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碳纖維復合材料在列車上的應用優(yōu)勢

文章出處:網絡責任編輯:網站編輯人氣:發(fā)表時間:2017-12-28【

  輕量化是最大化減少列車運行能耗的一項關鍵技術。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維手機殼外柔內剛”,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。由金屬制造的軌道列車,雖車體強度高,但質量大、能耗高。以C20FICAS不銹鋼(不銹耐酸鋼)地鐵列車為例,其運行15萬km約消耗540000 GJ能量,按其中的5%用于克服車體的承載結構質量計算,如列車質量能最大化減少30%,則可節(jié)能27000GJ×30%=8100 GJ。

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    碳纖維復合材料(Material)是新一代高速軌道列車車體選材的重點(zhòng diǎn),它不僅可使軌道列車車體輕量化,還可改進高速運行性能、降低能耗、減輕環(huán)境污染、增強安全性。碳纖維復合材料此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產品和技術,保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。當前,CFRP在軌道車輛領域的應用趨勢:從車箱內飾、車內設備(shèbèi)等非承載結構零件向車體、構架等承載構件擴展;從裙板、導流罩等零部件向頂蓋、司機室、整車車體等大型結構發(fā)展;以金屬與復合材料(Material)混雜結構為主,大幅提高碳纖維復合材料用量。 123456
    一節(jié)地鐵列車中間車輛各部分質量比,其中車體車身約占36%、車載設備(shèbèi)約占29%、內部裝修飾品約占16% 。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。由于車載設備(shèbèi)幾乎沒有減重空間,因此,車體車身和內部裝修飾品就成為了輕量化的重點(zhòng diǎn)對象。2000年,法國國營鐵路采用碳纖維復合材料(Material)研制出雙層TGV型掛車。韓國鐵道科學研究院以此為基礎,研制出運行速度為180 km/h的TTX型擺式列車車體,其采用不銹鋼(不銹耐酸鋼)增強骨架,側墻體和頂蓋采用鋁蜂窩夾芯,蒙皮采用CFRP構成的三明治結構,這樣車體外殼總質量比鋁合金結構降低了40%,且車體強度、疲勞強度、防火安全性、動態(tài)特性等性能良好,已于2010年投人商業(yè)化運營。
 
    2011年,韓國鐵道科學研究院研制出CFRP地鐵轉向架構架,其質量為635 kg,比鋼質構架的質量最大化減少約30%。由日本鐵道綜合技術研究所與東日本客運鐵道聯(lián)合研制的CFRP高速列車車頂,每節(jié)車箱質量最大化減少300一500 kg,, 2014年9月,日本川崎重工研制的CFRP構架邊梁,其質量比金屬梁最大化減少約40%。
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    由此可見列車輕量化的優(yōu)勢,以碳纖維為主的高性能纖維增強復合材料(Material)改性研發(fā)及軌道交通、汽車工業(yè)、航空軍工、機器人、醫(yī)療器械等先進裝備零部件開發(fā)制造的民營科技公司。擁有一支技術過硬、創(chuàng)新高效、經驗豐富的纖維增強復合材料(Material)技術開發(fā)團隊,并于年初受邀入駐市國家級科技公司孵化器,受政府重點(zhòng diǎn)扶植。碳纖維軌道交通零件

 
 

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