本實(shí)用新型屬于鐵路交通運(yùn)輸領(lǐng)域，具體涉及一種軌道車輛新型底架一體化結(jié)構(gòu)的成型技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著軌道車輛裝備制造技術(shù)的不斷提升，軌道車輛車體結(jié)構(gòu)平臺(tái)化、模塊化、輕量化的設(shè)計(jì)理念得到了越來越多的關(guān)注與重視。車體底架結(jié)構(gòu)作為車體結(jié)構(gòu)中最為復(fù)雜的重要結(jié)構(gòu)部件，其結(jié)構(gòu)形式的重新優(yōu)化設(shè)計(jì)非常符合目前的車體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，也能夠整體提升軌道車輛裝備的制造技術(shù)。

車體底架結(jié)構(gòu)是軌道車輛車體結(jié)構(gòu)中最主要的承載部件，需要承受側(cè)墻、車頂、車下設(shè)備、車內(nèi)設(shè)備以及乘員所產(chǎn)生的載荷。車體底架結(jié)構(gòu)必須具備足夠的強(qiáng)度、剛度，以確保底架結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞以及較大的結(jié)構(gòu)變形。為此，在傳統(tǒng)的軌道車輛車體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，底架結(jié)構(gòu)主要采用厚度尺寸較大的金屬板材以及截面尺寸較大的金屬梁結(jié)構(gòu)等組合焊接而成，導(dǎo)致底架結(jié)構(gòu)的重量非常大。此外，底架結(jié)構(gòu)需要通過焊接工藝與車體側(cè)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，焊接操作工藝容易產(chǎn)生較大的焊接變形量，增加了車體結(jié)構(gòu)整體裝配的施工難度與工作量。焊接操作工藝還容易產(chǎn)生焊接熱影響區(qū)，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。

車體結(jié)構(gòu)輕量化是目前軌道車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)研究課題。底架結(jié)構(gòu)作為車體結(jié)構(gòu)中重量占比最大的結(jié)構(gòu)部件，其輕量化設(shè)計(jì)研究對(duì)于整車的結(jié)構(gòu)輕量化目標(biāo)的貢獻(xiàn)量非常顯著。新材料應(yīng)用技術(shù)是一種常用的結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)方法。但是，在傳統(tǒng)的軌道車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于對(duì)新材料力學(xué)性能的信心不足以及相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的缺乏，新材料在軌道車輛中的應(yīng)用被局限于一些次要結(jié)構(gòu)以及非承載結(jié)構(gòu)當(dāng)中，車體結(jié)構(gòu)的輕量化效果不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種新型底架一體化結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種軌道車輛頭車底架一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于：主要包括司機(jī)室底架與客室底架兩部分，所述的司機(jī)室底架、客室底架均由內(nèi)外蒙皮中間填充芯材的三明治結(jié)構(gòu)構(gòu)成；所述的底架內(nèi)外蒙皮結(jié)構(gòu)采用碳纖維預(yù)浸料連續(xù)鋪層而成，所述的司機(jī)室底架、客室底架的內(nèi)蒙皮除了作為底架一體化結(jié)構(gòu)的一部分，還集成了傳統(tǒng)金屬車體中地板部件的功能要求，所述的司機(jī)室底架、客室底架的泡沫芯材除了作為底架一體化結(jié)構(gòu)的一部分，還集成了傳統(tǒng)金屬車體中隔音材、防寒材部件的功能要求。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

（1）本實(shí)用新型所述的底架一體化結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)金屬車體中的底架結(jié)構(gòu)、隔音材、防寒材、地板等部件集成于一體，形成一種全新的底架結(jié)構(gòu)形式。在滿足車體底架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、隔音、保溫等性能的前提下，提高了部件的模塊化、整體化程度，改善了加工裝配工藝流程，大大降低了底架結(jié)構(gòu)的加工制造工作量與工作難度。

（2）本實(shí)用新型所述的底架一體化結(jié)構(gòu)將司機(jī)室底架與客室底架集成為一體，并采用高溫加壓固化成型工藝，成型過程中結(jié)構(gòu)變形量小，提高了車體底架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度力學(xué)性能以及整體的加工精度。

（3）本實(shí)用新型所述的底架一體化結(jié)構(gòu)，能夠有效的降低車體底架結(jié)構(gòu)重量，較之傳統(tǒng)的金屬車體結(jié)構(gòu)的減重效果明顯，契合目前軌道車輛關(guān)于車體結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)需求。

（4）本實(shí)用新型所述的底架一體化結(jié)構(gòu)為碳纖維在軌道車輛車體底架這一重要承載結(jié)構(gòu)部件中的首次應(yīng)用，是一種全新的概念與設(shè)計(jì)，對(duì)未來軌道車輛輕量化處理以及新材料應(yīng)用具有非常重要的推進(jìn)作用。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)金屬車體頭車底架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的有軌電車頭車車輛的一體化底架結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參閱圖1，傳統(tǒng)金屬車體頭車底架結(jié)構(gòu)包括：司機(jī)室底架1、客室前端底架2、客室后部底架3、座椅安裝下部底架4。所述的金屬車體底架結(jié)構(gòu)各組成部分均采用焊接工藝連接，底架結(jié)構(gòu)中不包含隔音材、防寒材、地板等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

參閱圖2，本實(shí)用新型所述的軌道車輛頭車底架一體化結(jié)構(gòu)，包括：司機(jī)室底架5、客室底架6。所述的司機(jī)室底架5、客室底架6由內(nèi)外蒙皮中間填充泡沫芯材的三明治結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成；所述的底架外蒙皮結(jié)構(gòu)的厚度尺寸為3mm，采用SF120FRS/HEC300/400/45%/POPA碳纖維預(yù)浸料材料，鋪層數(shù)量為11層，0o、±45o、90o碳纖維預(yù)浸料鋪層的比例依次為為23%、54%、23%，具體鋪層順序?yàn)?±45o)、(0o，90o)、(±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、(±45o)。所述的底架內(nèi)蒙皮結(jié)構(gòu)的厚度尺寸為2.5mm，采用SF120FRS/HEC300/400/45%/POPA碳纖維預(yù)浸料材料，鋪層數(shù)量為9層，0o、±45o、90o碳纖維預(yù)浸料鋪層的比例依次為為22%、56%、22%，具體鋪層順序?yàn)?±45o)、(0o，90o)、(±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)、(0o，90o)、 (±45o)。所述的泡沫芯材采用密度為75kg/m³的G-PET-FR泡沫材料，該泡沫新材除了能夠增加車體底架三明治結(jié)構(gòu)的整體剛度，還具有很好的隔音降噪性能，因此可以實(shí)現(xiàn)車體底架結(jié)構(gòu)與地板、隔音材、防寒材等多系統(tǒng)的一體化集成設(shè)計(jì)；所述的底架一體化結(jié)構(gòu)在碳纖維預(yù)浸料鋪層及泡沫芯材填充工作完成后，在高溫爐內(nèi)加壓固化最終成型，成型溫度為150℃、壓力為-0.4MPa，實(shí)現(xiàn)底架結(jié)構(gòu)的一體化成型。

本實(shí)用新型所述的底架一體化結(jié)構(gòu)，將應(yīng)用于武漢東湖有軌電車碳纖維車體結(jié)構(gòu)中。所述的底架一體化結(jié)構(gòu)制作完成后，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)測試，得到以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：底架一體化結(jié)構(gòu)重量較傳統(tǒng)金屬車體底架及地板、隔音材、防寒材的重量下降約為35%，實(shí)現(xiàn)了車體結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)目的。底架一體化結(jié)構(gòu)的隔音測試數(shù)據(jù)為32dB，滿足車輛底架隔音性能需求；底架一體化結(jié)構(gòu)在各種工況條件下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力未超過材料的許用應(yīng)力，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。底架一體化結(jié)構(gòu)在各種工況條件下的結(jié)構(gòu)變形量均在技術(shù)條件要求范圍內(nèi)，滿足結(jié)構(gòu)剛度要求。