[发明专利]一种提高地铁车辆天线支架刚度的方法及结构

说明书

本发明公开了一种提高地铁车辆天线支架刚度的方法及结构，在天线支架的钢管内部安装碳纤维加强管，碳纤维加强管与钢管紧密贴合，具体步骤如下：焊接钢管，形成天线支架的框架；使用钢管内壁机加工所述钢管的内壁，使得钢管的内壁形成凹凸状表面，碳纤维加强管紧密贴合钢管内壁设置，且碳纤维加强管通过定位块固定在钢管中；焊接端部支座，完成天线支架的整体组装；本发明方法利用了碳纤维的高比模量、低密度的特性，在不改变天线支架的外形尺寸，且不大幅增加天线支架结构质量的情况下，提高天线支架的弯曲刚度，进而提高天线支架的弯曲振动主频，解决了天线支架断裂的问题，同时结构设计简单、结构工艺成熟，能够满足天线支架的设计、生产要求。

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆的技术领域，特别是一种提高地铁车辆天线支架刚度的方法。

背景技术

地铁车辆天线支架在服役过程中会出现断裂失效问题，经分析研究其出现问题的原因是弹性轨道引起的轮轨激励存在60Hz的主频，而该轮轨激励主频与天线支架的弯曲主频耦合，结构的耦合振动引起结构出现振动疲劳断裂，而车辆线路条件已经确定，整改难度大，为避免耦合振动需要提高天线支架的弯曲刚度，从而提高天线支架的弯曲振动主频（弯曲主频提高到80Hz以上），实现结构振动主频与轮轨激励主频的分离。

而依据传统钢结构设计思路，如果要提高结构弯曲刚度，需要加大结构的截面尺寸，而对于钢结构在加大截面尺寸的同时会增加很大的质量，而质量的增加又会降低结构模态主频，因此如果要实现80Hz以上的弯曲主频，依据钢结构设计原则其截面尺寸将很大，质量增加为原方案的1.7倍以上；由于转向架是车辆运行的关键部件，转向架构架端部是转向架构架上振动最剧烈的位置，增加的质量会给结构安全带来隐患，因此需要改进相关的安装座以适应该大尺寸大质量天线支架的安装，这会大大增加结构改进成本。因此，采用传统的钢结构优化在天线支架优化改进中改进难度大，改进效果不理想，改进成本高。

天线支架是地铁车辆转向架上安装天线装置的支架结构，在中国专利“ 一种用于轨道车辆的天线设备固定装置”（专利号CN201510635173.5）中，天线支架为纯钢结构，为梁形支架，受限于质量、安全等因素，无法设计实现大弯曲刚度，综合考虑天线支架结构改进需求和结构安装、运行环境，此方案中的钢结构设计思路已经无法满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种提高地铁车辆天线支架刚度的方法，该方法利用了碳纤维的高比模量、低密度的特性，在不改变天线支架的外形尺寸，且不大幅增加天线支架结构的质量的情况下，提高了天线支架的弯曲刚度，进而提高天线支架的弯曲振动主频，解决了地铁车辆天线支架断裂的问题，同时结构设计简单、结构工艺成熟，能够满足天线支架的设计、生产要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种提高地铁车辆天线支架刚度的方法，在天线支架的钢管内部安装碳纤维加强管，所述碳纤维加强管与钢管紧密贴合，具体步骤如下：

步骤1、焊接天线支架的钢管：焊接钢管，形成天线支架的框架，且预留天线支架两端的端部支座安装位置；

步骤2、增大钢管内壁的摩擦力：在步骤1中所焊接的钢管，使用钢管内壁机加工所述钢管的内壁，使得钢管的内壁形成凹凸状表面，所述凹凸状表面增大了钢管内壁的摩擦力；

步骤3、钢管内置碳纤维加强管：碳纤维加强管紧密贴合钢管内壁设置，且碳纤维加强管通过定位块固定在钢管中；

步骤4、焊接端部支座：将端部支架焊接在步骤1中所预留的端部支座安装位置，完成天线支架的整体组装。

优选的，在步骤3中，所述碳纤维加强管在钢管内呈连续不间断设置，此时碳纤维加强管的厚度为5mm。

优选的，在步骤3中，所述碳纤维加强管在钢管内呈多段式对称分布，且从钢管的中部至两端，碳纤维加强管的长短依次变短，所述碳纤维加强管之间通过定位块固定位置。