本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器。

背景技術(shù)：

隨著國內(nèi)軌道交通行業(yè)的高速發(fā)展和技術(shù)不斷進(jìn)步，軌道交通對(duì)于輕量化的要求越來越高。在《“十三五”規(guī)劃》草案中，對(duì)城軌地鐵輕量化提出了明確的指標(biāo)要求：減重10%、降噪3dB、降耗15%。

傳統(tǒng)金屬材料已經(jīng)很難滿足輕量化發(fā)展需求。而碳纖維復(fù)合材料作為一種新型材料，具有比強(qiáng)度和比剛度高、耐腐蝕、抗疲勞、阻尼性能好、高安全性、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)以及易于整體成型等特點(diǎn)，在航空、航天等領(lǐng)域獲得成熟應(yīng)用。隨著低成本碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展，原材料與制造成本不斷降低，已經(jīng)成為解決軌道交通輕量化問題的絕佳選擇。

定位器為高鐵接觸網(wǎng)的一個(gè)零件，在使用過程中由于定位器的振動(dòng)疲勞容易導(dǎo)致原鋁合金定位器有裂縫，且現(xiàn)有定位器各部件間的連接性能不理想。因此，上述問題是在定位器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，滿足產(chǎn)品的工作載荷，振動(dòng)疲勞要求，提高連接的穩(wěn)定性的碳纖維復(fù)合材料定位器，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，包括主梁、套筒、金屬銷，主梁包括主體和連接接頭，連接接頭設(shè)于主體的一端，主體的另一端埋設(shè)有套筒，套筒連接安裝座，連接接頭埋設(shè)有金屬銷，金屬銷設(shè)有用于固定電纜線的金屬線夾。

進(jìn)一步地，連接接頭與主體垂直設(shè)置。

進(jìn)一步地，主體整體采用弧形且主體的截面為工字型，連接接頭的截面為工字型。

進(jìn)一步地，主梁采用碳纖維復(fù)合材料制成，且主梁采用一次整體成型。

一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器的制造方法，采用以下步驟制成，

步驟1、材料設(shè)計(jì)，根據(jù)定位器使用條件選擇出滿足高鐵接觸網(wǎng)定位器使用條件的碳纖維復(fù)合材料；

步驟2、初步確定結(jié)構(gòu)形式，出于整體成型考慮以及裝配要求，采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器的結(jié)構(gòu)形式；

步驟3、通過有限元軟件分析計(jì)算將主體和連接接頭整體設(shè)計(jì)成工字形主梁，連接接頭的端部預(yù)埋金屬銷，主體的預(yù)埋金屬套筒；

步驟4、使用有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，調(diào)整碳纖維復(fù)合材料鋪層層數(shù)、方向以及順序，對(duì)于主承載區(qū)域局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，確定主梁結(jié)構(gòu)具體尺寸，確定套筒及金屬銷結(jié)構(gòu)，優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)并計(jì)算校核；

步驟5、使用Catia的CPD模塊建模，作出高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器復(fù)材的鋪層結(jié)構(gòu)，根據(jù)鋪層設(shè)計(jì)將裁好的碳纖維織物預(yù)浸料在相應(yīng)的模具上鋪設(shè)出主梁，套筒、金屬銷在鋪設(shè)主梁時(shí)預(yù)埋，并進(jìn)行固化整體成型；脫模后即可得到制備好的高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器。

本實(shí)用新型的有益效果是：該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，通過分別在主體埋設(shè)套筒，在連接接頭埋設(shè)金屬銷，能夠增強(qiáng)主梁與安裝座、主梁與金屬銷間的連接性能。主梁采用一次整體成型，能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，一體化設(shè)計(jì)減少零件裝配，使用更可靠、更方便。主梁使用碳纖維材料減輕質(zhì)量的同時(shí)提高結(jié)構(gòu)性能。該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，能夠滿足使用要求、且性能更加優(yōu)異。該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，能夠充分利用碳纖維的高比強(qiáng)度、高比模量以及抗疲勞振動(dòng)能力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例中主梁與套筒、金屬銷的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例中連接接頭與金屬銷的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實(shí)施例中主體與套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是實(shí)施例中主體的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-主梁，2-套筒，3-金屬銷，4-安裝座，5-金屬線夾，6-電纜線；11-主體，12-連接接頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例

一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，如圖1和圖2，包括主梁1、套筒2、金屬銷3，主梁1包括主體11和連接接頭12，連接接頭12設(shè)于主體11的一端，主體11的另一端埋設(shè)有套筒2，如圖4，套筒2連接安裝座4，如圖3，連接接頭12埋設(shè)有金屬銷3，金屬銷3設(shè)有用于固定電纜線6的金屬線夾5。連接接頭12與主體11垂直設(shè)置。主體11整體采用弧形且主體11的截面為工字型，連接接頭12的截面為工字型，如圖5。主梁1采用碳纖維復(fù)合材料制成，且主梁1采用一次整體成型。

該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，通過分別在主體11埋設(shè)套筒2，在連接接頭12埋設(shè)金屬銷3，能夠增強(qiáng)主梁1與安裝座4、主梁1與金屬銷3間的連接性能。主梁1采用一次整體成型，能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，一體化設(shè)計(jì)減少零件裝配，使用更可靠、更方便。主梁1使用碳纖維材料減輕質(zhì)量的同時(shí)提高結(jié)構(gòu)性能。

該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，能夠滿足使用要求、且性能更加優(yōu)異。該種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器，能夠充分利用碳纖維的高比強(qiáng)度、高比模量以及抗疲勞振動(dòng)能力。

一種高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器的制造方法，采用以下步驟制成，

步驟1、材料設(shè)計(jì)，根據(jù)定位器使用條件選擇出滿足高鐵接觸網(wǎng)定位器使用條件的碳纖維復(fù)合材料；使用環(huán)境溫度為-45℃~60℃，因此選擇中溫固化體系的樹脂；定位器產(chǎn)品的試驗(yàn)驗(yàn)收條件為振動(dòng)試驗(yàn)200萬次，疲勞50萬次，需選擇力學(xué)性能參數(shù)較好的預(yù)浸料型號(hào)，單向帶0°層壓板試驗(yàn)，模量≥140GPa，強(qiáng)度≥1700MPa，織物0°層壓板試驗(yàn)?zāi)Ａ俊?0GPa，強(qiáng)度≥650MPa。

步驟2、初步確定結(jié)構(gòu)形式，出于整體成型考慮以及裝配要求，采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器的結(jié)構(gòu)形式；

步驟3、通過有限元軟件分析計(jì)算將主體11和連接接頭12整體設(shè)計(jì)成工字形主梁1，連接接頭12的端部預(yù)埋金屬銷3，主體11的預(yù)埋金屬套筒2；

步驟4、使用有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，調(diào)整碳纖維復(fù)合材料鋪層層數(shù)、方向以及順序，對(duì)于主承載區(qū)域局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，確定主梁1結(jié)構(gòu)具體尺寸，確定套筒2及金屬銷3結(jié)構(gòu)，優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)并計(jì)算校核；調(diào)整碳纖維復(fù)合材料鋪層層數(shù)、方向以及順序，具體為：根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，調(diào)整結(jié)構(gòu)的局部鋪層比例，如在工字梁腹板處0/45/90鋪層比例為25/50/25，后根據(jù)有限元軟件分析結(jié)果，進(jìn)行鋪層比例調(diào)整為30/40/30，同時(shí)在受力較大區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)1mm0°鋪層，如在主體11和連接接頭12的連接處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)1mm0°鋪層。

步驟5、使用Catia的CPD模塊建模，作出高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器復(fù)材的鋪層結(jié)構(gòu)，根據(jù)鋪層設(shè)計(jì)將裁好的碳纖維織物預(yù)浸料在相應(yīng)的模具上鋪設(shè)出主梁1，套筒2、金屬銷3在鋪設(shè)主梁1時(shí)預(yù)埋，并進(jìn)行固化整體成型。脫模后即可得到制備好的高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述通過對(duì)高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料定位器從設(shè)計(jì)到優(yōu)化及制備，充分利用碳纖維材料的高比強(qiáng)度、高比模量，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性，同時(shí)與原制品相比大幅度減輕質(zhì)量。實(shí)施例一體化設(shè)計(jì)減少零件裝配，使用更可靠、更方便。

以上所述的具體實(shí)例只是為了詳細(xì)說明本實(shí)用新型，但是在不損害本實(shí)用新型的宗旨和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變更、修改。這些變更和改進(jìn)都落入要求保護(hù)本實(shí)用新型范圍內(nèi)本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍所附權(quán)利要求書及其等效物界定。

說明書以上內(nèi)容顯示和描述了本實(shí)用新型主要特征以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)例的限制，上述實(shí)施和說明書的描述只是說明技術(shù)方案，而不是以任何方式限制其范圍，在此前提下，本實(shí)用新型型可以有各種變化和改進(jìn)，這些都要求在保護(hù)范圍之內(nèi)。