玻璃钢材料在高速铁路中的应用概况分解.pptx

FRP材料在高速铁路中应用概况 —— 吴 奇 2016年7月25日 高分子材料继钢铁、石料之后已成为高速铁路的第三大材料，并且随着高速列车向高速化、舒适化、安全化方向的发展起着越来越重要的作用。　 高速列车的轻量化必须大量采用高分子材料及复合材料，下表列出了国外高速铁路中主要部件的高分子材料及复合材料应用概况。　　车辆轻量化是一系统工程，它涉及到车体、转向架、电气部件和机械部件的轻量化。 前情概要 位置 部件 采用的主要材料 线路及轨道 钢轨扣件 PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR 钢轨绝缘 PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR 垫板及制震材料 PE /SMC/PA/PC/PE/SBR/PUR/PET/NR 车体及车头 车体 FRP 车向装饰板 密胺树脂塑料板 厕所 FRP/聚氨基甲酸乙酯/丁基橡胶/氯丁橡胶 座椅 SMC/发泡PU/PVC 车窗 玻璃/PC/丁基橡胶/氯丁橡胶/聚硫橡胶 车门 酚醛FRP夹层板/氯丁橡胶 车头 FRP+泡沫/PU+FRP/芳纶+环氧树脂复合材料 地板 PVC/PE板材及丁腈橡胶/氯丁橡胶/丁基橡胶粘合剂 车顶 聚酯手糊FRP/酚醛FRP/丁腈橡胶/聚氨基甲酸乙酯 电器部件 主整流器 氟塑料 电线 聚乙烯 转向架 转向架构架 钢材/FRP 复合车轮 FRP+钢壳 心盘垫 UHMWPE 车钩托板磨耗板 UHMWPE 转向架旁承 UHMWPE 转向架框 PA 制动拉杆磨损套 PA 轴承保持架 PA66/GF 缓冲器 橡胶/弹性缓冲胶泥 其他配套 高铁桥架 FRP 高铁电缆槽 FRP/SMC 前情概要 注：SMC—片状成型料；EP—环氧树脂；PA—尼龙；GF—玻璃纤维； NR—天然橡胶；PC—聚碳酸酯；PUR—聚氨酯；UHMWPE—超高分子量聚乙烯；SBR—丁苯橡胶 车体结构的轻量化 复合材料模制机头 内装及设备轻量化 其他应用 转向架的轻量化 FRP在高铁上实际应用 1、车体结构的轻量化 FRP在高铁上实际应用 　早期车体材料多采用耐候性钢板，随着高速化的进展，对车辆轻量化的要求越来越高，FRP逐渐走上舞台。目前占主导地位的结构材料仍为铝合金材料。　 早期 现在 未来 耐候钢板 铝合金 FRP 轻量化 轻量化 FRP在高铁上实际应用 瑞士辛德勒公司采用丝缠绕技术成功地制造出玻璃纤维增强塑料(FRP)整体客车车厢。专门设计的缠绕机（Goliath）全长25米，有效缠绕长度15米，最大直径3.8米。 客车总质量降低10％ 制造仅用了8天时间 行驶速度达140km／h 研制中》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》 FRP在高铁上实际应用 2、复合材料模制机头 现代列车为了适应高速行驶中空气动力学的要求和人们的审美需要，使得车头设计为呈流线型，三维外形结构异常复杂。用金属制造难度大、费用高，而复合材料质量轻，耐冲击性能好的优点在车头制造上得以充分展现。 1977年正式投入运营的英国Inter City 125型机车 层压玻璃钢板包夹聚氨酯泡沫芯材制成 质量轻约30—35％ 比钢制品强度大耐冲击强度高 FRP在高铁上实际应用 延伸： 据报道，意大利ETR 500型高速列车，采用了一种新型复合材料（Kevlar芳香族聚酰胺纤维／环氧树脂），通过模压制成了一个完全符合空气动力学结构的鼻形车头，满足了列车300km／h运行速度的要求。而对于穿越隧道，司机室的复合材料则要求采用阻燃性酚醛树脂制造。酚醛树脂具有高阻燃性和低可燃性，而且燃烧时发烟量小，毒气含量低。穿越英吉利海峡隧道的38 LeShttle车的司机室重240kg，也是迄今具有代表性的最大手糊型酚醛制品之一。 FRP在高铁上实际应用 3、内装及设备轻量化 3.1 车门国外客车车门主要采用玻璃钢制作。 Ω 如英国XP64型客车、MK 111型客车均安装了聚酯玻璃钢门； Ω 法国的Mistra客车采用玻璃钢夹层模制整体车门； Ω 前苏联26米长的轻型客车车门为三层夹层结构，中间填充保温泡沫塑料，内外层为玻璃钢； Ω 丹麦铁路新型电动车的车门为双扇车门，由玻璃钢、蜂窝夹层材料及铝框组成。 FRP在高铁上实际应用 3、内装及设备轻量化 3.2　车窗窗框 　　法国、英国及日本铁路客车上均采用了玻璃钢窗框，有些还使用了阻燃性聚酯玻璃钢。 FRP在高铁上实际应用 3、内装及设备轻量化 3.3　座椅PAST：座椅采用钢制骨架，一个双人座椅的总质量在50kg以上，一辆新干线电动车全部座椅的质量达2.5吨，作为车体的内饰设备占有较大的比例。 NOW：国外玻璃钢座椅已较为普遍，如英国XP64型客车、MK11、MK111型客车，法国“珊瑚号”客车，日本部分客车