一种复合材料结构及转向架的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及轨道车辆转向架的复合材料结构。本实用新型还涉及设有所述复合材料结构的转向架。


背景技术：

2.轨道车辆的悬架系统通常设有作为弹性元件的空气弹簧，空气弹簧具有非线性特性，可以保证车辆在正常行车时运行性能柔和，并在通过弯道和岔道等偶然场合下，限制车体的振幅。
3.为了改善空气悬架系统性能，空气弹簧一般带有附加气室，主、附气室通过管路和电磁阀相连接，受激励作用时，气室内空气在压力差的作用下经节流孔在两气室间流动，可使动刚度调节范围更大。
4.由于转向架的横梁为空心结构，因此常被用来作为附加气室使用，对于复合材料车体转向架来讲，使用复合材料设计后，其依然可以被用作空簧的附加气室，即原有的空簧气室功能需要保留。
5.从转向架实际使用经验来看，车辆行驶过程中会在转向架横梁中产生很多水分，而转向架横梁用复合材料制作后，无论什么成型工艺均会有一定的孔隙率，在横梁的气压作用下，这些水分会渗透入复合材料的孔隙中，成为破坏复合材料结构的元凶，当温度降到0
°
以下时，复合材料内部渗透的水分会结冰膨胀，这些内力作用将导致复合材料结构失效。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种复合材料结构。该复合材料结构可降低水分对复合材料本体的渗透，提高复合材料结构的使用寿命。
7.本实用新型的另一目的在于提供一种设有所述复合材料结构的转向架。
8.为实现上述目的，本实用新型提供一种复合材料结构，包括复合材料本体，所述复合材料本体呈管状或筒状结构，具有能够用作附加气室的内腔，所述复合材料本体的内表面设有附加涂层，所述附加涂层为多层结构，从外到内包括封堵涂层、保护涂层和疏水涂层，所述封堵涂层与所述复合材料本体一体固化成型。
9.优选地，所述保护涂层与所述封堵涂层一体固化成型；和/或，所述疏水涂层与所述保护涂层一体固化成型。
10.优选地，用于形成所述防渗漏基层的材料包括改性硅烷树脂，所述改性硅烷树脂填补所述复合材料本体的内壁孔隙。
11.优选地，用于形成所述保护涂层的材料包括环氧树脂。
12.优选地，所述环氧树脂以喷涂或刷涂的方式附着在所述封堵涂层的表面。
13.优选地，所述疏水涂层以喷涂或刷涂的方式附着在所述保护涂层的表面。
14.优选地，设有在壁厚方向上从内到外贯穿所述疏水涂层、保护涂层、封堵涂层和复合材料本体的出水口。
15.优选地，所述出水口位于所述复合材料本体的内腔的低位处，其内部设有延伸至外部的出水管。
16.优选地，所述复合材料本体的材质为碳纤维。
17.为实现上述另一目的，本实用新型提供一种转向架，包括侧梁、横梁和纵梁，所述横梁的内腔用作空气弹簧的附加气室，所述横梁具有上述任一项所述的复合材料结构。
18.本实用新型所提供的复合材料结构，在复合材料本体的内表面设有封堵涂层、保护涂层和疏水涂层，其中，封堵涂层可采用环保没有腐蚀性的改性硅烷树脂，能够与复合材料本体的内表面形成防渗漏基层，保护涂层可采用环氧树脂，施工方便，结合力强，能够对上述防渗漏基层进行保护，使防渗漏基层在使用过程中不会脱落及失效，最外层为疏水涂层，能够阻止复合材料本体内部水分的浸润。通过包括封堵涂层、保护涂层和疏水涂层在内的附加涂层，可以对复合材料本体的内壁进行保护，减少水分在复合材料本体内表面的附着和渗透，从而提高复合材料本体的使用寿命，解决了气密结构用复合材料本体在冷热交替环境下所出现的水分，对复合材料本体内壁的侵蚀破坏问题。
19.本实用新型所提供的转向架，其横梁具有所述复合材料结构，由于所述复合材料结构具有上述技术效果，则设有该复合材料结构的转向架也应具有相应的技术效果。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例公开的一种复合材料结构的层状分布示意图。
21.图中：
22.1.碳纤维管11.内腔2.封堵涂层3.保护涂层4.疏水涂层5.出水口6.出水管7.排水阀
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
24.在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
25.请参考图1，图1是本实用新型实施例公开的一种复合材料结构的层状分布示意图。
26.如图所示，在一种具体实施例中，以转向架的碳纤维横梁为例，对本实用新型所提供的复合材料结构进行说明，此横梁的复合材料本体为碳纤维管1，具有能够用作附加气室的内腔11，碳纤维管1的内表面设有附加涂层，在截面上，附加涂层为多层结构，从外到内包括封堵涂层2、保护涂层3和疏水涂层4。
27.具体地，封堵涂层2可采用环保没有腐蚀性的改性硅烷树脂，改性硅烷树脂可以填补碳纤维管1的内壁凹坑，以及碳纤维管1在生产过程中产生的孔隙，封堵涂层2与碳纤维管1一体固化成型。
28.保护涂层3可采用环氧树脂，环氧树脂以喷涂或刷涂的方式附着在封堵涂层2的表面，与封堵涂层2一体固化成型，固化生成的化学键有利于提高附加涂层的可靠性和使用寿命。
29.疏水涂层4可采用ptfe(聚四氟乙烯)、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物等，其以喷涂或刷涂的方式附着在保护涂层3的表面，与保护涂层3一体固化成型。
30.上述封堵涂层2能够与碳纤维管1的内表面形成防渗漏基层，保护涂层3施工方便，结合力强，能够对上述防渗漏基层进行保护，使防渗漏基层在使用过程中不会脱落及失效，最外层的疏水涂层4能够阻止碳纤维管1内部水分的浸润。
31.通过由封堵涂层2、保护涂层3和疏水涂层4形成的附加涂层，可以对碳纤维管1的内壁进行保护，减少水分在碳纤维管1内表面的附着和渗透，从而提高碳纤维管1的使用寿命，解决了气密结构用碳纤维管1在冷热交替环境下所出现的水分，对碳纤维管1内壁的侵蚀破坏问题。
32.碳纤维管1在内壁具有附加涂层的前提下，进一步设有在壁厚方向上从内到外贯穿疏水涂层4、保护涂层3、封堵涂层2和碳纤维管1的出水口，此出水口5位于碳纤维管1内腔的低位处，并在内部设有延伸至外部的出水管6，出水管6的外壁与出水口5的内壁紧密结合，以防止水气从两者之间的间隙侵入各涂层和碳纤维管1。
33.此碳纤维横梁的生产工艺过程如下：
34.s101：通过卷管、拉挤、缠绕或预浸料袋压等方法制造具有内腔的碳纤维管1；
35.s102：在碳纤维管1内表面喷涂或浸润一种改性硅烷树脂，并在室温下固化，对碳纤维管内壁的凹坑、孔隙起到填补作用，树脂固化后形成堵涂层2；
36.s103：通过喷涂或刷涂在堵涂层2的表面附着一层环氧树脂并固化，起到对防渗漏基层的保护作用，环氧树脂固化后形成保护涂层3；
37.s104：在保护涂层3表面上刷涂或喷涂一层超疏水材料，超疏水材料固化有形成疏水涂层4；
38.s105：加工出水口5，在出水口5内安装带有排水阀7的出水管6，以通过出水口5将水排出碳纤维管1。
39.上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，在封堵涂层2、保护涂层3和疏水涂层4之间再设置其他涂层，或者，在复合材料本体上加装其他结构件，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
40.本实用新型所提供的复合材料结构，其各涂层材料固化后，与复合材料本体可以通过化学键生成可靠的一体结构，从而降低水分对复合材料本体的渗透，提高复合材料结构的使用寿命，具有成本低、效果好等优点。
41.除了上述复合材料结构，本实用新型还提供一种转向架，具体可以是动车转向架或拖车转向架，包括侧梁、横梁和纵梁，横梁的内腔用作空气弹簧的附加气室，其中，横梁采用复合材料制成，具有上文所描述的复合材料结构，有关转向架的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。
42.以上对本实用新型所提供的复合材料结构和转向架进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助
理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。