一种轨道车辆通风格栅及其成型方法与流程

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆通风格栅及其成型方法。


背景技术：

2.近几年国家大力发展轨道交通行业，轨道车辆各种部件产品市场需求日益强烈，随着轨道车辆制造技术的发展，对车体轻量化的需求也越来越迫切，复合材料作为新型轻质高强材料，具有高强度、高模量的同时，具有耐腐蚀、抗疲劳、高疲劳性能，可有效地减轻重量，满足轻量化需求。
3.现有的轨道车辆通风格栅位于车体侧墙下边设备舱裙板上，产品具有一定曲面弧度，而目前的通风格栅主要以铝合金材料为主，因而成型困难，产品在制造过程中容易变形，尺寸不稳定。
4.因此，需要设计一种轨道车辆通风格栅及其成型方法对上述问题做出改善。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种轨道车辆通风格栅及其成型方法，有效减轻重量，而且通风格栅具有良好的刚度、耐疲劳、耐冲击、散热性强等特性。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.一种轨道车辆通风格栅，包括与车体连接的外框、与外框连接的承力骨架、与承力骨架连接的内叶片与外叶片，所述承力骨架上设有用于连接内叶片的内承力圈与用于连接外叶片的外承力圈，所述外承力圈设置在所述内承力圈上方，所述内叶片与外叶片上均形成有v形导风部、条形通风孔，所述内叶片的v形导风部的开口方向与所述外叶片的v形导风部的开口方向相对，所述外框总厚度为2-4mm，所述内叶片总厚度为1-4mm，所述外叶片总厚度为2-4mm。
8.优选地，所述v形导风部与通风孔相邻设置。
9.优选地，所述内承力圈与外承力圈上均设有与所述v形导风部相匹配的卡接部。
10.优选地，所述外框由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。
11.优选地，所述承力骨架由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成。
12.优选地，所述外叶片的外层由芳纶纤维增强树脂基复合材料，内层由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。
13.优选地，所述内叶片由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。
14.优选地，所述外框、承力骨架、内叶片及外叶片依次叠放且胶膜固定，加温加压固化成型。
15.优选地，固化时，温度为120-140℃，固化时间为120-240min，固化压力为0.1-0.3mpa。
16.一种轨道车辆通风格栅的成型方法，包括以下步骤：
17.步骤一：制作承力骨架，所述承力骨架由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成。
18.步骤二：制作外框，在外框模具表面层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料并压实；在未固化的外框内表面上铺放一层胶膜，然后将步骤一制备的承力骨架放在所述胶膜上，加温加压固化，得到通风格栅主体结构。
19.步骤三：制作外叶片，在外叶片模具表面铺外层，外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，铺内层，内层为碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型。
20.步骤四：制作内叶片，在内叶片模具上层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型。
21.步骤五：在承力骨架与内叶片、外叶片的连接面上铺一层胶模，固定内叶片、外叶片，加温加压固化，修整，得到通风格栅结构。
22.由于采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1、本发明的一种轨道车辆通风格栅，整体结构具有良好的刚度、耐疲劳、耐冲击、散热强等特性；
24.2、本发明的一种轨道车辆通风格栅，为复合材料成型，整个通风格栅的重量可降低35％左右；
25.3、本发明的一种轨道车辆通风格栅，可以抵抗沙子石子(垂直临界击穿速度为100米/秒)等飞来物体的冲击，可承受
±
7850pa气动载荷要求；
26.4、本发明的一种轨道车辆通风格栅，可在-50℃—+70℃的温度范围内交替使用，具有较好的耐疲劳性能，振动疲劳寿命≥107次；
27.5、本发明的一种轨道车辆通风格栅，成型方法简单，不易变形，尺寸控制好，成本低，应用广泛。
附图说明
28.通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
29.图1为本发明实施例提供的通风格栅的结构正视图；
30.图2为图1中a—a剖视图；
31.图3为图2中b部分的局部放大图；
32.图4为图1中c—c剖视图；
33.图5为本发明实施例提供的通风格栅结构的侧视图；
34.图6为本发明实施例提供的通风格栅结构的外框的轴测图；
35.图7为本发明实施例提供的通风格栅结构的承力骨架的轴测图；
36.图8为本发明实施例提供的通风格栅结构的内叶片的轴测图；
37.图9为本发明实施例提供的通风格栅结构的外叶片的轴测图；
38.其中的附图标记包括：外框1、承力骨架2、内叶片3、外叶片4、v形导风部5、条形通风孔6、内承力圈21、外承力圈22、卡接部23。
具体实施方式
39.以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
43.参照图1至图9，一种轨道车辆通风格栅，包括与车体连接的外框1、与外框1连接的承力骨架2、与承力骨架2连接的内叶片3与外叶片4，所述外框1、承力骨架2、内叶片3及外叶片4依次叠放且胶膜固定，加温加压固化成型，固化时，温度为120-140℃，固化时间为120-240min，固化压力为0.1-0.3mpa，所述外框1总厚度为2-4mm，所述内叶片3总厚度为1-4mm，所述外叶片4总厚度为2-4mm，该结构可以提高通风格栅整体刚度，可承受
±
7850pa气动载荷要求，可以满足最大风速33m/s运行条件下的使用要求。
44.参照图6，所述外框1由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成，如采用碳纤维预浸料铺层外框模具上，铺层，铺层结束后进行压实处理，所述外框1的四周形成有翻边，以方便成型与安装。所述外框1也可以为铝合金材质的外框。
45.参照图3及图7,所述承力骨架2由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成，所述泡沫内芯体积密度为80-200kg/m3，玻璃化转变温度≥140℃，可膨胀发泡微球密度可从1100kg/m3降到100kg/m3。所述承力骨架2上设有用于连接内叶片3的内承力圈21与用于连接外叶片4的外承力圈22，所述外承力圈22设置在所述内承力圈21上方，所述内承力圈21与外承力圈22上均设有与所述v形导风部5相匹配的卡接部23。
46.参照图4、图8、图9，所述内叶片3由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成；所述外叶片4的外层由芳纶纤维增强树脂基复合材料，内层由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成，所述芳纶纤维编织布面密度为100-300g/m2，所述外叶片总厚度为2-4mm,位于外层面的厚度为0.2-0.6mm。所述内叶片3与外叶片4上均形成有v形导风部5、条形通风孔6，所述内叶片3的v形导风部5的开口方向与所述外叶片4的v形导风部5的开口方向相对，所述v形导风部5与通风孔6相邻设置，由于所述内叶片3与外叶片4之间存在间隙，当外部空气向内部流动时，先流经所述外叶片4的v形导风部5，之后经所述外叶片4的条形通风孔6流向所述内叶片3的v形导风部5，经过所述内叶片3的v形导风部5、所述外叶片4的v形导风部5的导向，最后通过所述内叶片3的条形通风孔6流向内部。
47.一种轨道车辆通风格栅的成型方法，包括以下步骤：
48.步骤一：制作承力骨架2，所述承力骨架2由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成；在承力骨架模具表面铺表层预浸料，压实固化制得表层，表层预浸料的面密度优选100-300g,固化时可采用真空袋固化或热压罐固化，优选热压罐固，根据承力骨架2的设计结构加工泡沫芯材，采用纤维增加树脂基预浸料在所述泡沫芯材外表面进行铺层，铺层完成后固化，制得承力骨架2，选采分层固化可提高承力骨架2整体力学性能。
49.步骤二：制作外框1，在外框模具表面层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料并压实；在未固化的外框1内表面上铺放一层胶膜，然后将步骤一制备的承力骨架2放在所述胶膜上，加温加压固化，得到通风格栅主体结构。
50.步骤三：制作外叶片4，在外叶片模具表面铺外层，外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，在未固化的外叶片4的外层内表面上铺放一层胶膜，铺内层，内层为碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型。
51.步骤四：制作内叶片3，在内叶片模具上层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型。
52.步骤五：在承力骨架2与内叶片3、外叶片4的连接面上铺一层胶膜，固定内叶片3、外叶片4，加温加压固化，修整，得到通风格栅结构；固化时，温度优选120-140℃，固化时间优选120-240min，固化压力为0.1-0.3mpa，固化结束后，保压降温至50℃以下，降温过程，一直抽真空。
53.本发明实施例中，外框1和承力骨架2优选一体化成型，内叶片3、外叶片4单独成型，使用环氧胶膜连接固定在承力骨架上，加温加压成型。
54.在其他可选的实施例中，还可以通过螺钉、铆钉等紧固件将外框1、外叶片4及内叶片3固定在承力骨架2上，以提高通风格栅使用寿命。
55.本发明实施例中，所用树脂基体均为环氧树脂；所述胶膜均为在120-140℃固化的环氧胶膜，所述环氧胶膜搭接剪切强度≥30mpa(23℃)，所述环氧胶膜厚度为0.2-0.4mm。各复合材料所用树脂基优选环氧树脂基体，更优选浙江百合航太bac488树脂体系，以满足对防火性能、老化性能及冲击韧性性能等的要求，在其他可选的实施例中，也可以为酚醛树脂基体、苯并恶嗪树脂基体、乙烯基树脂基体等。
56.在一可选实施例中，所述承力骨架2的泡沫内芯材质优选pmi，也可以为pet、pi、eva，上述泡沫在保证刚度的同时能够进一步降低重量。
57.本发明实施例中，碳纤维优选t300、t700级碳纤维面密度为200-400g/m2平纹/斜纹，玻璃纤维优选面密度为100-600g/m2的平纹、斜纹或缎纹；芳纶纤维选面密度为200-300g/m2的平纹、斜纹或缎纹织物。
58.以下为本发明的一个具体实施例，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
59.本发明实施例提供了一种时速450公里列车车体用通风格栅结构，如图1所示，通风格栅结构的总体尺寸为750
×
500mm，截面为弧形，通风格栅成型步骤如下：
60.步骤一：根据通风格栅结构设计尺寸，制作承力骨架2的泡沫芯材，泡沫芯材可分段制得，所述泡沫芯材采用pmi泡沫，体积密度为100kg/m3；
61.步骤二：采用面密度为200g/m2的无卤阻环氧树脂预浸料，承力骨架2固化条件为0.1-0.3mpa、130℃下固化4h。
62.步骤三：制备外框1，采用面密度为200g/m2碳纤维预浸料铺层外框模具上，铺层层数为10层，铺层结束后进行压实处理，控制后续得到的外框1总厚度为2mm。
63.步骤四：采用购买自黑龙江石化院公司的中温固化胶膜j-69，粘贴在步骤三制备的外框1上，胶膜面密度为320g/m2。
64.步骤五：将承力骨架2固定在胶模上，使用真空袋密封，放入热压罐中，固化时，温度130℃，固化时间优选4h，固化压力为0.2mpa，固化结束后，保压降温至50℃以下，降温过程，一直抽真空。
65.步骤六：制备外叶片4，采用面密度为200g/m2的芳纶平纹织物预浸料在外叶片模具上，铺层层数为2层，接着铺放同样树脂体系的面密为200g/m2的碳纤维单向预浸料，铺层层数为8层，铺层结束后进行压实处理，控制后续得到的固化后外叶片4总厚度为2mm。放入热压罐中，固化时，温度130℃，固化时间优选4h，固化压力为0.3mpa，固化结束后，保压降温至50℃以下，降温过程，一直抽真空。
66.步骤七：制备内叶片3，采用面密度为200g/m2的碳纤维单向预浸料，铺层层数为10层，铺层结束后进行压实处理，控制后续得到的固化后内叶片3总厚度为2mm。放入热压罐中，固化时，温度130℃，固化时间优选4h，固化压力为0.3mpa，固化结束后，保压降温至50℃以下，降温过程，一直抽真空。
67.步骤八：在承力骨架2与内叶片3、外叶片4的连接面铺一层胶模，固定内叶片3、外叶片/4，加温加压固化。
68.步骤九：按照尺寸要求对周圈进条打磨处理并清除多余残胶，得到通风格栅结构。
69.所述外框1、承力骨架2、内叶片3、外叶片4均采用同一种无卤阻燃环氧树脂体系，得到的复合材料性能满足en45545标准的hl2等级。碳纤维增强树脂基复合材料的拉伸强度为920mpa，拉伸模量为60gpa，剪切强度为110mpa,剪切模量为4gpa；泡沫的拉伸强度为1.12mpa,拉伸模量42.6mpa。本实施例提供的时速450公里列车用通风格栅厚度为2mm。
70.对通风格栅进行高低温性能、力学性能、防火性能等进行测试，测试结果为：
71.根据gb/t17748-2008的规定高低温测试要求，-50～80℃范围内，循环50次以上，对产品可承受
±
7850pa气动载荷要求。满足列车时速450公里，最大风速33m/s运行条件的使用要求，通过疲劳试验可承受107次振动疲劳测试。根据en45545进行防火测试，可以满足hl2等级的防火要求。
72.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，包括与车体连接的外框、与外框连接的承力骨架、与承力骨架连接的内叶片与外叶片，所述承力骨架上设有用于连接内叶片的内承力圈与用于连接外叶片的外承力圈，所述外承力圈设置在所述内承力圈上方，所述内叶片与外叶片上均形成有v形导风部、条形通风孔，所述内叶片的v形导风部的开口方向与所述外叶片的v形导风部的开口方向相对，所述外框总厚度为2-4mm，所述内叶片总厚度为1-4mm，所述外叶片总厚度为2-4mm。2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述v形导风部与通风孔相邻设置。3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述内承力圈与外承力圈上均设有与所述v形导风部相匹配的卡接部。4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述外框由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述承力骨架由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成。6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述外叶片的外层由芳纶纤维增强树脂基复合材料，内层由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述内叶片由碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。8.根据权利要求1所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，所述外框、承力骨架、内叶片及外叶片依次叠放且胶膜固定，加温加压固化成型。9.根据权利要求8所述的一种轨道车辆通风格栅，其特征在于，固化时，温度为120-140℃，固化时间为120-240min，固化压力为0.1-0.3mpa。10.一种轨道车辆通风格栅的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制作承力骨架，所述承力骨架由纤维增强树脂基复合材包覆泡沫内芯，填充可膨胀发泡微球的材料制成；步骤二：制作外框，在外框模具表面层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料并压实；在未固化的外框内表面上铺放一层胶膜，然后将步骤一制备的承力骨架放在所述胶膜上，加温加压固化，得到通风格栅主体结构；步骤三：制作外叶片，在外叶片模具表面铺外层，外层为芳纶纤维增强树脂基复合材料，铺内层，内层为碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型；步骤四：制作内叶片，在内叶片模具上层铺碳纤维和/或玻璃纤维增强树脂基复合材料，加温加压固化成型；步骤五：在承力骨架与内叶片、外叶片的连接面上铺一层胶模，固定内叶片、外叶片，加温加压固化，修整，得到通风格栅结构。

技术总结
一种轨道车辆通风格栅及其成型方法，涉及轨道车辆技术领域，包括与车体连接的外框、与外框连接的承力骨架、与承力骨架连接的内叶片与外叶片，所述承力骨架上设有用于连接内叶片的内承力圈与用于连接外叶片的外承力圈，所述外承力圈设置在所述内承力圈上方，所述内叶片与外叶片上均形成有V形导风部、条形通风孔，所述内叶片的V形导风部的开口方向与所述外叶片的V形导风部的开口方向相对，所述外框总厚度为2-4mm，所述内叶片总厚度为1-4mm，所述外叶片总厚度为2-4mm；本发明整体结构具有良好的刚度、耐疲劳、耐冲击、散热强等特性，而且成型方法简单，不易变形，尺寸控制好，成本低，应用广泛。广泛。广泛。


技术研发人员：李明 李志文 韩晶珠 王怀素 翟立志 韩立权 张雷 王海利
受保护的技术使用者：长春路通轨道车辆配套装备有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/6/27