[发明专利]一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构及其应用

说明书

本发明涉及一种采用三维编织复合材料的高速动车转向架整体承力结构及其应用。包括前后侧边板、中间横梁两个部分。其结构特点是所述的前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织复合材料一体构成，其中前后侧板采用变厚度V字形结构设计，前后侧板的两端设有安装弹簧的端部安装座，前后侧板的中间部位设有安装弹簧的中间安装座，端部安装座和中间安装座采用特殊过渡型三维编织复合材料过渡结构设计，内部预埋有金属加强部件；同时在中间横梁的中间部位设计阻挡板，其中通过预埋金属部件增强，以上涉及用于保证承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。

技术领域

本发明属于高性能纤维复合材料轨道交通技术领域应用，尤其涉及一种采用三维编织复合材料的高速动车转向架整体承力结构。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

传统的高速动车转向架结构主要采用金属结构焊接成整体作为主要的承载部件，其中其侧梁一般设计为箱式结构，将齿轮箱、制动装置、电机等主要部件配装在转向架上，该结构较为繁琐，在转向架的应用过程中，整个金属装配结构的抗疲劳特性不强，长期使用会出现噪声较大的问题，降低了车辆运行应用的舒适性。现有研究公开了一种转向架的构架设计方案，该结构的侧梁用于与金属横梁连接装配形成告诉动车车辆用的转向架结构，但整体结构仍然采用箱体结构，电机、制动装置、齿轮箱等仍然装配在转向架横梁上，结构依然复杂，长期应用的舒适性和抗疲劳性能存在较大挑战。

为了避免金属部件的连接装配问题，同时为了达到减重的要求和长期抗疲劳特性的稳定发挥要求，设计能替代金属材料的复合材料转向架承力结构，成为目前研究和设计较多的思路。但发明人发现：传统的纤维复合材料材质的转向架承力结构，主要采用的二维叠层复合材料铺层设计思路，叠层压制成型工艺给该复合材料材质的层间带来的较大的承载隐患。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种采用三维编织复合材料的高速动车转向架整体承力结构。采用多重结构设计组合保证了承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构，包括：横梁和前、后侧边板，所述横梁的两端分别设置有前侧边板和后侧边板，所述前、后侧边板的两端及中间都分别设置有安装座；所述横梁的中间设置阻挡板。

本发明前后侧板与中间横梁采用混杂纤维三维编织复合材料一体构成，其中前后侧板采用变厚度V字形结构设计，前后侧板的两端设有安装弹簧的端部安装座，前后侧板的中间部位设有安装弹簧的中间安装座，端部安装座和中间安装座采用特殊过渡型三维编织复合材料过渡结构设计，内部预埋有金属加强部件；同时在中间横梁的中间部位设计阻挡板，其中通过预埋金属部件增强，以上涉及用于保证承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。

本发明的第二个方面，还提供了任一上述的三维编织复合材料高铁转向架整体承力结构在轨道交通领域中的应用。

本发明的上述设计提高了复合材料转向架承力结构的稳定性和结构一体性，三维编织预制体结构也使转向架轻量化和耐疲劳性能提高，因此，能够满足现有轨道交通领域的各种使用要求，例如：用于高速动车、地铁、轻轨和有轨电车的制造等。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用多重结构设计组合保证了承力结构的整体抗疲劳性能，同时保证与其他部件连接过程的结构强度和整体性。

(2)本申请的结构简单、安装方便、实用性强，易于规模化生产。

附图说明