本發(fā)明主要涉及城軌車輛工程領域，尤其涉及一種城軌車輛用輕量化牽引拉桿。

背景技術：

應用于城軌車輛的牽引拉桿組件，其主要結構為牽引桿桿體和金屬橡膠復合的彈性節(jié)點，牽引桿組件通過彈性節(jié)點連接車體和轉(zhuǎn)向架，在車輛運行過程中主要起到連接和傳遞牽引制動載荷作用，并通過彈性節(jié)點達到減振降噪作用。

目前的牽引拉桿，在桿身兩端開有安裝彈性節(jié)點的安裝孔，桿體截面一般采用圓形、長方形和工字型三種結構，由于桿體主要采用高強度鋼材料，質(zhì)量較大，整體顯得比較笨重。

隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展，旅客對城軌車輛的運行速度和車輛的乘坐舒適性提出了更高技術要求，作為有效的解決方法之一，輕量化技術已經(jīng)成為城軌車輛的發(fā)展趨勢。目前實現(xiàn)輕量化的方法主要有三種：1、對車輛零部件進行結構優(yōu)化，減少零部件的體積；2、采用材料替代方式，用各類新型的密度小、強度高的輕量化材料替代原有材料；3、應用先進的成型工藝和表面處理技術，提高材料的強度，從而達到輕量化目標。這3種方法中，以材料替代方式取得輕量化效果最好，產(chǎn)品減重率能達到40%以上。

以塑代鋼是目前輕量化領域應用的發(fā)展趨勢，采用纖維增強塑料制造的支架和桿件，已經(jīng)在各類車輛中有所應用。但如何采用以塑代鋼方法實現(xiàn)牽引拉桿的輕量化，是牽引拉桿產(chǎn)品研發(fā)過程中需要解決的問題。

目前，城軌車輛牽引拉桿的輕量化方法一般為結構優(yōu)化法，或采用高強度鋼替代原有材料，能夠?qū)崿F(xiàn)的產(chǎn)品減重率小于20%，難以達到最終的減重目標。對于以環(huán)繞或模壓工藝成型的高分子復合材料拉桿，其成型工藝復雜，且成型的桿體結構簡單，不能滿足城軌車輛牽引拉桿結構的要求。由于成型工藝的限制，最終成型的產(chǎn)品結構單一，桿件截面一般為圓形或長方形。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種強度高、可批量生產(chǎn)、能減輕車輛運行載荷重量和車輛運行能耗的城軌車輛用輕量化牽引拉桿。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種城軌車輛用輕量化牽引拉桿，包括桿體、兩個金屬安裝圓環(huán)和兩個彈性節(jié)點，所述桿體采用纖維增強塑料成型，兩個所述彈性節(jié)點采用鋼材和橡膠硫化成型，所述桿體的兩端部開設有安裝孔，兩個所述金屬安裝圓環(huán)分別與兩個安裝孔一體成型適配，兩個彈性節(jié)點分別與兩個金屬安裝圓環(huán)過盈配合，所述桿體沿安裝孔外圍開設有多個與安裝孔軸線方向一致的第一鏤空部，桿體在兩安裝孔之間的桿身位置開設有多個與安裝孔軸線方向一致的第二鏤空部。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述桿體的桿身包括沿長度方向橫向布置的用于連接桿體兩端部的腹板，桿體還包括位于兩塊位于腹板外側(cè)的用于連接桿體兩端部的翼板，所述腹板的上下側(cè)設有多條沿長度方向豎向布置的多塊主加強筋，各主加強筋之間以及外側(cè)主加強筋與兩翼板之間形成所述第二鏤空部。

各主加強筋之間以及外側(cè)主加強筋與兩翼板之間設有沿寬度方向豎向布置的多塊輔加強筋。

所述翼板或主加強筋的高度由兩端部向中間位置逐漸減小。

所述翼板與桿體兩端部的連接位置設有過渡圓角。

所述桿體1由塑料基材和增強纖維通過注塑成型制備得到。

所述塑料基材的質(zhì)量百分含量為40%～90%，所述增強纖維的的質(zhì)量百分含量為10%～60%。

所述塑料基材為聚酰胺、聚笨醚、聚碳酸酯、聚甲醛和聚醚醚酮中的一種或幾種混合物；所述增強纖維為玻璃纖維、環(huán)氧樹脂纖維和碳纖維中的一種。

所述桿體的端部包括內(nèi)圓板和設置在內(nèi)圓板外圍的外圍板，所述外圍板與翼板連接，外圍板與內(nèi)圓板之間設有多塊加強肋，各加強肋與各外圍板以及內(nèi)圓板之間形成第一鏤空部。

所述外圍板包括與內(nèi)圓板同心設置并靠近桿體桿身的外圓段，所述外圓段的兩端連接位于內(nèi)圓板兩側(cè)的水平直線段，兩段所述水平直線段端部均連接有斜線段，兩段斜線段之間連接有垂直直線段。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明的城軌車輛用輕量化牽引拉桿，相較于傳統(tǒng)的結構優(yōu)化或用高強度鋼替代原有金屬的輕量化方法，本發(fā)明的牽引拉桿，采用纖維增強塑料成型的桿體和鋼材與橡膠硫化成型的彈性節(jié)點，再配合第一鏤空部和第二鏤空部的去材料方式，使得產(chǎn)品減重率可以達到70%，減輕了車輛運行時轉(zhuǎn)向架的載荷重量，減少了車輛運行能耗。

2、本發(fā)明的城軌車輛用輕量化牽引拉桿，桿體和金屬安裝圓環(huán)采用注塑成型工藝成為一個整體，適用于批量生產(chǎn)，可以通過調(diào)整基體材料和增強纖維的比例，優(yōu)化桿體截面，使桿體滿足安裝尺寸和強度的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明立體分解結構示意圖。

圖2是本發(fā)明桿體與金屬安裝圓環(huán)的裝配圖。

圖3是本發(fā)明中桿體的截面結構示意圖。

圖4是本發(fā)明中桿體端部的俯視結構示意圖。

圖中各標號表示：

1、桿體；11、安裝孔；12、第一鏤空部；13、第二鏤空部；14、腹板；15、翼板；151、過渡圓角；16、主加強筋；17、輔加強筋；18、內(nèi)圓板；19、外圍板；191、外圓段；192、水平直線段；193、斜線段；194、垂直直線段；20、加強肋；2、金屬安裝圓環(huán)；3、彈性節(jié)點。

具體實施方式

以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

圖1至圖4示出了本發(fā)明城軌車輛用輕量化牽引拉桿的第一種實施例，包括桿體1、兩個金屬安裝圓環(huán)2和兩個彈性節(jié)點3，桿體1采用纖維增強塑料成型，兩個彈性節(jié)點3采用高強度鋼成型，桿體1的兩端部開設有安裝孔11，兩個金屬安裝圓環(huán)2分別與兩個安裝孔11一體成型適配，兩個彈性節(jié)點3分別與兩個金屬安裝圓環(huán)2過盈配合，桿體1沿安裝孔11外圍開設有多個與安裝孔11軸線方向一致的第一鏤空部12，桿體1在兩安裝孔11之間的桿身位置開設有多個與安裝孔11軸線方向一致的第二鏤空部13。相較于傳統(tǒng)的結構優(yōu)化或用高強度鋼替代原有金屬的輕量化方法，本發(fā)明的牽引拉桿，采用纖維增強塑料成型的桿體1和鋼材和橡膠硫化成型的彈性節(jié)點3，再配合第一鏤空部12和第二鏤空部13的去材料方式，使得產(chǎn)品減重率可以達到70%，減輕了車輛運行時轉(zhuǎn)向架的載荷重量，減少了車輛運行能耗；本發(fā)明桿體1和金屬安裝圓環(huán)2采用注塑成型工藝成為一個整體，適用于批量生產(chǎn)，可以通過調(diào)整基體材料和增強纖維的比例，優(yōu)化桿體1截面，使桿體滿足安裝尺寸和強度的要求。

本實施例中，桿體1的桿身包括沿長度方向橫向布置的用于連接桿體1兩端部的腹板14，桿體1還包括位于兩塊位于腹板14外側(cè)的用于連接桿體1兩端部的翼板15，腹板14的上下側(cè)設有多條沿長度方向豎向布置的多塊主加強筋16，各主加強筋16之間以及外側(cè)主加強筋16與兩翼板15之間形成第二鏤空部13。該結構中，通過各主加強筋16之間以及外側(cè)主加強筋16與兩翼板15之間形成第二鏤空部13，一方面保證了去材料可行性，實現(xiàn)了產(chǎn)品減重，另一方面主加強筋16可提高桿體1桿身的強度。

本實施例中，各主加強筋16之間以及外側(cè)主加強筋16與兩翼板15之間設有沿寬度方向豎向布置的多塊輔加強筋17。該結構中，各輔加強筋17能進一步提高桿體1桿身的強度。

本實施例中，翼板15或主加強筋16的高度由兩端部向中間位置逐漸減小。這樣設置，一方面能保證兩端部的強度，另一方面還能優(yōu)化牽引拉桿截面形狀。

本實施例中，翼板15與桿體1兩端部的連接位置設有過渡圓角151。這樣設置在保證了高度漸變的同時，又確保了外觀的美觀性。

本實施例中，桿體1的端部包括內(nèi)圓板18和設置在內(nèi)圓板18外圍的外圍板19，外圍板19與翼板15連接，外圍板19與內(nèi)圓板18之間設有多塊加強肋20，各加強肋20與各外圍板19以及內(nèi)圓板18之間形成第一鏤空部12。該結構中，加強肋20與各外圍板19以及內(nèi)圓板18之間形成第一鏤空部12，一方面保證了去材料可行性，實現(xiàn)了產(chǎn)品減重，另一方面加強肋20可提高桿體1端部的強度。

本實施例中，外圍板19包括與內(nèi)圓板18同心設置并靠近桿體1桿身的外圓段191，外圓段191的兩端連接位于內(nèi)圓板18兩側(cè)的水平直線段192，兩段水平直線段192端部均連接有斜線段193，兩段斜線段193之間連接有垂直直線段194。該結構中，通過將外圍板19設置成多段結構，進一步提高了桿體1端部的強度。

在其它實施例中，兩段斜線段193也可采用圓弧段。

本實施例中，桿體1的材料包括50%的基體材料和50%的增強纖維，其中基體材料為聚酰胺，增強纖維為玻璃增強纖維。其制備方法為：將基體材料和增強纖維按質(zhì)量比進行混合，然后注塑成型得到桿體1。將在85℃的熱空氣下經(jīng)過12小時烘干處理后的玻纖增強塑料粒子注射到拉桿體模具中，在注塑過程中實現(xiàn)拉桿體1 及金屬安裝圓環(huán)2 的粘接；玻纖增強塑料粒子在注塑成型時，熔體溫度為285~290℃，模具溫度為100℃，注塑時間為4s，注塑壓力為120MPa，保壓壓力45MPa，保壓時間為40s。

在其他實施例中，基體材料的含量可以為10%~60%；增強纖維的含量可以為40%~90%。基體材料可以為聚酰胺、聚笨醚、聚碳酸酯、聚甲醛和聚醚醚酮中的一種或幾種混合物。增強纖維可以為玻璃纖維、環(huán)氧樹脂纖維或碳纖維。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。