一种机车头罩结构及机车的制作方法

本发明涉及轨道车辆车体技术领域，特别涉及一种机车头罩结构及机车。

背景技术：

复合材料结构的头罩在机车上有较多的应用，但机车运营速度较高，在出入隧道和会车时对车头施加的气动载荷较大，另外出入隧道口可能存在落石等危险物，对机车头罩的强度要求比较高，这就需要设计安全的机车头罩结构，而对于复合材料，设计出安全的机车头罩结构就需增加头罩的厚度，而头罩的厚度增加会导致重量增加、轴重不平衡等问题的发生，这就需要设计出既要满足头罩的安全强度，又要满足轻量化设计的机车头罩结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种机车头罩结构及机车，目的在于提升头罩强度的同时，实现轻量化设计。

基于上述目的本发明提供了一种机车头罩结构，包括头罩主体，所述头罩主体分为多区段，所述多区段至少包括第一区段与第二区段，所述第一区段与所述第二区段相互连接，所述第一区段与所述第二区段的头罩主体结构不同，所述第一区段与所述第二区段的头罩主体为不同的层状结构，所述第二区段具有加强层。头罩主体分为多区段，头罩主体结构不同，在安全性要求高的地方设置加强层，这样既可满足头罩强度设计，又能实现轻量化设计。

作为一种可选的实施方式，所述第一区段包括由外至内依次设置的第一外层、第一夹心层、第一内层，所述第二区段包括由外至内依次设置的第二外层、第二夹心层、加强层、第二内层。对于复合材料，可以在不同的区域设置不同的结构，以增加头罩强度的同时实现轻量化设计。

作为一种优选方式，所述第二区段的加强层结构为钢丝网。为了增加其强度，内部预埋一片钢丝网，以免被危险物穿透。也可以通过加厚的方式增加强度和刚度，以抵挡外部异物的冲击。

作为一种可选的实施方式，所述第一区段设于所述头罩主体的两侧面，所述第一区段设于所述头罩主体的顶部。

作为一种可选的实施方式，所述头罩主体还包括第三区段，所述第三区段为司机室视野区，设于所述头罩的前端中部，所述第三区段的头罩结构主体为复合材料结构，所述第三区段所述第三区段包括由外至内依次设置的第三外层、第三夹心层和第三内层。

作为一种优选的方式，所述第二区段与所述第三区段的连接处设置有加强梁。作为一种可选的实施方式，所述第三区段上设有目的地显示器安装舱，目的地显示器安装舱2与视野区3之间设有加强梁13。进一步提高前端的安全性。加强梁采用复合材料成型为u型梁，粘接在头罩上，也可以用铝合金材料成型后粘接。加强梁可以设在第二区段与第三区段的连接处，在目的地显示器和视野区之间设置加强梁，进一步头罩的安全。

作为一种可选的实施方式，所述头罩主体还包括第四区段，所述第四区段设于所述头罩的前端下部，所述第四区段与所述第三区段连接，所述第四区段往后延伸至车体前端形成密封。所述第四区段的头罩主体结构包括由外至内依次设置的第四外层、第四夹心层、第四内层。

作为一种可选的实施方式，所述第三外层、第三内层、第四外层和第四内层为结构相同的层结构，所述层结构包括第一玻纤布层、第二玻纤布层、依次堆叠设于第一玻纤布层与第二玻纤布层之间的第一织物层、第二织物层和第三织物层。此种结构设置为优化的结构布置方式，在满足提高强度和刚度的同时，简化生产工序。作为更优选的层结构设置方式，所述层结构对应的设置为：外侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布）-夹芯-内侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布），织物方向可以是织物的相互方向，不同的方式布置承受各种方向的载荷性能更好，根据强度和刚度的需要调整夹芯厚度，还具有轻量化的效果。第三区段可通过夹芯层加厚提高强度。

作为一种可选的实施方式，所述第一区段与所述第二区段之间设置有连接点，所述的第一区段在中间位置设置有连接点或加强筋。第一区段与第二区段之间的连接点是为了加强第一区段与第二区段的连接结构，第一区段在中间位置设置有连接点或加强筋是为了加强第一区段的结构。

作为一种可选的实施方式，所述头罩结构还包括用于头罩主体侧面安装以填补头罩造型和车体结构间隙的头罩粘接密封凸台。头罩粘接密封凸台用于填补头罩造型和车体结构的间隙，使头罩和车体更好的配合，粘接更方便，同时增加头罩强度。

作为一种可选的实施方式，所述侧面粘接位置设有挡胶块。有效保证胶黏剂施工质量。

与上述机车头罩结构对应的，本发明还提供一种机车，包括所述机车头罩结构。

本发明的有益效果：

1、本发明把头罩主体分为多区段，其中在安全性要求高的第二个区段设置有加强层，以提高顶部的安全性，另外的区段可以不要加强层，可满足既提升了头罩安全性的同时，又实现了轻量化设计。

2、本发明通过将头罩主体的四个区段采用三明治夹心结构设计，进一步提高头罩结构强度和刚度。通过对夹心结构内部层结构进行合理角度的设计，在满足增加强度及刚度需求的同时，实现轻量化。

3、本发明通过在头罩主体上增加多处连接点或加强筋，将头罩分成多个区段，进一步提高头罩结构强度，进一步保护司机室内工作人员安全性。同时在发生碰撞时分块失效，在一定的碰撞情况下可减少维修成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明头罩主体的内部结构示意图；

图3为本发明的标识灯灯舱的结构示意图；

图4为本发明的头罩主体内设置连接点；

图中，1、头罩主体；2、目的地显示器安装舱；3、视野区；4、设备上部检修板；5、集成风道；6、设备前端检修板；7、开闭机构；8、标识灯灯舱；8.1、标识灯舱主体；8.2、灯舱凸台；8.3、灯舱密封板；8.4、灯舱散热板；8.5、线缆连接器；8.6、灯舱粘接胶黏剂；9、下部导流结构；10、后视镜舱；11、头灯灯舱；12、第一头罩侧面安装点；13、加强梁；14、第二头罩侧面安装点；15、设备安装舱；16、第一头罩侧面中间安装点；17、司机室侧窗；18、头罩粘接密封凸台；19、挡胶块；20、胶黏剂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为了实现上述发明目的，如图1-4所示，本发明实施例提供一种机车头罩结构，包括包括头罩主体1，头罩主体1分为多区段，至少包括第一区段a与第二区段b，所述第一区段a与第二区段b相互连接，第一区段a与第二区段b的头罩主体结构不同，第一区段a与第二区段b的头罩主体为不同的层状结构，第二区段b具有加强层。

本实施例中，下部导流结构9与司机室骨架的底架前端采用螺栓连接，代替焊接结构，在实现外部与头罩主体1形成车头外部结构，同时实现头罩主体1与车体的的粘接。

作为一种可选的实施方式，头罩主体1包括

第一区段a，设于司机室两侧面，第一区段a包括由外至内依次设置的第一外层、第一夹心层和第一内层；

第二区段b，设于司机室顶部位置，第二区段包括由外至内依次设置的第二外层、第二夹心层、加强层和第二内层；

第三区段c，为司机视野区域，设于头罩主体1的前端中部，第三区段c结构形式同第一区段a。通过将头罩主体的各个区段采用类似三明治夹心结构设计，进一步提高头罩结构强度和刚度；

第四区段d，设置与司机室前端下部，也可以是位于车体前端墙外侧，第四区段d结构形式同第一区段a，在内侧设置设备舱。

a区尽量设置较薄，该区域安全由司机室骨架承担；b区主体结构型式同a区，为了增加其强度，内部预埋一片钢丝网作为加强层，以免被危险物穿透。也可以通过加厚的方式增加强度和刚度，以抵挡外部异物的冲击；c区为前窗玻璃区域，为司机提供视野，同时为其上部的目的地显示器提供透明区域。前窗玻璃周边安装结构进行加厚，以满足前窗及其安装结构能满足较好的强度和刚度。

作为一种可选的实施方式，各外层、各内层的结构均相同，均为层结构，所述层结构包括第一玻纤布层、第二玻纤布层、依次堆叠设于第一玻纤布层与第二玻纤布层之间的第一织物层、第二织物层和第三织物层。

本实施例中，a区主体结构为三明治夹芯结构组成，具体结构方案由外至内依次为：外侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布）-夹芯-内侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布）。

b区主体结构为三明治夹芯结构组成，具体结构方案由外至内依次为：外侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布）-夹芯-玻纤布-钢丝网-内侧（玻纤布-织物0°-织物45°-织物90°-玻纤布）。

c区在前窗周边加强，主体结构同a区，通过夹芯层加厚提高强度。

d区主体结构同a区，d区结构往后延伸至车体前端并形成密封，在下部再增加部分材料延伸，与密封结构形成设备舱；处于安装设备外，进一步加强d区强度，以达到轻量化目的。

作为一种可选的实施方式，第一区段与第二区段之间设有加强梁。第二区段上设有目的地显示器安装舱，目的地显示器安装舱2与视野区3之间设有加强梁13。进一步提高前端的安全性。加强梁采用复合材料成型为u型梁，粘接在头罩上，也可以用铝合金材料成型后粘接。

作为一种可选的实施方式，头罩结构还包括

第一头罩侧面安装点12，预埋于头罩主体内部，所述第一头罩侧面安装点12与司机室骨架连接；

第二头罩侧面安装点14，设于头罩主体前端两侧，所述第二头罩侧面安装点14通过过渡座与头罩及司机室骨架连接，用以支撑头罩主体及碰撞导向；

第三头罩侧面安装点16，设于头罩主体的第二区段内部以加强头罩主体强度；

其中，第一头罩侧面安装点12、第二头罩侧面安装点14和头罩主体的连接部位将头罩主体分为多个区域。

本实施例中，头罩主体用结构胶作为胶黏剂20与车体粘接，并使头罩与车位形成密封结构。第三头罩侧面安装点16设置于第一子区段a的中间位置，加强a区结构；第一头罩侧面安装点12、第二头罩侧面安装点14和头罩主体上下部的粘接粘接组成b区和c区的安装。

如图2所示，第一头罩侧面安装点12采用金属结构件，预埋在头罩内部，与司机室骨架用过渡座连接。在头罩前端左右侧各设置一处粘接区域，设置第二头罩侧面安装点14，设置过渡座与头罩粘接，过渡座用螺栓与司机室骨架连接，除用于粘接支撑头罩外，还能起到碰撞碰撞时其导向作用，降低头罩损伤后往车内变形并破坏。第三头罩侧面安装点16采用金属结构件，预埋在头罩内部，用于加强a区中间位置刚度。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，设置于头罩主体上的标识灯灯舱8包括

标识灯舱主体8.1；

灯舱凸台8.2，设于标识灯舱主体8.1上；

灯舱密封板8.3，设于灯舱凸台8.2内对应标志灯电器元件的位置；

灯舱散热板8.4，设于灯舱密封板8.3上。

因空间限制，标识灯舱主体8.1深度方向尽量做小；根据灯的结构需求在局部位置加厚灯舱凸台8.2，在标志灯电气元件位置设置灯舱密封板8.3，密封板采用铝板，热传导率快，在铝板上粘接灯舱散热板8.4加快散热能力。如图3所示，灯舱密封板可以与灯舱用螺栓连接，密封条密封，便于检修，也可以直接采用粘接，减小灯舱空间。

作为一种可选的实施方式，标识灯灯舱8设于头罩主体前端，灯舱凸台8.2设有线缆连接器8.5。在下部设置线缆连接器8.5，确保进出线位置与灯舱密封，整体灯舱通过灯舱粘接胶黏剂8.6与头罩粘接。

上述标识灯灯舱8可设置在司机室前端，位于司机室外部，从外部安装于头罩主体前端。标识灯灯舱也可以位于头罩主体内部，也可以占用两个区间。

作为一种可选的实施方式，头罩结构还包括

开闭机构7，设于头罩主体的前端；

设备安装舱15，设于头罩主体前端，且位于开闭机构7的上部，所述设备安装舱15设有检修口和检修板组。如图2所示，在司机室前端设置设备安装舱，缓解车体设备安装困难。

作为一种可选的实施方式，检修板组包括设备上部检修板4和设备前端检修板6，设备上部检修板4与头罩主体之间设有密封垫，设备前端检修板6与设备上部检修板4之间设有集成风道5。其中，检修板用螺栓与头罩主体连接，其中上部检修板与头罩之间设置密封垫，使司机室与设备安装舱密封。设备安装舱的下部为车钩、防爬器、排障器、开闭机构等安装区域。设备舱也可以在头罩前端的两侧。

作为一种可选的实施方式，所述头罩结构还包括用于头罩主体侧面安装以填补头罩造型和车体结构间隙的头罩粘接密封凸台18。本实施例中，头罩粘接密封凸台采用复合材料结构，与头罩粘接，用于头罩侧面安装。所设计的头罩粘接密封凸台用于填补头罩造型和车体结构的间隙，使头罩和车体更好的配合，粘接更方便，同时增加头罩强度。凸台也可以粘接在车体上，也可以在头罩和车体各粘接一部分。

作为进一步的改进，如图1所示，为便于下部粘接施工，可将头罩主体进行分块，如图1的下部导流结构9，该结构在头罩主体与车体粘接后用螺栓与头罩主体或车体连接。头罩主体可采用分体结构，也可采用一体结构，和开闭机构组成流线型结构，以高速列车满足空气动力学要求。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，为了保证胶黏剂施工质量，设置挡胶块，挡胶块先与头罩粘接，再进行头罩装配。挡胶块为变形物料，根据结构需要进行选择其硬度。

与上述机车头罩结构对应的，本发明还提供一种机车，包括所述机车头罩结构。

需要说明的是，上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。