专利名称：空气动力制动风翼板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种列车辅助制动设备，尤其是一种空气动力制动风翼板。
背景技术：
现有用于高速列车中的空气制动装置中，一般采用金属材料来制作，金属材料重量大，在金属制动板的折弯处应力集中，易产生疲劳，受外界温度影响大。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种空气动力制动风翼板，以期使风翼板具有良好的工艺性能、热稳定性和可靠性。本发明采取的技术方案是
一种空气动力制动风翼板，包括风翼主体面板、摇臂和中间座，其特征是，所述风翼主体面板包括第一纤维增强材料层、泡沫夹芯材料层和第二纤维增强材料层三层，层间用胶膜材料胶粘成一体，在所述泡沫夹芯材料层中，设有纵横筋。进一步，所述第一纤维增强材料层和所述第二纤维增强材料层的材料为碳纤维和玻璃纤维的双层纤维增强材料。进一步，所述泡沫夹芯材料层的材料为聚氯乙烯(PVC)。进一步，所述纵横筋的材料为碳纤维增强材料。进一步，所述摇臂和中间座通过设置在风翼主体面板内的金属连接接头与所述风翼主体面板相连接，所述金属连接接头外包裹玻璃纤维织物。进一步，在所述风翼主体面板的上部内侧设置接近开关，所述接近开关用于判断风翼板是否处于闭合状态。进一步，在所述风翼主体面板的上部内侧设置磁力锁磁铁，在所述风翼主体面板的下部内侧对称设置两个安全锁扣。进一步，位于所述风翼主体面板的迎风面上部侧面、所述风翼主体面板与所述摇臂的接合处、所述风翼主体面板与所述中间座的接合处，其上第一纤维增强材料层和第二纤维增强材料层的厚度大于其它部位的第一纤维增强材料层和第二纤维增强材料层的厚度。本发明的有益效果是
(1)纤维增强材料具有良好的工艺性能、热稳定性和可靠性；
(2)纵横筋板的应用增加了风翼板的抗弯曲和抗扭转刚度，能够在风翼板运动及气动载荷出现变化时有效地阻止不合理变形，降低不确定因素(如颤振等)对风翼制动效果及结构稳定性的影响，同时能够保证风翼整体结构的可靠性；
(3)碳纤维层和玻璃纤维层的混合层可以提高低速外来物冲击损伤阻抗； (4 )泡沫夹芯结构可以防止高速外来物冲击，如鸟的撞击；
(5)安全锁扣、磁力锁、接近开关等部件的应用提高了风翼板的安全性。
附图1是本发明的立体结构示意图； 附图2是风翼主体面板的层间结构示意图； 附图3是纵横筋板的结构示意图；附图4是风翼板的迎风面上部侧面补刚度区的示意图； 附图5是风翼板的底部、风翼板的接头处补强度区的示意图
附图中的标号分别为I.风翼主体面板；2.摇臂； 4.中间座；5.磁力锁磁铁； 7.纵横筋； 71.横筋；II.碳纤维材料层；12.玻璃纤维材料层 14.玻璃纤维材料层；15.碳纤维材料层； 22.补强度区。3.安全锁扣； 6.接近开关； 72.纵筋；13.泡沫夹芯材料层； 21.补刚度区；具体实施方式
下面结合附图对本发明空气动力制动风翼板的具体实施方式
作详细说明。
参见附图1，风翼主体面板1的两侧边向后弯成弧形，摇臂2通过预设在风翼主体面板1内的连接接头固定连接在风翼主体面板1的背面，摇臂2为两个，在风翼主体面板1 上对称设置，摇臂2上设有安装孔槽，用于将可翻转运动的风翼板固定在安装座及连接到驱动机构上。在风翼主体面板1的背面下方的中央，安装有中间座4，中间座4也通过预设在风翼主体面板1内的连接接头固定连接，中间座4上设有安装孔，用于与摇臂2 —起将风翼板固定在安装座上。摇臂2和中间座4的选材从防腐蚀及疲劳角度出发，选用7075高强度铝合金，相比钢质材料，可有效降低结构尺度和重量。摇臂2和中间座4采用事先预埋在风翼主体面1的连接件进行连接，根据高性能复合材料与金属件连接的典型设计原则，兼顾考虑产品成型工艺特点，连接件与风翼主体面板1采用胶接连接模式。在风翼主体面板1 的反面下方，两个摇臂2与中间座4之间安装有两个安全锁扣3，安全锁扣3的安装主要考虑在出现极度恶劣的故障，依靠液压系统及其旋转轴都无法将风翼板固定的情况下，此时依靠固定在车顶上的U型螺栓扣住安全锁扣3，在出现故障情况下确保风翼板不会脱离车顶，从而避免对车顶其它设备造成损害。在风翼主体面板1的背面上方上边的中央，安装有磁力锁磁铁5，列车在正常行驶过程中，风翼板应始终处于闭合状态，此时磁力锁磁铁5与安装座产生吸力作用，将磁力锁磁铁5紧紧吸住，防止液压系统出现异常状况下引起风翼板的误动作。在风翼主体面板1的背面上方的磁力锁磁铁5的两侧对称安装接近开关6，接近开关6主要作用是判断风翼板是否处于闭合状态，把风翼板的位置信息送到控制系统。
参见附图2，考虑风翼板在工作过程中所处的气动载荷、温湿度、冲击以及腐蚀等环境的影响，以及材料性能、成本以及供货渠道等因素，风翼主体面板1采用多层复合材料结构胶粘而成。由碳纤维增强材料层11、玻璃纤维增强材料层12、泡沫夹芯材料层13、玻璃纤维增强材料层14和碳纤维增强材料层15组成，其中碳纤维增强材料选用T700/9368单向预浸带，玻璃纤维增强材料选用SW^0/9368单向预浸带，上述预浸带材料性能优异，材CN 102530015 A
料许用应变为4000μ ε，同时具有良好的工艺性能及热稳定性，可靠性较高。泡沫夹芯材料选用聚氯乙烯泡沫(PVC泡沫)材料，泡沫密度为80Kg/m3，具有良好的热成型稳定性。各材料层之间通过胶膜材料胶粘成型，胶膜材料选用J47-A以及J47-B双组分胶膜，该材料具有良好的热稳定性和抗疲劳性能。为了大幅度增加风翼板的抗弯曲和抗扭转刚度，使其能够在风翼板运动及气动载荷出现变化时有效地阻止不合理变形，降低不确定因素(如颤振等) 对风翼制动效果及结构稳定性的影响，同时确保风翼整体结构的可靠性，在泡沫夹芯材料中设置纵横筋7(参见附图3)，纵横筋7由横筋71和纵筋72交叉排列而成。纵横筋选用碳纤维增强材料T700/9368单向预浸带，充分利用碳纤维增强材料高模量的特点。运用以上结构使列车在高速运行中引起的气动载荷作用下，风翼板整体结构不失稳，风翼主体面板 1、纵横筋条7以及风翼主体面板1内设的连接接头处于弹性变形范围内。一方面采用碳纤维层、玻璃纤维层铺层可以提高低速外来物冲击损伤阻抗，另一方面，使用80Kg/ Hi3PVC泡沫夹芯结构可以防止高速外来物冲击(如鸟撞击)。 参见附图4、5，考虑到风翼板与摇臂2、中间座4等金属件连接处以及风翼板边缘处应力较为集中，对迎风面上部侧面的区域21以及风翼板底部、风翼主体面板1的接头处的区域22进行了补刚度和补强度设计，以保证风翼板各部分变形均勻。补刚度和补强度的方法是将区域21和区域22处的碳纤维材料层11和碳纤维材料层15的厚度增加。各层的厚度如下表所示
层补刚及补强区厚度(Mn)其他区域厚度(mn)碳纤维材料层111. 30. 65玻璃纤维材料层121. 21. 2泡沫夹芯材料层132020玻璃纤维材料层141. 21. 2碳纤维材料层151. 30. 65
两侧的碳纤维材料层11和碳纤维材料层15的厚度增加，增加了补刚度区21的刚度， 增加了补强度区22的强度。由于碳纤维复合材料与设置在风翼主体面板1内的连接接头的金属材料之间存在电位腐蚀，因此，采用在金属接头与复合材料接触部位包裹玻璃纤维织物的方法将碳纤维复合材料界面与金属界面相隔离，保证金属材料不被电位腐蚀。在风翼主体面板1的表面喷涂防静电涂料的方法，有效防止风翼主体面板1的表面与空气摩擦产生静电危害。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种空气动力制动风翼板，包括风翼主体面板、摇臂和中间座，其特征在于所述风翼主体面板包括第一纤维增强材料层、泡沫夹芯材料层和第二纤维增强材料层三层，层间用胶膜材料胶粘成一体，在所述泡沫夹芯材料中，设有纵横筋。
2.根据权利要求1所述的空气动力制动风翼板，其特征在于所述第一纤维增强材料层和所述第二纤维增强材料层的材料为碳纤维和玻璃纤维的双层纤维增强材料。
3.根据权利要求1所述的空气动力制动风翼板，其特征在于所述泡沫夹芯材料层的材料为聚氯乙烯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气动力制动风翼板，其特征在于所述纵横筋的材料为碳纤维增强材料。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的空气动力制动风翼板，其特征在于所述摇臂和中间座通过设置在风翼主体面板内的金属连接接头与所述风翼主体面板相连接，所述金属连接接头外包裹玻璃纤维织物。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的空气动力制动风翼板，其特征在于在所述风翼主体面板的上部内侧设置接近开关，所述接近开关用于判断风翼板是否处于闭合状态。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的空气动力制动风翼板，其特征在于在所述风翼主体面板的上部内侧设置磁力锁磁铁，在所述风翼主体面板的下部内侧对称设置两个安全锁扣。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的空气动力制动风翼板，其特征在于位于所述风翼主体面板的迎风面上部侧面、所述风翼主体面板与所述摇臂的接合处、所述风翼主体面板与所述中间座的接合处，其上第一纤维增强材料层和第二纤维增强材料层的厚度大于其它部位的第一纤维增强材料层和第二纤维增强材料层的厚度。
全文摘要
本发明公开了一种空气动力制动风翼板，包括风翼主体面板、摇臂和中间座，风翼主体面板包括第一纤维增强材料层、泡沫夹芯材料层和第二纤维增强材料层三层，层间用胶膜材料胶粘成一体，在泡沫夹芯材料层中，设有纵横筋。这种分层结构使风翼板在工作过程中能经受较大的气动载荷、温湿度、冲击以及腐蚀等，发挥安全稳定的效能。
文档编号B61H11/06GK102530015SQ201110449500
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者倪成权, 左建勇, 曾宪华, 裴玉春 申请人:上海庞丰交通设备科技有限公司, 上海庞丰机电科技有限公司