[發明專利]一種三維編織復合材料高鐵轉向架整體承力結構及其應用

在審

• 申請號: 202010151101.4
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111301469A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 于寬;朱波;周亮;劉玉蘭;王永偉;秦溶蔓
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學;山東大學
• 主分類號: B61F5/50
• 分類號: B61F5/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種采用三維編織復合材料的高速動車轉向架整體承力結構及其應用。包括前后側邊板、中間橫梁兩個部分。其結構特點是所述的前后側板與中間橫梁采用混雜纖維三維編織復合材料一體構成，其中前后側板采用變厚度V字形結構設計，前后側板的兩端設有安裝彈簧的端部安裝座，前后側板的中間部位設有安裝彈簧的中間安裝座，端部安裝座和中間安裝座采用特殊過渡型三維編織復合材料過渡結構設計，內部預埋有金屬加強部件；同時在中間橫梁的中間部位設計阻擋板，其中通過預埋金屬部件增強，以上涉及用于保證承力結構的整體抗疲勞性能，同時保證與其他部件連接過程的結構強度和整體性。

技術領域

本發明屬于高性能纖維復合材料軌道交通技術領域應用，尤其涉及一種采用三維編織復合材料的高速動車轉向架整體承力結構。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

傳統的高速動車轉向架結構主要采用金屬結構焊接成整體作為主要的承載部件，其中其側梁一般設計為箱式結構，將齒輪箱、制動裝置、電機等主要部件配裝在轉向架上，該結構較為繁瑣，在轉向架的應用過程中，整個金屬裝配結構的抗疲勞特性不強，長期使用會出現噪聲較大的問題，降低了車輛運行應用的舒適性。現有研究公開了一種轉向架的構架設計方案，該結構的側梁用于與金屬橫梁連接裝配形成告訴動車車輛用的轉向架結構，但整體結構仍然采用箱體結構，電機、制動裝置、齒輪箱等仍然裝配在轉向架橫梁上，結構依然復雜，長期應用的舒適性和抗疲勞性能存在較大挑戰。

為了避免金屬部件的連接裝配問題，同時為了達到減重的要求和長期抗疲勞特性的穩定發揮要求，設計能替代金屬材料的復合材料轉向架承力結構，成為目前研究和設計較多的思路。但發明人發現：傳統的纖維復合材料材質的轉向架承力結構，主要采用的二維疊層復合材料鋪層設計思路，疊層壓制成型工藝給該復合材料材質的層間帶來的較大的承載隱患。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種采用三維編織復合材料的高速動車轉向架整體承力結構。采用多重結構設計組合保證了承力結構的整體抗疲勞性能，同時保證與其他部件連接過程的結構強度和整體性。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種三維編織復合材料高鐵轉向架整體承力結構，包括：橫梁和前、后側邊板，所述橫梁的兩端分別設置有前側邊板和后側邊板，所述前、后側邊板的兩端及中間都分別設置有安裝座；所述橫梁的中間設置阻擋板。

本發明前后側板與中間橫梁采用混雜纖維三維編織復合材料一體構成，其中前后側板采用變厚度V字形結構設計，前后側板的兩端設有安裝彈簧的端部安裝座，前后側板的中間部位設有安裝彈簧的中間安裝座，端部安裝座和中間安裝座采用特殊過渡型三維編織復合材料過渡結構設計，內部預埋有金屬加強部件；同時在中間橫梁的中間部位設計阻擋板，其中通過預埋金屬部件增強，以上涉及用于保證承力結構的整體抗疲勞性能，同時保證與其他部件連接過程的結構強度和整體性。

本發明的第二個方面，還提供了任一上述的三維編織復合材料高鐵轉向架整體承力結構在軌道交通領域中的應用。

本發明的上述設計提高了復合材料轉向架承力結構的穩定性和結構一體性，三維編織預制體結構也使轉向架輕量化和耐疲勞性能提高，因此，能夠滿足現有軌道交通領域的各種使用要求，例如：用于高速動車、地鐵、輕軌和有軌電車的制造等。

本發明的有益效果在于：

(1)本發明采用多重結構設計組合保證了承力結構的整體抗疲勞性能，同時保證與其他部件連接過程的結構強度和整體性。

(2)本申請的結構簡單、安裝方便、實用性強，易于規模化生產。

附圖說明