一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构

本发明涉及高速动车组转向架侧梁，具体涉及一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构。

背景技术：

1、高速动车组进一步提速的关键方式之一是减轻重量，作为连接各个城市之间的重要交通工具，轨道车辆一般是实现载荷运输的主要载体，也是减重的主要部位。轨道车辆重量最大的部件之一便是转向架，作为承担车辆垂向载荷的主体，转向架侧梁目前的材质主要为金属材质，重量较大，是后续减重的主要目标。

2、侧梁作为转向架结构的主要承载部件，传统侧梁部件一直采用金属材质，且承受转向架的各种垂向、侧向等载荷，导致侧梁部件结构复杂，自重偏大，对列车轮对系统造成较大的负载压力。

3、优化转向架结构中侧梁，进一步摆脱传统转向架复杂、沉重的设计思路，通过材料结构一体化设计，优化传力路径，是未来轨道列车结构设计的新方向。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中转向架侧梁结构重量偏大的问题，本发明专利提供了一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构。该型侧梁结构重量更轻，结构强度更加优异，受力更合理，通过扁担梁进一步减小中心载荷，使侧梁结构的载荷分布更加均衡，各断面的材料性能利用率最大化。

2、本发明的技术方案为：一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，包括上板、下板、金属板、扁担梁、橡胶层、金属框和橡胶堆；上板和下板上下相对布置，中间留有空间；两个金属框分别套住上板和下板的两端；上板和下板分别向下弯曲成弧形，整体形成中间下沉、两端抬升的形状；橡胶层夹在上板和下板之间的中间下沉处；扁担梁的跨中嵌入橡胶层内；扁担梁两端的支座位于下板上； 橡胶层内嵌入金属板，金属板位于扁担梁和下板之间；扁担梁和金属板为下弯曲成弧形；两个金属框的下方设置橡胶堆。

3、基于上述技术特征：上板和下板的横截面沿长度方向为等截面设计；上板厚度小于下板厚度。

4、基于上述技术特征：上板和下板由碳纤维复合材料制作。

5、基于上述技术特征：扁担梁的梁身为弹簧钢材质制作；扁担梁的支座由硫化橡胶材料制作。

6、基于上述技术特征：金属框内的上板和下板之间夹有摩擦板。

7、本发明中，根据工程实践，转向架上部的车厢等结构传递而来的载荷中，上板承担约40%载荷，剩余约60%的载荷则由跨中的橡胶层承担并继续向下传递；橡胶层将部分载荷传递至扁担梁，另外一部分载荷则传递至下板跨中部位承担；扁担梁承担的载荷通过两端传递至下板上；橡胶层和橡胶堆通过自身的形变产生阻尼力，用于耗能减振；下板用于承担上板、橡胶层和扁担梁传递来的全部载荷。本申请通过上板、下板、橡胶层和扁担梁将载荷传递至两端的橡胶堆，侧梁的阻尼主要来自橡胶层、橡胶堆、碳纤维板等材料阻尼和各部件界面间的摩擦阻尼。

8、本发明的有益效果为：多点分载式板簧侧梁结构通过中心区域的扁担梁结构，使得结构整体受力更加均衡，无突出集中载荷点，各剖面位置的材料性能利用率可实现最大化，充分发挥了碳纤维材料的优异力学性能，且复合材料侧梁在重量方面具有显著优势，充分展现了材料-结构一体化设计理念。

1.一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，其特征在于：包括上板（1）、下板（2）、金属板（3）、扁担梁（4）、橡胶层（5）、金属框（8）和橡胶堆（7）；所述上板（1）和所述下板（2）上下相对布置，中间留有空间；两个金属框（8）分别套住所述上板（1）和所述下板（2）的两端；所述上板（1）和所述下板（2）分别向下弯曲成弧形，整体形成中间下沉、两端抬升的形状；所述橡胶层（5）夹在所述上板（1）和所述下板（2）之间的中间下沉处；所述扁担梁（4）的跨中嵌入所述橡胶层（5）内；所述扁担梁（4）两端的支座位于所述下板（2）上； 所述橡胶层（5）内嵌入所述金属板（3），所述金属板（8）位于所述扁担梁（4）和所述下板（2）之间；所述扁担梁（4）和所述金属板（3）为下弯曲成弧形；两个所述金属框（8）的下方设置所述橡胶堆（7）。

2.根据权利要求1所述的一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，其特征在于：所述上板（1）和所述下板（2）的横截面沿长度方向为等截面设计；所述上板（1）厚度小于所述下板（2）厚度。

3.根据权利要求1所述的一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，其特征在于：所述上板（1）和所述下板（2）由碳纤维复合材料制作。

4.根据权利要求1所述的一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，其特征在于：所述扁担梁（4）的梁身为弹簧钢材质制作；所述扁担梁（4）的支座由硫化橡胶材料制作。

5.根据权利要求1所述的一种多点分载式复合材料板簧侧梁结构，其特征在于：所述金属框（8）内的上板（1）和下板（2）之间夹有摩擦板（6）。