本發(fā)明涉及機車設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種車體底架結(jié)構(gòu)及具有其的列車。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，車輛主要為不銹鋼底架和鋁合金底架兩種單一材料的結(jié)構(gòu)，不銹鋼底架結(jié)構(gòu)主要為板材焊接連接，造成車輛底架板材數(shù)量多，焊接變形量大，使得列車整體重量大。鋁合金底架主要為鋁型材和鋁板焊接組成，造成車輛底架組成部件少，由于型材研發(fā)費用高，鋁合金焊接難度大，使得采用主要為鋁型材和鋁板焊接的車輛底架組裝困難成本高等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種車體底架結(jié)構(gòu)及具有其的列車，以解決現(xiàn)有技術(shù)中車體底架焊接難度大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種車體底架結(jié)構(gòu)，包括：底架本體，底架本體包括邊梁和枕梁，枕梁與邊梁相連接；端部底架，與底架本體相連接，端部底架包括鋁合金擠壓型材和板材。

進一步地，端部底架包括：車鉤箱，與端部底架相連接并位于端部底架的底部。

進一步地，端部底架還包括：插接件，與端部底架相連接，車鉤箱通過插接件連接固定。

進一步地，車體底架結(jié)構(gòu)還包括：地板，分別與底架本體和端部底架相連接，地板與端部底架焊接，地板與底架本體相鉚接。

進一步地，地板為鋁合金地板。

進一步地，端部底架與底架本體相鉚接。

進一步地，邊梁與枕梁相鉚接。

進一步地，邊梁包括：第一邊梁和第二邊梁，第一邊梁與第二邊梁相對設(shè)置并具有距離，枕梁位于第一邊梁與第二邊梁之間，枕梁的一端與第一邊梁相連接，枕梁的另一端與第二邊梁相連接。

進一步地，枕梁為多個，多個枕梁沿第一邊梁和第二邊梁的長度方式間隔設(shè)置。

進一步地，邊梁和/或枕梁由不銹鋼材料制成。

進一步地，車鉤箱為鋁合金車鉤箱。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種列車，包括車體底架結(jié)構(gòu)，車體底架結(jié)構(gòu)為上述的車體底架結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，車體底架結(jié)構(gòu)包括底架本體和端部底架。底架本體包括邊梁和枕梁，枕梁與邊梁相連接。端部底架與底架本體相連接，端部底架包括鋁合金擠壓型材和板材。采用多種型材的車體底架結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低了車體底架結(jié)構(gòu)的焊接難度，提高了車體底架結(jié)構(gòu)的強度。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的車體底架結(jié)構(gòu)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖2示出了圖1中的車體底架結(jié)構(gòu)的實施例的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、邊梁；11、第一邊梁；12、第二邊梁；20、枕梁；30、端部底架；31、車鉤箱；40、地板。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本申請的示例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應(yīng)當被解釋為只限于這里所闡述的實施方式。應(yīng)當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構(gòu)思充分傳達給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，有可能擴大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

結(jié)合圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種車體底架結(jié)構(gòu)。

具體地，該車體底架結(jié)構(gòu)包括底架本體和端部底架30。底架本體包括邊梁10和枕梁20，枕梁20與邊梁10相連接。端部底架30與底架本體相連接，端部底架30包括鋁合金擠壓型材和板材。

在本實施例中，采用多種型材的車體底架結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低了車體底架結(jié)構(gòu)的焊接難度，提高了車體底架結(jié)構(gòu)的強度。

其中，端部底架30包括車鉤箱31。車鉤箱31與端部底架30相連接并位于端部底架30的底部。這樣設(shè)置使得在對車鉤箱31進行操作時更加方便。

為了增加車鉤箱31的穩(wěn)定性，端部底架30還包括插接件。插接件與端部底架30相連接，車鉤箱31通過插接件連接固定。

車體底架結(jié)構(gòu)還包括地板40。地板40分別與底架本體和端部底架30相連接，地板40與端部底架30焊接，地板40與底架本體相鉚接。這樣設(shè)置使得地板40在進行與端部底架30和底架本體連接的過程中不會發(fā)生變形，同時降低了地板40的連接難度。

為了進一步地降低地板40的連接難度，將端部底架30與底架本體相鉚接。

為了增加底架本體的連接強度，將邊梁10與枕梁20相鉚接。

其中，邊梁10包括第一邊梁11和第二邊梁12。第一邊梁11與第二邊梁12相對設(shè)置并具有距離，枕梁20位于第一邊梁11與第二邊梁12之間，枕梁20的一端與第一邊梁11相連接，枕梁20的另一端與第二邊梁12相連接。這樣設(shè)置能夠增加整個底架本體的連接強度。

優(yōu)選地，為了使得底架本體具有更好的穩(wěn)定性和連接強度，以及使得底板能夠很好的設(shè)置在底架本體上，將枕梁20設(shè)置成多個，多個枕梁20沿第一邊梁11和第二邊梁12的長度方式間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，為了進一步提高底架本體的剛度，邊梁10和枕梁20由不銹鋼材料制成。

上述實施例中的車體底架結(jié)構(gòu)還可以用于列車設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，即根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種列車。該列車包括車體底架結(jié)構(gòu)，車體底架結(jié)構(gòu)為上述實施例中的車體底架結(jié)構(gòu)。車體底架結(jié)構(gòu)包括底架本體和端部底架30。底架本體包括邊梁10和枕梁20，枕梁20與邊梁10相連接。端部底架30與底架本體相連接，端部底架30包括鋁合金擠壓型材和板材。采用多種型材的車體底架結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低了車體底架結(jié)構(gòu)的焊接難度，提高了車體底架結(jié)構(gòu)的強度。

車體底架結(jié)構(gòu)包括不銹鋼枕梁、不銹鋼邊梁、鋁合金地板、鋁合金車鉤箱，鋁合金端部底架等部件。其中鋁合金地板、端部底架、車鉤箱采用鋁合金擠壓型材和板材焊接。不銹鋼枕梁與不銹鋼邊梁、鋁合金地板通過鉚接連接在一起，不銹鋼邊梁和鋁合金端部底架采用鉚接連接方式。

鋼鋁復(fù)合車體底架結(jié)構(gòu)，取長補短。綜合了鋁合金材料的低密度、可擠壓型材和不銹鋼材料的強度高，使得該車體底架結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟性好的特點。

地板和端部底架為鋁型材拼接，底架結(jié)構(gòu)減重效果明顯，實現(xiàn)輕量化設(shè)計。該車體底架結(jié)構(gòu)連接方式有焊接和鉚接兩種，大大降低了焊接量，底架變形量小，結(jié)構(gòu)強度好。

不銹鋼枕梁與不銹鋼邊梁、鋁合金地板、鋁合金端部底架采用鉚接連接方式，取消了原來的焊接連接方式，其連接結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，工藝可行性高。

具體地，該列車還包括門板結(jié)構(gòu)，該門板結(jié)構(gòu)有碳纖維材料制成。其中，碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95％以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)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。

碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。

碳纖維是一種的力學性能優(yōu)異的新材料。碳纖維拉伸強度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于炭化處理的溫度。一般經(jīng)過高溫3000℃石墨化處理，密度可達2.0克每立方厘。再加上它的重量很輕，它的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強度是鐵的20倍。碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其它纖維不同，它有各向異性的特點。碳纖維的比熱容一般為7.12。熱導(dǎo)率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負值(0.72到0.90)，而垂直于纖維方向是正值(32到22)。碳纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān)，在25℃時，高模量為775，高強度碳纖維為每厘米1500。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖維在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點，可以稱為新材料之王。

碳纖維的化學性質(zhì)與碳相識，它除能被強氧化劑氧化外，對一般堿性是惰性的。在空氣中溫度高于400℃時則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO與CO₂。碳纖維對一般的有機溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問題。有學者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強堿氫氧化鈉溶液中，時間已過去30多年，它仍保持纖維形態(tài)。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發(fā)生氧化，碳纖維的電動勢為正值，而鋁合金的電動勢為負值。當碳纖維復(fù)合材料與鋁合金組合應(yīng)用時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。

碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度，碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼；因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000兆帕以上，而A3鋼的比強度僅為59兆帕左右，其比模量也比鋼高。與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量(指表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量)是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖維環(huán)氧樹脂層壓板的試驗表明，隨著孔隙率的增加，強度和模量均下降?？紫堵蕦娱g剪切強度、彎曲強度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。

碳纖維還具有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數(shù))，一般僅約為19克，拉力高達300kg每微米。幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能，因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴格要求的領(lǐng)域。在不接觸空氣和氧化劑時，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500℃時強度才開始下降，而且溫度越高，纖維強度越大。碳纖維的徑向強度不如軸向強度，因而碳纖維忌徑向強力(即不能打結(jié))而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。

有關(guān)PAN基碳纖維的制備：

聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是：雜質(zhì)、缺陷少；細度均勻，并越細越好；強度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80％；熱轉(zhuǎn)化性能好。

生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體(丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂(分子量高于6到8萬)，然后樹脂經(jīng)溶劑(硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等)溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干濕法進行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進行低溫熱處理，即預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮氣中進行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。

由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預(yù)氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。

第一、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要采用濕法紡絲制得，瀝青和酚醛原絲則采用熔體紡絲制得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需采用高純度、高強度和質(zhì)量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預(yù)處理成中間相、預(yù)中間相(苯可溶各向異性瀝青)和潛在中間相(喹啉可溶各向異性瀝青)等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含堿金屬離子。

第二、預(yù)氧化(聚丙烯腈纖維200到300℃)、不融化(瀝青200到400℃)或熱處理(粘膠纖維240℃)，以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。

第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。

第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。

第五、表面處理，進行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學活性，以增大對樹脂的親和性。

第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結(jié)構(gòu)。

要想得到質(zhì)量好碳纖維，需要注意一下技術(shù)要點：

(1)實現(xiàn)原絲高純化、高強化、致密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務(wù)。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始。原絲質(zhì)量既決定了碳纖維的性質(zhì)，又制約其生產(chǎn)成本。優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件。

(2)雜質(zhì)缺陷最少化，這是提高碳纖維拉伸強度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說，提高強度的過程實質(zhì)上就是減少、減小缺陷的過程。

(3)在預(yù)氧化過程中，保證均質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時間。這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。

(4)研究高溫技術(shù)和高溫設(shè)備以及相關(guān)的重要構(gòu)件。高溫炭化溫度一般在1300到1800℃，石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的溫度下操作，既要連續(xù)運行、又要提高設(shè)備的使用壽命，所以研究新一代高溫技術(shù)和高溫設(shè)備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護、無氧狀態(tài)下進行的微波、等離子和感應(yīng)加熱等技術(shù)。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

鋁合金車鉤箱采用鋁合金擠壓型材焊接組成，通過插接方式焊接在端部底架上，承載力大，強度高，力的傳遞性好。取消了牽引梁和枕梁的直接連接方式，避免了枕梁處的應(yīng)力集中，受力傳導(dǎo)性好，整個底架結(jié)構(gòu)的強度好。

鋁合金地板組成是由多塊通長的鋁型材地板通過焊接拼接而成、端部底架采用鋁合金擠壓型材和板材焊接而成，形成一個近似小框架結(jié)構(gòu)，鋁合金車鉤箱，通過插接形式焊接到端部底架上，即小框架結(jié)構(gòu)中具有與車鉤箱配合的插接件，車鉤箱先與插接件配合連接，之后焊接固定，成為端部底架組成的一部分。鋁合金地板和端部底架通過焊接連接，不銹鋼枕梁分別與不銹鋼邊梁、鋁合金地板采用鉚接連接方式。不銹鋼邊梁與端部底架通過鉚接連接在一體，最終形成一個底架框架的形式。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。