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復合材料在高鐵上留下了哪些秘密機關?
發布時間:2019-10-28
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復合材料在高鐵上留下了哪些秘密機關?

 

鐵路系統一直以來都是我們出行的主要選擇,高速、安全、舒適成為當今高速鐵路技術發展的重點,減輕動車組車輛自重、提高動車組速度是鐵路工業發展的目標。為達到這一目標,有一種材料被應用到了高鐵列車的大大小小許多部件中,你知道是哪種材料嗎?答案就是復合材料!

 

說到復合材料在鐵路部件中的應用,就不得不說, 復合材料在列車上的應用分類了!

 

復合材料在列車上的應用按承力特征大致可分為兩類:復合材料非主承力件和復合材料主承力件。顧名思義,主承力件即為主要要承擔列車力的部件;非主承力件的主要功能就不是承擔力啦!

 

首先,我們來了解復合材料在非承力件中的應用,為了高速鐵路的發展各個國家不約而同換上了復合材料非承力件。

 

日本 新干線使用的高速客車中,玻璃纖維增強塑料(GFRP)復合材料主要使用在車窗內飾框、洗漱間、廁所、小便池、水箱、集便箱、車前頭蓋板、雙層客車兩端車頂板、空調風道的天花板以及餐車空調蓋板的側天花板等部位。

 

為減少受電弓周圍的空氣動力噪聲,在車頂上安裝的受電弓罩也是采用GFRP材料制造。200系東北、上越新干線客車采用蜂窩夾層材料制造地板、中間間壁門等。

 

法國 TGV高速列車也大量采用纖維增強塑料(FRP)制造地板、墻板、門窗框架、座椅和車門等。采用FRP制造這些構件,除重量輕外,還具有易于設計、減輕維修作業,以及可采用整體成型降低成本等優點。

 

此外,廁所用玻璃鋼地板,整體衛生間在國外已較普及,既解決腐蝕問題,又達到減輕重量的目的。

 

意大利 ETR500型高速列車上,所有的內部結構邊墻、天花板和行李艙都使用了高比剛度復合材料夾層板——兩層Tedlar聚氟乙烯塑料薄層中夾有Nomex蜂窩芯材玻纖酚醛層壓板;歐洲之星列車也使用酚醛蜂窩板做其內部結構件。

 

英國 的鐵路部門通過試驗后發現,選擇芳綸纖維增強復合材料做受電弓頭,其性能非常令人滿意。近年來,復合材料還被用做抗沖擊部件,并且取得了很好的試驗結果。

 

復合材料在主承力件上面的應用也非常廣泛,下面我們來探究一下復合材料在主承力件上面的應用!

 

列車司機室、車體和轉向架構架等作為列車的大型承力構件,在整車結構重量中占有較大比例,車體部分自重占車輛自重的15%~35%,轉向架占車輛自重的25%~35%。因此,這些部分是應用復合材料材料的主要研究領域。

 

高速列車的司機室

 

高速列車的司機室前端外形要制成鼻狀形,既要輕量化,又要耐沖擊,在此FRP獲得了廣泛的應用。

英國的125型機車司機室的前端是用層壓的FRP板包覆聚氨酯泡沫芯構成夾層結構,比鋼制件輕30%~35%,并可耐0.9Kg重方鋼塊以300Km/h速度的沖擊;

意大利ETR500高速動力車頭部采用Kevlar纖維和環氧樹脂模壓成型,其剛性和抗沖擊性良好,列車最高速度達300Km/h。

 

復合材料車頂

 

復合材料在車頂蓋上的應用能降低車輛的重心,增加車體運行的穩定性。日本鐵道綜合技術研究所與東日本客運鐵道公司合作,用碳纖維增強塑料(CFRP)制成高速列車車頂,該CFRP車頂通過膠粘與鋁合金框架相連,然后再通過焊接與車體上鋁合金側壁連在一起。試驗表明,采用這種車頂的車體具有較高的氣密強度和較低的重心,而且每節車廂減輕約300~500Kg。

 

復合材料車體

 

車體的按工藝不同分為兩種:

1、將厚為2.1mm曲面板與縱梁制成一體,將拉擠成型的CFRP外板鉚接在鋁合金框架上,試制車體長6000mm,寬3300mm,高3290mm,重量為680Kg。

2、熱壓成型制成長1000mm,寬3320mm高3300mm的兩個半圓形車體,然后互相鉚接在一起,較之鋁合金車體重量減輕30%。

 

復合材料轉向架

 

機車車輛的轉向架是支承車體、保證列車平穩運行的重要部件,其構架是對強度和耐疲勞性能要求特別高的大型承載構件,德國AEG和MBB公司就在聯邦研究技術部的支持下,研制出世界上第一臺復合材料構架的轉向架,型號為HLD-E,設計速度200Km/h。繼德國之后,日本也試制成功CFRP轉向架構架,構架自重為0.3t,比普通鋼制構架減輕了70%,該構架側梁為CFRP層壓材料疊層結構,板厚16.4mm,橫梁采用纏繞成型,最高設計速度160Km/h。

 

復合材料在高速鐵路中正在應用慢慢滲透,隨著科技發展高鐵很可能實現“復合材料全車化”!復合材料的發展還會帶給大家哪些驚喜呢?讓我們拭目以待?。ɡ叢矗核既鳶哺春喜牧希?/p>

 

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