一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于軌道交通設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳 滑板，具體涉及一種用于電力機(jī)車和高速動(dòng)車組的碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑 板。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國高速鐵路的快速建設(shè)和不斷發(fā)展，高速動(dòng)車組的建造也在不斷加快，就 目前為止我國的高速動(dòng)車組的數(shù)量已接近1000列，而且高速動(dòng)車組的數(shù)量還在不斷增加。
[0003] 電力機(jī)車和高速動(dòng)車組的運(yùn)行動(dòng)力來源于架在高速動(dòng)車組頂部的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，通 過安裝于高速動(dòng)車組車頂頂部的受電弓碳滑板以6~8kg的頂線壓力與導(dǎo)線貼緊接觸與動(dòng) 車組同步滑行，將接觸網(wǎng)中的高壓電源傳輸至電力機(jī)車和動(dòng)車組高速電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)高速 動(dòng)車組高速運(yùn)行。所以安裝于高速動(dòng)車組頂部的受電弓碳滑板是確保其高速動(dòng)車組高速、 安全運(yùn)行的一個(gè)十分重要的關(guān)鍵部件，也被中國鐵路總公司列為重要部件。目前該受電弓 碳滑板全部依靠德國原裝進(jìn)口產(chǎn)品，進(jìn)口產(chǎn)品供貨周期長，而且價(jià)格昂貴。
[0004] 現(xiàn)有的電力機(jī)車和高速動(dòng)車組用受電弓碳滑板是將碳條與條狀鋁托架用導(dǎo)電膠 粘接所得。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)靠碳條上部與高壓電網(wǎng)導(dǎo)線以6~8kg的頂線壓力使碳上部與導(dǎo) 線接觸將高壓電源傳送至機(jī)車或動(dòng)車的高速電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)電力機(jī)車和高速動(dòng)車組運(yùn) 行。碳滑板在導(dǎo)電的同時(shí)還要與電力機(jī)車或高速動(dòng)車組同樣的速度在與導(dǎo)線滑動(dòng)。由于整 個(gè)碳條的連接僅靠導(dǎo)電膠，碳材都是脆性，遇到?jīng)_擊就會(huì)斷裂和掉塊。電力機(jī)車和高速動(dòng) 車組在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到導(dǎo)線的節(jié)點(diǎn)和吊線夾等因氣候變化，大風(fēng)等因素出現(xiàn)移位和錯(cuò)位 形成硬點(diǎn)，從而導(dǎo)致碳條在高速滑動(dòng)時(shí)使碳滑板打斷或打掉塊，有些甚至把碳條打飛，只剩 下鋁托架面就會(huì)造成嚴(yán)重行車安全事故，而且這種情況還會(huì)把電網(wǎng)燒斷造成嚴(yán)重?fù)p失和后 果。再則碳條與鋁托架僅靠導(dǎo)電膠粘接，粘接強(qiáng)度有限，加上碳滑板在運(yùn)行時(shí)由于受電流量 很大，加上高速摩擦導(dǎo)致滑板發(fā)熱，有時(shí)滑板溫度高達(dá)400多度，這時(shí)就會(huì)造成導(dǎo)電膠失 效，而滑板碳條斷裂和脫落造成事故。全國鐵路系統(tǒng)發(fā)生以上這樣的事故每年都要數(shù)百次。 造成機(jī)車停運(yùn)延誤、和搶修，全國每年因此類事故損失上億元。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種用于電力機(jī)車和高速動(dòng) 車組的碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種電力機(jī)車和高速動(dòng)車組用增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，包括由碳條和鋁托架組 成的受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)、受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面緊貼的內(nèi)部組織滲透有金屬粉的 碳纖維網(wǎng)格布以及緊貼碳纖維網(wǎng)格布外側(cè)的合金碳面層。內(nèi)部組織滲透有金屬粉的碳纖維 網(wǎng)格布以及合金碳面層形成高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層，高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層緊貼于受 電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面，與受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面形狀相同，為多角度和整體弧形， 這樣的形狀有利于將上部的碳條和下部的鋁條牢牢勾住，使結(jié)構(gòu)更加牢固。
[0008] 其中所述的碳纖維網(wǎng)格布為寬45~50mm，1~4k的碳纖維網(wǎng)格布。
[0009] 受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)與高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層有一層貼面膠層。
[0010] 所述的合金碳面層厚度為0. 3~0. 7mm，優(yōu)選0. 5mm。
[0011] 有益效果：
[0012] 本實(shí)用新型主要是將受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面再進(jìn)行碳纖維高導(dǎo)電粘貼 面得到一種增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，該增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板較之由碳條和鋁托架制 成的碳滑板具備更高的強(qiáng)度、更高的導(dǎo)電性能、更強(qiáng)的韌性和耐沖擊、防斷裂和掉塊性能， 可適用380kg/h以上速度運(yùn)行的。本實(shí)用新型的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板和國外原裝進(jìn)口 的碳滑板相比，價(jià)格降低了 50 %，使用壽命增加50 %，從而達(dá)到了降低成本的目的，而且滿 足在380kw/h的情況下碳滑板無故障運(yùn)行，在運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生斷裂、掉塊、被燒壞等非正常 事故的產(chǎn)生，確保我國高速動(dòng)車組和電力機(jī)車的安全可靠運(yùn)行。
【附圖說明】
[0013] 圖1本實(shí)用新型增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板示意圖。
[0014] 圖2增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板橫截面示意圖，其中1為碳條，2為鋁托架，3為碳纖 維網(wǎng)格布，4為合金碳面層，5為高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層，6為導(dǎo)電粘結(jié)層，7為貼面膠層。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1
[0016] -種電力機(jī)車和高速動(dòng)車組用增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，包括由碳條1和鋁托架 2組成的受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)，受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面緊貼的內(nèi)部組織滲透有金屬 粉的碳纖維網(wǎng)格布3以及合金碳面層4。碳條1和鋁托架2之間有導(dǎo)電膠形成的導(dǎo)電粘結(jié) 層6。內(nèi)部組織滲透有金屬粉的碳纖維網(wǎng)格布3以及合金碳面層4形成高導(dǎo)電合金碳纖維 貼面層5 ;高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層5通過貼面膠層7緊貼于受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面， 與受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面形狀相同，為多角度和整體弧形，這樣的形狀有利于將上部 的碳條1和下部的鋁托架2牢牢勾住，使結(jié)構(gòu)更加牢固。
[0017] 以下是上述電力機(jī)車和高速動(dòng)車組用增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板的制備方法：
[0018] (1)將成形經(jīng)焙燒后的碳條與鋁托架的粘接面磨成按照?qǐng)D紙要求的曲線，再將 條狀鋁托架型材與碳條的粘接面制成與碳條對(duì)應(yīng)面吻合的曲線；對(duì)條型鋁托架的曲線粘 接面進(jìn)行噴砂處理，在碳條曲線粘接面和條型鋁托架的曲線粘接面分別涂上ZL2009 1 0029622. 6實(shí)施例1制備的導(dǎo)電膠，將二者合緊加壓，經(jīng)5小時(shí)將溫度由90°C逐步加溫至 150°C，進(jìn)行固化得到受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)；對(duì)受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正處理，在 受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)的側(cè)面均進(jìn)行表面噴砂處理；
[0019] (2)用Ik的碳纖維絲束編織成45mm寬的網(wǎng)格布，剪切成與碳滑板所需要的長度， 放入等寬的槽中（槽可用金屬或非金屬制成），用30%量的320銅粉噴散于碳纖維網(wǎng)格布 上，然后放入超聲波振動(dòng)器進(jìn)行超聲波振動(dòng)lkw，40min，使銅粉滲透到碳纖維的內(nèi)部組織， 待全部滲透后取出得到內(nèi)部組織滲透有金屬粉的碳纖維網(wǎng)格布3。
[0020] (3)將E-48環(huán)氧樹脂40重量份，320目的電極焦碳粉15重量份，500目的超細(xì)石 墨10重量份放入碾合機(jī)進(jìn)行混和碾合20min制成導(dǎo)電貼面膠；將內(nèi)部組織滲透有金屬粉的 碳纖維網(wǎng)格布3放平，涂上導(dǎo)電貼面膠直至完全滲透。
[0021] (4)用導(dǎo)電膠將碳條與鋁托架粘成型后的碳滑板的兩個(gè)側(cè)面經(jīng)噴砂處理后涂上上 一步制成的導(dǎo)電貼面膠。再將步驟（3)涂覆了導(dǎo)電貼面膠的碳纖維網(wǎng)格布貼于碳條與鋁托 架的兩個(gè)側(cè)面，再用曲面輥輪翻復(fù)碾壓碳纖維貼面，趕盡氣泡充分接合后，用曲面夾板將兩 側(cè)夾緊約20kg的夾力，將復(fù)合型碳滑板半成品放入高溫固化箱，經(jīng)初級(jí)40°C30分鐘，中級(jí) 60°C2小時(shí)，高級(jí)80~150°C6小時(shí)的分級(jí)提溫固化，自然冷卻后取出。
[0022] (5)E-48環(huán)氧樹脂30份，320目的銅粉30份，0. 4mm的電極石墨粉15份，200目的 焦碳粉30份所述制成的導(dǎo)電封面膠將步驟（4)經(jīng)高溫固化的復(fù)合碳滑板的貼面進(jìn)行修正 和打磨后，再用耐涂于表面0. 5_厚，再放入固化箱，用50~150°C的高溫固化10小時(shí)（逐 步加溫），自然冷卻后取出，進(jìn)行表面拋光后制成成品。
[0023] 考察現(xiàn)有技術(shù)中的普通受電弓碳滑板（即未進(jìn)行碳纖維網(wǎng)格布貼面的受電弓碳 滑板）和本實(shí)施例制備的碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板抗桿強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗 沖擊強(qiáng)度，結(jié)果見下表：
[0024]
[0025] 注：抗桿強(qiáng)度檢測WDT-10微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)
[0026] 抗壓強(qiáng)度檢測WDT-10微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)
[0027] 抗沖擊強(qiáng)度檢測JBN-260沖擊試驗(yàn)機(jī)
[0028] 檢測標(biāo)準(zhǔn)按：TB/T1842. 3-2008 執(zhí)行
[0029] 經(jīng)本實(shí)用新型方法和步驟制成的碳纖維貼面增強(qiáng)電力機(jī)車和高速動(dòng)車組受電弓 復(fù)合型碳滑板，拉伸強(qiáng)度、抗沖強(qiáng)度增加一倍，使用壽命可以提高50%，而且在使用過程大 大減少了因硬點(diǎn)沖而造成的滑板斷裂和停車事故的發(fā)生，確保了電力機(jī)車和高速動(dòng)車組的 安全可靠運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，其特征在于包括由碳條（1)和鋁托架 (2)組成的受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)、受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面緊貼的內(nèi)部組織滲透有金 屬粉的碳纖維網(wǎng)格布（3)以及合金碳面層（4);內(nèi)部組織滲透有金屬粉的碳纖維網(wǎng)格布（3) 以及合金碳面層（4)形成高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層（5)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，其特征在于受 電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)與高導(dǎo)電合金碳纖維貼面層（5)有一層貼面膠層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，其特征在于所 述的碳纖維網(wǎng)格布為寬45~50mm，1~4k的碳纖維網(wǎng)格布。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，其特征在于所 述的合金碳面層（4)厚度為0. 3~0. 7mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，其特征在于所 述的合金碳面層（4)厚度為0. 5_。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種碳纖維貼面的增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板。一種電力機(jī)車和高速動(dòng)車組用增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，包括由碳條和鋁托架組成的受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)、受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)側(cè)面緊貼的內(nèi)部組織滲透有金屬粉的碳纖維網(wǎng)格布以及緊貼碳纖維網(wǎng)格布外側(cè)的合金碳面層。本實(shí)用新型主要是將受電弓碳滑板主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面再進(jìn)行碳纖維高導(dǎo)電粘貼面得到一種增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板，該增強(qiáng)受電弓復(fù)合型碳滑板較之由碳條和鋁托架制成的碳滑板具備更高的強(qiáng)度、更高的導(dǎo)電性能、更強(qiáng)的韌性和耐沖擊、防斷裂和掉塊性能，可適用380kg/h以上速度運(yùn)行的。
【IPC分類】B60L5/20
【公開號(hào)】CN204712883
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520074529
【發(fā)明人】凌躍成, 凌杰, 朱武, 楊育森
【申請(qǐng)人】宜興市溢洋墨根材料有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日