轨道车辆顶盖的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种轨道车辆顶盖。

背景技术：

2.随着国内铁路机车多次提速和高铁、动车的高速发展，国内铁路干线客运的生力军——动力集中动车组也应运而生。在铁路机车广泛应用及快速发展的背景下，轨道车辆的轻量化设计显得尤为重要。
3.现有轨道车辆的顶盖主要有碳钢顶盖与铝合金顶盖两种，两种顶盖均为金属材质，其绝缘方式是：在顶盖上刷涂绝缘胶层或喷涂绝缘漆。其中材质为碳钢的顶盖最重，材质为铝合金的顶盖次之，均不能满足机车顶盖轻量化更高的要求。

技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种轨道车辆顶盖，利用复合材料(玻璃钢与发泡塑料)的绝缘特性与粘接结构，在避免使用绝缘涂层的情况下，实现顶盖的绝缘功能，改善顶盖的平面度，提升顶盖轻量化效果，适应轨道交通的高速发展。
5.根据本发明的一个方面，提出一种轨道车辆顶盖，包括：盖体、骨架以及包边型材。所述盖体包括：芯材，限定彼此相背的第一表面和第二表面；玻璃钢板，粘接于所述第一表面；铝合金板，粘接于所述第二表面。所述骨架采用铝合金材料并内嵌于所述盖体中。所述包边型材粘接于所述盖体的周边并遮盖所述芯材的侧面。
6.根据本发明的一个实施例，所述玻璃钢板相对于所述芯材向外伸出，使得所述玻璃钢板与所述芯材形成“7”字形配合部；所述包边型材包括第一“7”字形结构，所述第一“7”字形结构与所述“7”字形配合部配合并粘接。
7.根据本发明的一个实施例，所述第一“7”字形结构与所述玻璃钢板配合的表面设有容胶槽；和/或所述第一“7”字形结构与所述芯材配合的部分设有溢胶孔；和/或所述第一“7”字形结构的转折部分形成倒角；和/或所述包边型材还包括与所述第一“7”字形结构连接的第二“7”字形结构，所述第二“7”字形结构与所述玻璃钢板配合；和/或所述包边型材还包括与所述第一“7”字形结构连接的第三“7”字形结构，所述第三“7”字形结构与所述铝合金板配合。
8.根据本发明的一个实施例，所述盖体内部设有腔体，所述骨架设于所述腔体内并与所述腔体的壁面粘接。
9.根据本发明的一个实施例，所述骨架与所述腔体壁面配合的表面设有容胶槽，和/或所述骨架设有溢胶孔，和/或所述骨架包括与所述腔体壁面配合的转折部，所述转折部形成倒角。
10.根据本发明的一个实施例，所述轨道车辆顶盖还包括：采用非金属绝缘材料的受电弓安装座，粘接于所述盖体表面，共同实现所述轨道车辆顶盖上表面无金属外露件的绝缘功能；其中，所述受电弓安装座包括：采用非金属绝缘材料的座体以及设于所述座体的金
属配合件，所述座体与所述配合件粘接复合成一体，所述配合件至少部分地相对于所述座体表面突出，所述配合件位于所述座体与所述盖体表面之间。
11.根据本发明的一个实施例，所述配合件的截面为t形，所述配合件包括基部以及从所述基部表面突出的突出部；所述座体表面设有安装槽，所述突出部与所述安装槽配合，所述基部与所述安装槽两侧的座体表面配合。
12.根据本发明的一个实施例，在所述受电弓安装座与所述盖体表面之间的胶层的边缘处设有封边胶；和/或所述轨道车辆顶盖还包括沉头紧固件，所述沉头紧固件连接所述受电弓安装座与所述骨架。
13.根据本发明的一个实施例，所述轨道车辆顶盖还包括：升弓阀座，嵌入所述盖体内；连接环，套设于所述升弓阀座并与所述升弓阀座焊接，所述连接环嵌入所述芯材内；泡沫块，填充并粘接在所述升弓阀座与所述盖体之间以及所述连接环与所述芯材之间。
14.根据本发明的一个实施例，所述玻璃钢板开设配合孔，所述配合孔的孔径大于所述升弓阀座的直径，从而在所述玻璃钢板与所述升弓阀座之间形成间隔，所述轨道车辆顶盖还包括用于密封所述间隔的密封部。
15.根据本发明实施例的轨道车辆顶盖包括盖体、包边型材以及内嵌于所述盖体中的骨架，包边型材与骨架共同作用可以起到支撑盖体并增强盖体强度的作用，有利于保证轨道车辆顶盖所需的强度；盖体设计为三明治夹芯结构，其中粘接于芯材第一表面的玻璃钢板可以起到绝缘作用并提供高强度；骨架与包边采用铝合金型材，盖体包括玻璃钢板和铝合金板，通过多种轻质材料复合粘接实现轨道车辆顶盖的整体强度与轻量化，同时利用玻璃钢绝缘特性，配合粘接用绝缘胶，实现了顶盖的绝缘性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的盖体的示意图；
18.图2示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的示意图；
19.图3示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的包边型材的示意图；
20.图4示出图3的包边型材与盖体粘接的示意图；
21.图5示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的骨架的示意图；
22.图6示出图5的骨架与盖体粘接的示意图；
23.图7示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的受电弓安装座的示意图；
24.图8示出图7的受电弓安装座的配合件的示意图；
25.图9示出图7的受电弓安装座与盖体粘接的示意图；
26.图10示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖的升弓阀座的示意图；
27.图11示出图10的升弓阀座的预粘接示意图；
28.图12示出图10的升弓阀座的粘接示意图。
具体实施方式
29.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，对本发明实施例进一步详细说明。
30.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
31.发明人意识到，轨道车辆的轻量化仅仅依靠结构设计已不能满足需求，使用新型复合材料，充分发挥粘接技术优势，进行机车轨道车辆的轻量化设计势在必行。本发明提出如下将要描述的方案来实现轨道车辆顶盖的轻量化、模块化设计、提升轨道车辆顶盖的标准化、强度以及改善轨道车辆顶盖的平面度。
32.图1示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的盖体10的示意图，图2示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的示意图。参照图1和图2，轨道车辆顶盖100包括：盖体10；以及骨架20，骨架20采用铝合金材料并内嵌于盖体10中；其中，盖体10包括：芯材12，限定彼此相背的第一表面和第二表面；玻璃钢板14，粘接于所述第一表面；铝合金板16，粘接于所述第二表面。图1中示出位于芯材12和玻璃钢板14之间以及位于芯材12和铝合金板16之间的胶层18。
33.玻璃钢板14、芯材12以及铝合金板16依次层叠设置，形成三明治夹芯结构，玻璃钢板14可以设于芯材12顶面，铝合金板16可以设于芯材12底面。玻璃钢板14可以提供高强度、轻质、绝缘的性能。铝合金板16可以提供轻质的性能。芯材12也可以选择轻质材料。骨架20内嵌于盖体10中，可以起到支撑盖体10并增强盖体10强度的作用，骨架20采用铝合金材料可以实现轻质化。总体而言，轨道车辆顶盖100可以在提高标准化强度的同时满足轻量化设计的更高要求。
34.骨架20可以包括横梁、纵梁以及斜梁，有利于提供良好的支撑作用并提高强度。骨架20不同部分的铝合金型材的截面相同。
35.图3示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的包边型材30的示意图，图4示出图3的包边型材30与盖体10粘接的示意图。如图2至图4所示，轨道车辆顶盖100还包括：包边型材30，粘接于盖体10的周边并遮盖芯材12的侧面。
36.在盖体10的三明治夹芯结构中，芯材12的顶面和底面分别被玻璃钢板14和铝合金板16遮盖并保护，芯材12的侧面露出。包边型材30可以起到遮盖并保护芯材12侧面的作用。
37.参照图3和图4，玻璃钢板14相对于芯材12向外伸出，使得玻璃钢板14与芯材12形成“7”字形配合部；包边型材30包括第一“7”字形结构32，第一“7”字形结构32与所述“7”字形配合部配合并粘接。
38.需要说明的是，本发明不限定“7”的方向、正反、姿态，本发明的“7”字形涵盖“7”经过旋转、对称等变化而获得的各种变体。所述“7”字形配合部可以是玻璃钢板14与芯材12形成的截面为“7”字形的结构。第一“7”字形结构32可以是指该结构具有“7”字形截面。
39.通过设计第一“7”字形结构32与所述“7”字形配合部配合并粘接，有利于实现包边型材30与盖体10的紧密配合并增加粘接面积。第一“7”字形结构32可以包括与玻璃钢板14配合的第一部分以及与芯材12配合的第二部分，所述第二部分遮盖并保护芯材12。
40.在一些实施例中，第一“7”字形结构32与玻璃钢板14配合的表面设有容胶槽31。如
此可以增大该处的粘接面积，有利于提高粘接强度。
41.在一些实施例中，第一“7”字形结构32与芯材12配合的部分设有溢胶孔33。参照图4，胶粘剂从溢胶孔33溢出，能形成类似铆钉的粘接结构，有利于增强粘接强度。
42.在一些实施例中，第一“7”字形结构32的转折部分形成倒角35。倒角35能够让胶粘剂顺利排出，避免胶层内部产生气泡。
43.本发明通过进行关于容胶槽31、溢胶孔33以及倒角35等粘接结构的设计，能够整体上有效加强包边型材30与盖体10的粘接强度。
44.在一些实施例中，包边型材30还包括与第一“7”字形结构32连接的第二“7”字形结构34，第二“7”字形结构34与玻璃钢板14配合；和/或包边型材30还包括与第一“7”字形结构32连接的第三“7”字形结构36，第三“7”字形结构36与铝合金板16配合。多个“7”字形结构相互连接，整体形成连续多次弯折的结构，能够进一步实现包边型材30与盖体10的紧密配合并增加粘接面积。
45.包边型材30的截面可以包括空心四边形，第一“7”字形结构32可以为所述空心四边形的一部分。设计为空心四边形，可以在保证强度的情况下减少材料、减轻质量。包边型材30的截面还包括与所述空心四边形连接的两个延伸部分，这两个延伸部分与空心四边形的边各自形成相应的第二“7”字形结构34和第三“7”字形结构36。
46.图5示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的骨架20的示意图，图6示出图5的骨架20与盖体10粘接的示意图。参照图5和图6，盖体10内部设有腔体13，骨架20设于腔体13内并与腔体13的壁面粘接。腔体13的数量可以为多个，骨架20的横梁、纵梁和斜梁分别位于不同的腔体13内。骨架20可以为空心结构，有利于减轻质量。
47.骨架20与腔体13壁面配合的表面设有容胶槽22，和/或骨架20设有溢胶孔24，和/或骨架20包括与腔体13壁面配合的转折部，所述转折部形成倒角26。类似地，容胶槽22可以增大该处的粘接面积，溢胶孔33使得溢胶形成类似铆钉的粘接结构，倒角35能够让胶粘剂顺利排出，避免胶层内部产生气泡。容胶槽22、溢胶孔33以及倒角35的设置总体上可以加强骨架20与盖体10的粘接强度。图5中还示出安装孔28，便于实现后面将要提到的受电弓安装座40的安装，安装孔28内可以设置钢丝螺套。
48.图7示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的受电弓安装座40的示意图，图8示出图7的受电弓安装座40的配合件44的示意图，图9示出图7的受电弓安装座40与盖体10粘接的示意图。参照图7至图9，轨道车辆顶盖100还包括：采用非金属绝缘材料的受电弓安装座40，粘接于盖体10表面，共同实现轨道车辆顶盖100上表面无金属外露件的绝缘功能；其中，受电弓安装座40包括：采用非金属绝缘材料(例如玻璃钢)的座体42以及设于座体42的金属配合件44(预埋金属件)，配合件44至少部分地相对于座体42表面突出，配合件44位于座体42与盖体10表面之间，配合件44与座体42预粘接复合成为一体。
49.座体42为玻璃钢法兰圆盘，配合件44相对于座体42表面的凸出厚度d1可以为4mm，配合件44可以设置多个，例如5个。配合件44相对于座体42表面突出的作用是控制胶层41的厚度及提升安装可靠性。受电弓安装座40的数量一般为多个，通过控制胶层41的厚度，可以控制多个受电弓安装座40的高度，有利于实现多个受电弓安装座40的同面度。受电弓安装座40可以粘接于盖体10的玻璃钢板14的表面。胶层41可以为弹性胶。
50.在本发明的实施例中，配合件44的截面为t形，配合件44包括基部47以及从基部47
表面突出的突出部48；座体42表面设有安装槽49，突出部48与安装槽49配合，基部47与安装槽49两侧的座体42表面配合，基部47相对于座体42表面突出，基部47的厚度d2为4mm。通过这样的设置，可以提高受电弓安装座40的可靠性。基部47和突出部48可以为圆形结构，并且基部47的径向尺寸大于突出部48的径向尺寸。
51.在一些实施例中，在受电弓安装座40与盖体10表面之间的胶层41的边缘处设有封边胶43。封边胶43用于消除该位置应力集中并保护胶层41，胶层41与封边胶43可以是相同的胶。
52.在一些实施例中，轨道车辆顶盖100还包括沉头紧固件45，沉头紧固件45连接受电弓安装座40与骨架20。沉头紧固件45可以为沉头螺钉。将受电弓安装座40与骨架20连接，可以保证受电弓安装座40的安装强度。配合件44设有沉头孔46，用于与沉头紧固件45配合。
53.当受电弓安装时，且受电弓安装孔下方正好有骨架20时，受电弓安装螺栓可穿过受电弓安装座预留螺纹沉头孔46直接安装到骨架20上，局部实现受电弓安装的可靠性提升。图7中46-1示出当受电弓安装孔下方没有骨架20时，受电弓安装座40与盖体10的连接点；46-2示出当受电弓安装孔下方正好有骨架20时，受电弓安装座40通过沉头紧固件45与骨架20连接处。
54.在受电弓安装座40的安装结构中，沉头紧固件45的设计不仅是受电弓安装座40粘接结构的冗余设计，可以提高其安装的可靠性，还能有效控制多个受电弓安装座40的粘接高度，以及受电弓安装座的同面度、平面度，同时沉头紧固件45还是受电弓安装座40与盖体10粘接的夹具。
55.图9示出本发明实例的轨道车辆顶盖100上表面与受电弓安装座40在被封边胶43封闭后，形成了无外露金属的绝缘结构。
56.图10示出根据本发明实施例的轨道车辆顶盖100的升弓阀座50的示意图，图11示出图10的升弓阀座50的预粘接示意图；图12示出图10的升弓阀座50的粘接示意图。参照图10至图12，轨道车辆顶盖100还包括：升弓阀座50，嵌入盖体10内；连接环52，套设于升弓阀座50并与升弓阀座50焊接，连接环52嵌入芯材12内；泡沫块，填充并粘接在升弓阀座50与盖体10之间以及连接环52与芯材12之间。升弓阀座50可以预埋在盖体10内。升弓阀座50与连接环52通过交错段焊的方式连接在一起。
57.通过设置连接环52，首先能够提高升弓阀座50与盖体10之间的粘接连接强度，其次可以防止升弓阀座50脱出，提高安全性，再者可以优化盖体10整体粘接时的粘接工艺。
58.通过设置泡沫块，有利于实现标准化设计和批量生产。升弓阀座50与连接环52焊接，之后再粘接泡沫块，最后参与顶盖100整体粘接成产品，这样，盖体10上可以设计统一标准的安装孔，而升弓阀座50和连接环52的尺寸、结构则可以随不同技术方案而调整，只需配合粘接合适的泡沫块，就可以弥补盖体10上的安装孔与升弓阀座50和连接环52之间的间隙。
59.参照图12，升弓阀座50从盖体10内部伸出，玻璃钢板14开设配合孔15，配合孔15的孔径大于升弓阀座50的直径φ，从而在玻璃钢板14与升弓阀座50之间形成间隔51，轨道车辆顶盖还包括用于密封间隔51的密封部54。
60.配合孔15的孔径大于升弓阀座50的直径，由此可以适应粘接复合时孔位的误差。对于间隔51，粘接时溢胶会将其填满，当溢胶完全固化后，可以使用弹性胶封闭间隔51，弹
性胶作为密封部54，可以起到隔绝空气、保护内部胶层的作用，这样可以减少后期维护，提高盖体10及升弓阀座50的寿命。
61.根据以上描述，本发明的轨道车辆顶盖100可以在满足机车运用条件的前提下，最大限度的发挥材料特性，实现机车轻量化、模块化设计的目标，提高生产效率，提升机车顶盖的标准化程度；使用粘接结构，避免焊接变形；使用非金属材料提升顶盖比强度、比刚度；在实现机车顶盖防水、防火、隔音、隔热、保护车内设备等功能的同时，通过粘接结构实现机车顶盖上受电弓、避雷器、升弓阀等部件的安装。
62.总体而言，本发明可以提高顶盖的绝缘性；实现轻量化，对比钢顶盖重量降低75％，对比铝合金顶盖重量降低20％；无焊接变形，改善顶盖平面度，顶盖平面度能控制在1mm以内；对比金属顶盖，可以提高顶盖的刚性、比强度；提高顶盖的隔声、隔热性能；有利于批量化，标准化生产。
63.本发明的轨道车辆顶盖100不仅可用于客运和货运电力机车，也可用于动力集中电动力车，以及任何合适的轨道车辆。
64.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：

1.一种轨道车辆顶盖，其特征在于，包括：盖体，所述盖体包括：芯材，限定彼此相背的第一表面和第二表面；玻璃钢板，粘接于所述第一表面；铝合金板，粘接于所述第二表面；骨架，所述骨架采用铝合金材料并内嵌于所述盖体中；以及包边型材，粘接于所述盖体的周边并遮盖所述芯材的侧面。2.根据权利要求1所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述玻璃钢板相对于所述芯材向外伸出，使得所述玻璃钢板与所述芯材形成“7”字形配合部；所述包边型材包括第一“7”字形结构，所述第一“7”字形结构与所述“7”字形配合部配合并粘接。3.根据权利要求2所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述第一“7”字形结构与所述玻璃钢板配合的表面设有容胶槽；和/或所述第一“7”字形结构与所述芯材配合的部分设有溢胶孔；和/或所述第一“7”字形结构的转折部分形成倒角；和/或所述包边型材还包括与所述第一“7”字形结构连接的第二“7”字形结构，所述第二“7”字形结构与所述玻璃钢板配合；和/或所述包边型材还包括与所述第一“7”字形结构连接的第三“7”字形结构，所述第三“7”字形结构与所述铝合金板配合。4.根据权利要求1所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述盖体内部设有腔体，所述骨架设于所述腔体内并与所述腔体的壁面粘接。5.根据权利要求4所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述骨架与所述腔体壁面配合的表面设有容胶槽，和/或所述骨架设有溢胶孔，和/或所述骨架包括与所述腔体壁面配合的转折部，所述转折部形成倒角。6.根据权利要求1所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，还包括：采用非金属绝缘材料的受电弓安装座，粘接于所述盖体表面，共同实现所述轨道车辆顶盖上表面无金属外露件的绝缘功能；其中，所述受电弓安装座包括：采用非金属绝缘材料的座体以及设于所述座体的金属配合件，所述座体与所述配合件粘接复合成一体，所述配合件至少部分地相对于所述座体表面突出，所述配合件位于所述座体与所述盖体表面之间。7.根据权利要求6所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述配合件的截面为t形，所述配合件包括基部以及从所述基部表面突出的突出部；所述座体表面设有安装槽，所述突出部与所述安装槽配合，所述基部与所述安装槽两侧的座体表面配合。8.根据权利要求6所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，在所述受电弓安装座与所述盖体表面之间的胶层的边缘处设有封边胶；和/或所述轨道车辆顶盖还包括沉头紧固件，所述沉头紧固件连接所述受电弓安装座与所述骨架。9.根据权利要求1所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，还包括：升弓阀座，嵌入所述盖体内；
连接环，套设于所述升弓阀座并与所述升弓阀座焊接，所述连接环嵌入所述芯材内；泡沫块，填充并粘接在所述升弓阀座与所述盖体之间以及所述连接环与所述芯材之间。10.根据权利要求9所述的轨道车辆顶盖，其特征在于，所述玻璃钢板开设配合孔，所述配合孔的孔径大于所述升弓阀座的直径，从而在所述玻璃钢板与所述升弓阀座之间形成间隔，所述轨道车辆顶盖还包括用于密封所述间隔的密封部。

技术总结

本发明公开了一种轨道车辆顶盖。所述轨道车辆顶盖包括：盖体、骨架以及包边型材。所述盖体包括：芯材，限定彼此相背的第一表面和第二表面；玻璃钢板，粘接于所述第一表面；铝合金板，粘接于所述第二表面。所述骨架采用铝合金材料并内嵌于所述盖体中。所述包边型材粘接于所述盖体的周边并遮盖所述芯材的侧面。本发明能够在满足轨道车辆顶盖强度要求和绝缘性要求的前提下实现轨道车辆顶盖进一步的轻量化设计。设计。设计。