[發明專利]一種提高地鐵車輛天線支架剛度的方法及結構

在審

• 申請號: 202010945623.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN111883902A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 徐步震;胡定祥;孫海東;金鑫;鄧新才;賈小平;楊陳
• 申請（專利權）人: 中車南京浦鎮車輛有限公司
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹佩佩

本發明公開了一種提高地鐵車輛天線支架剛度的方法及結構，在天線支架的鋼管內部安裝碳纖維加強管，碳纖維加強管與鋼管緊密貼合，具體步驟如下：焊接鋼管，形成天線支架的框架；使用鋼管內壁機加工所述鋼管的內壁，使得鋼管的內壁形成凹凸狀表面，碳纖維加強管緊密貼合鋼管內壁設置，且碳纖維加強管通過定位塊固定在鋼管中；焊接端部支座，完成天線支架的整體組裝；本發明方法利用了碳纖維的高比模量、低密度的特性，在不改變天線支架的外形尺寸，且不大幅增加天線支架結構質量的情況下，提高天線支架的彎曲剛度，進而提高天線支架的彎曲振動主頻，解決了天線支架斷裂的問題，同時結構設計簡單、結構工藝成熟，能夠滿足天線支架的設計、生產要求。

技術領域

本發明涉及一種軌道車輛的技術領域，特別是一種提高地鐵車輛天線支架剛度的方法。

背景技術

地鐵車輛天線支架在服役過程中會出現斷裂失效問題，經分析研究其出現問題的原因是彈性軌道引起的輪軌激勵存在60Hz的主頻，而該輪軌激勵主頻與天線支架的彎曲主頻耦合，結構的耦合振動引起結構出現振動疲勞斷裂，而車輛線路條件已經確定，整改難度大，為避免耦合振動需要提高天線支架的彎曲剛度，從而提高天線支架的彎曲振動主頻（彎曲主頻提高到80Hz以上），實現結構振動主頻與輪軌激勵主頻的分離。

而依據傳統鋼結構設計思路，如果要提高結構彎曲剛度，需要加大結構的截面尺寸，而對于鋼結構在加大截面尺寸的同時會增加很大的質量，而質量的增加又會降低結構模態主頻，因此如果要實現80Hz以上的彎曲主頻，依據鋼結構設計原則其截面尺寸將很大，質量增加為原方案的1.7倍以上；由于轉向架是車輛運行的關鍵部件，轉向架構架端部是轉向架構架上振動最劇烈的位置，增加的質量會給結構安全帶來隱患，因此需要改進相關的安裝座以適應該大尺寸大質量天線支架的安裝，這會大大增加結構改進成本。因此，采用傳統的鋼結構優化在天線支架優化改進中改進難度大，改進效果不理想，改進成本高。

天線支架是地鐵車輛轉向架上安裝天線裝置的支架結構，在中國專利“ 一種用于軌道車輛的天線設備固定裝置”（專利號CN201510635173.5）中，天線支架為純鋼結構，為梁形支架，受限于質量、安全等因素，無法設計實現大彎曲剛度，綜合考慮天線支架結構改進需求和結構安裝、運行環境，此方案中的鋼結構設計思路已經無法滿足要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種提高地鐵車輛天線支架剛度的方法，該方法利用了碳纖維的高比模量、低密度的特性，在不改變天線支架的外形尺寸，且不大幅增加天線支架結構的質量的情況下，提高了天線支架的彎曲剛度，進而提高天線支架的彎曲振動主頻，解決了地鐵車輛天線支架斷裂的問題，同時結構設計簡單、結構工藝成熟，能夠滿足天線支架的設計、生產要求。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種提高地鐵車輛天線支架剛度的方法，在天線支架的鋼管內部安裝碳纖維加強管，所述碳纖維加強管與鋼管緊密貼合，具體步驟如下：

步驟1、焊接天線支架的鋼管：焊接鋼管，形成天線支架的框架，且預留天線支架兩端的端部支座安裝位置；

步驟2、增大鋼管內壁的摩擦力：在步驟1中所焊接的鋼管，使用鋼管內壁機加工所述鋼管的內壁，使得鋼管的內壁形成凹凸狀表面，所述凹凸狀表面增大了鋼管內壁的摩擦力；

步驟3、鋼管內置碳纖維加強管：碳纖維加強管緊密貼合鋼管內壁設置，且碳纖維加強管通過定位塊固定在鋼管中；

步驟4、焊接端部支座：將端部支架焊接在步驟1中所預留的端部支座安裝位置，完成天線支架的整體組裝。

優選的，在步驟3中，所述碳纖維加強管在鋼管內呈連續不間斷設置，此時碳纖維加強管的厚度為5mm。

優選的，在步驟3中，所述碳纖維加強管在鋼管內呈多段式對稱分布，且從鋼管的中部至兩端，碳纖維加強管的長短依次變短，所述碳纖維加強管之間通過定位塊固定位置。