具内先铺设芳纶纤维增强树脂基复合材料，再铺设碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料，形成未固化的外面板；步骤s5：在外面板上铺放第一层胶膜，将未固化的加强板放置于胶膜上；步骤s6：在加强板上铺放第二层胶膜，在第二层胶膜上铺设一层碳纤维增强树脂基复合材料，作为未固化的内面板；步骤s7：合模固化，并脱模；步骤s8：对其表面进行处理，清除多余残胶，在安装座内安装螺套，形成导流罩。
11.作为本发明的优选，第一层胶膜和第二层胶膜均为在120-140℃下固化的环氧胶膜。
12.作为本发明的优选，固化的工艺条件为，温度120-140℃、压强0.1-0.3mpa、时间30-240min。
13.本发明的有益效果如下：(1)本发明提供的导流罩，其结构设计成复合材料夹层，通过外面板、加强板、内面板及胶膜固定连接。在加温加压条件下固化，使整个导流罩组成结构具有良好的刚度、强度，并具良好的耐冲击，例如：可以抵抗0.227kg的钢球在垂直于导流罩板表面6米的冲击，可以抵抗飞鸟、石子(垂直临界击穿速度为100 米/秒)等飞来物体的冲击。具有良好的耐疲劳特性，例如：可承受
±
7850pa气动静载荷及气动疲劳载荷
±
3500pa要求；可在
–
50℃ ～70℃的温度范围内交替使用，具有较好的耐疲劳性能，振动疲劳寿命可以≥107次，同时整个导流罩的重量可降低30％左右。
14.(2) 本发明材料选择采用无卤阻燃环氧预浸料、阻燃泡沫芯材，可以满足轨道交通车辆对防火性能的要求，产品可以满足din5510、en45545、bs6853等防火要求。
15.(3) 本发明提供的导流罩是由复合材料一体成型，通过螺套连接铰链以及防转锁座连接锁，相较于现有内嵌式安装铰链和锁的形式，避免了连接处由于材料属性不同开裂的情况；另外密封胶条采用压片螺钉安装在导流罩两侧的形式，取代了原有粘结的方式，避免了密封胶条翘起以及粘结剂老化脱落的缺陷。
附图说明
16.通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为本发明的整体结构示意图。
17.图2为图1的主视图。
18.图3为图1的侧视图。
19.图4为图2中a-a剖视图。
20.图5为图2中b-b剖视图。
21.图6为本发明中导流罩的剖视图。
22.图7为图6中b处放大图。
23.图8为本发明中加强板的主视图。
24.图9为图8中a-a剖视图。
25.其中的附图标记为：导流罩1、密封胶条2、铰链3、锁4、压片5、外面板11、加强板12、内面板13、泡沫芯材121、加强筋槽1211、安装座6、防转锁座7、螺套8。
具体实施方式
26.为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案及其优点，下面结合附图对本技术进行详细描述，但并不用于限定本发明的保护范围。
27.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、
ꢀ“
外”、
ꢀ“
上”、
ꢀ“
下
”ꢀ
、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为：基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.实施例1参阅图1-3所示：一种轨道车辆导流罩组成结构，包括导流罩1、密封胶条2、铰链3、锁4；密封胶条2利用压片5固定安装在导流罩1内侧面的左右两端，保证裙板组装时，密封胶条2不翘起，同时避免了脱落，铰链3安装在导流罩1内侧面的下端，锁4固定安装在导流罩1内侧面的上方位置，导流罩1利用锁4和铰链3与车体连接；参阅图6所示：导流罩1包括外面板11、加强板12和内面板13；外面板11、加强板12、内面板13所采用的材料均为纤维增强无卤阻燃环氧树脂基复合材料制备，依次利用胶膜叠放固定连接；加强板12包括泡沫芯材121（参阅图8、图9），泡沫芯材121上开横纵方向的加强筋槽1211，加强筋槽1211呈网格状，加强筋槽1211内填满纤维增强无卤阻燃环氧树脂基预浸料，在泡沫内芯121上开口并在开口内粘结用于安装铰链3和安装锁4的安装座6和防转锁座7（参阅图4），所述安装座6内安装有螺套8（参阅图7）。
30.外面板11由外层和内层复合而成，外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，内层为碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料；内面板13和加强板12的材质均为碳纤维增强树脂基复合材料；泡沫芯材121的密度为80-200kg/m3，玻璃化转变温度≥150℃。
31.外面板11的总厚度为1-3mm，胶膜为环氧材质，厚度为0.2-0.5mm，搭接剪切强度≥
30mpa（23℃），内面板13总厚度为1-3mm，加强板12总厚度为10-30mm，加强筋槽1211的宽度为20-50mm，深度为1-3mm，开加强筋槽间距为300-800mm，该导流罩1整体刚度，可承受
±
7850pa气动载荷要求，可以满足最大风速33m/s运行条件下的使用要求。
32.进一步地，铰链3为铝合金型材6系列，铰链3通过紧固件固定安装在安装座6上，紧固件为螺套8以及螺钉等，设置于内面板上（参阅图5、图7）。
33.进一步地，密封胶条2为硅橡胶，硬度为40-60sh。
34.进一步地，压片5为不锈钢系列材质。
35.实施例2一种轨道车辆导流罩的成型方法，包括以下步骤：步骤s1：取弧形的泡沫内芯121，在泡沫内芯121两面开出加强筋槽1211，在泡沫内芯121上开设上端开口和下端开口；步骤s2：在加强筋槽1211内铺满碳纤维增强树脂基复合材料；步骤s3：在泡沫芯材121的上端开口和下端开口内分别粘结防转锁座7、安装座6，固化粘结剂，形成未固化的加强板12；步骤s4：在导流罩模具内先铺设芳纶纤维增强树脂基复合材料，再铺设碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料，形成未固化的外面板11；步骤s5：在外面板11上铺放第一层胶膜，将未固化的加强板12放置于胶膜上；步骤s6：在加强板12上铺放第二层胶膜，在第二层胶膜上铺设一层碳纤维增强树脂基复合材料，作为未固化的内面板131；步骤s7：合模固化，并脱模；步骤s8：对其表面进行处理，清除多余残胶，并在安装座6内安装螺套8，形成导流罩1。
36.进一步地，第一层胶膜和第二层胶膜均为在120-140℃下固化的环氧胶膜。
37.进一步地，固化条件为：温度120-140℃、压强0.1-0.3mpa、时间30-240min。
38.实施例3一种时速450公里列车车体用导流罩组成结构，总体尺寸为1650
×
780mm，截面为弧形，其制备方法为：根据加强板12设计尺寸，数控加工泡沫内芯121，泡沫内芯121弧形与外面板11弧形一致，在泡沫内芯121双面开加强筋槽1211，并开口，槽宽30mm，槽深2mm，形成网状结构，其中泡沫内芯121采用体积密度为100kg/m3pmi泡沫；使用环氧发泡胶粘接固定安装座6及防转锁座7与泡沫内芯121的开口内，在泡沫内芯121的加强筋槽1211内铺胶膜及碳纤维和/或玻璃纤维预浸料，在工装上压实，得到未固化的加强板12；在模具表面铺面密度为200g/m2芳纶纤维增强预浸料两层，接着铺同一树脂体系的面密度为200g/m2碳纤维增强预浸料八层，采用辊压法压实，得到未固化的外面板11，控制总厚度为1.5mm；在未固化的外面板11内表面放置第一层胶膜，然后将未固化的加强板12放置在第一层胶模上，胶模为环氧胶膜，购买自黑龙江石化院公司的中温固化胶膜j-69，胶膜面密度为320g/m2；
在加强板12背面铺第二层胶膜，然后铺碳纤维增强预浸料，制得内面板13，合模固化，固化温度为145℃、压力为0.4mpa，固化时间为30min. 固化结束后，保压降温至50℃以下，降温过程，一直保压0.4mpa；按照尺寸要求对其周围进行打磨处理，在安装座6内安装螺套8，螺套8内均匀涂螺纹紧固剂，使用力矩扳手打紧力矩，力矩为110n.m，得到导流罩1。安装铰链3，螺钉穿过螺套8的孔及铰链3的安装孔，放置平垫圈，弹簧垫圈，锁紧螺母固定；安装密封胶条2，按照尺寸要求在密封胶条2安装面开孔，将密封胶条2放置在导流罩1两端，将螺钉穿过压片5扭紧固定密封胶条2，得到时速450公里列车导流罩组成结构。
39.进一步地，外面板11、加强板12的筋条以及内面板13均采用同一种纤维增强无卤阻燃环氧树脂基复合材料体系，得到的复合材料性能满足en45545标准的hl2等级。
40.对导流罩组成结构进行高低温性能、力学性能、防火性能等进行测试，测试结果为：根据gb/t17748-2008的规定高低温测试要求，-50～80℃范围内，循环50次以上，对产品可承受
±
7850pa气动载荷要求；满足列车时速450公里，最大风速33m/s运行条件的使用要求，通过疲劳试验可承受107次震动疲劳测试；根据en45545进行防火测试，可以满足hl2等级的防火要求。
41.另外，本发明中的各复合材料所用树脂基体可以为酚醛树脂基体、苯并恶嗪树脂基体、乙烯基树脂基体等，优选环氧树脂基体，更优选浙江百合航太bac488树脂体系，以满足对防火性能、老化性能及冲击韧性性能等的要求；碳纤维优选t300、t700级碳纤维面密度为200-400g/m2平纹/斜纹，玻璃纤维优选面密度为100-600g/m2的平纹、斜纹或缎纹；芳纶纤维选面密度为200-300g/m2的平纹、斜纹或缎纹织物；泡沫芯材121可以为pet、pi、eva，优选pmi，在保证刚度的同时能够进一步降低重量；成型工艺优选为模压成型导流罩成型工艺，还可以为真空袋成型和热压罐成型；导流罩1还可以外面板11、加强板12、内面板13单独固化成型，使用胶膜或胶粘剂粘接，二次固化成型。本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
42.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：包括导流罩、密封胶条、铰链、锁；所述密封胶条利用压片固定安装在导流罩内侧面的左右两端，所述铰链安装在导流罩内侧面的下端，所述锁固定安装在导流罩内侧面的上方位置，所述导流罩利用锁和铰链与车体连接；所述导流罩包括外面板、加强板和内面板；所述外面板、加强板、内面板所采用的材料均为纤维增强无卤阻燃环氧树脂基复合材料制备，依次利用胶膜叠放固定连接；所述加强板包括泡沫芯材，所述泡沫芯材上开横纵方向的加强筋槽，所述加强筋槽内填满纤维增强无卤阻燃环氧树脂基预浸料，在泡沫内芯上开口并在口内粘结用于安装铰链和安装锁的安装座和防转锁座，所述安装座内安装有螺套。2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：所述外面板由外层和内层复合而成，所述外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，所述内层为碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料；所述内面板和加强板的材质均为碳纤维增强树脂基复合材料；所述所述泡沫芯材的密度为80-200kg/m3，玻璃化转变温度≥150℃。3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：所述外面板的总厚度为1-3mm，所述胶膜为环氧材质，厚度为0.2-0.5mm，搭接剪切强度≥30mpa，所述内面板总厚度为1-3mm，所述加强板总厚度为10-30mm，所述加强筋槽的宽度为20-50mm，深度为1-3mm，开加强筋槽间距为300-800mm。4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：所述铰链为铝合金型材6系列，所述铰链通过紧固件固定安装在安装座的螺套上，设置于内面板上。5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：所述密封胶条为硅橡胶，硬度为40-60sh。6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆导流罩组成结构，其特征在于：所述压片为不锈钢系列材质。7.一种轨道车辆导流罩的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：取弧形的泡沫内芯，在泡沫内芯两面开出加强筋槽，在泡沫内芯上开设上端开口和下端开口；步骤s2：在加强筋槽内铺满碳纤维增强树脂基复合材料；步骤s3：在泡沫芯材的上端开口和下端开口内分别粘结锁座和安装座，固化粘结剂，形成未固化的加强板；步骤s4：在导流罩模具内先铺设芳纶纤维增强树脂基复合材料，再铺设碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料，形成未固化的外面板；步骤s5：在外面板上铺放第一层胶膜，将未固化的加强板放置于胶膜上；步骤s6：在加强板上铺放第二层胶膜，在第二层胶膜上铺设一层碳纤维增强树脂基复合材料，作为未固化的内面板；步骤s7：合模固化，并脱模；步骤s8：对其表面进行处理，清除多余残胶，在安装座内安装螺套，形成导流罩。8.根据权利要求7所述的一种轨道车辆导流罩的成型方法，其特征在于：第一层胶膜和第二层胶膜均为在120-140℃下固化的环氧胶膜。9.根据权利要求7所述的一种轨道车辆导流罩的成型方法，其特征在于：固化的工艺条件为，温度120-140℃、压强0.1-0.3mpa、时间30-240min。

技术总结
本发明属于轨道车辆车体结构技术领域，尤其涉及一种轨道车辆导流罩组成结构及导流罩的成型方法，包括导流罩、密封胶条、铰链、锁，导流罩包括外面板、加强板和内面板；外面板、加强板、内面板所采用的材料均为纤维增强无卤阻燃环氧树脂基复合材料制备，依次利用胶膜叠放固定连接；其结构设计成复合材料夹层，通过外面板、加强板、内面板及胶膜固定连接。在加温加压条件下固化，使整个导流罩组成结构具有良好的刚度、强度，并具良好的耐冲击、耐疲劳等特性，同时整个导流罩的重量可降低30％左右。同时整个导流罩的重量可降低30％左右。同时整个导流罩的重量可降低30％左右。


技术研发人员：李明 王怀素 韩晶珠 王海利 李志文 刘艳丽 翟立志 张雷
受保护的技术使用者：长春路通轨道车辆配套装备有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/6/28