一种轨道车辆污物箱及其制备方法与流程

本发明属于轨道车辆领域，尤其涉及一种轨道车辆附属零部件及其制备方法。

背景技术：

1、污物箱作为列车集便系统的重要部件之一，其通过吊梁或吊耳形式悬挂于车厢底部。现有的污物箱箱体及骨架一般采用不锈钢材质，由于污物箱容量大，造成箱体质量重，不利于车厢轻量化。同时，由于不锈钢材质导热快，传统不锈钢污物箱需要在箱体外再额外设置保温层，增加了箱体零件数量，且占用了车辆底部空间。此外，为了防止箱体内部结冰，通常会箱体外底部局部设置加热管，该种方式在低温环境下容易出现加热不均，热量容易散失的现象。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种重量轻、结构功能一体化程度高的轨道车辆污物箱及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

2、一种轨道车辆污物箱，包括上箱体和底板，所述上箱体和底板均为泡沫夹芯结构，所述上箱体胶粘设于所述底板上，所述泡沫夹芯结构包括芯层以及通过胶膜层胶粘设于所述芯层内外侧的内蒙皮层和外蒙皮层，所述芯层包括骨架和泡沫层，所述泡沫层设于所述骨架和所述胶膜层围成的空间中。

3、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述上箱体一体成型而得，所述上箱体的顶部向下凹陷形成一上大下小的类梯形凹槽，使所述上箱体呈现两边高中间低的布局方式，位于所述上箱体内的所述骨架由多根交错布置的铝合金方管组合而成，且所述上箱体两侧的铝合金方管的布置密度大于所述上箱体中部的铝合金方管的布置密度。

4、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述底板内的所述骨架由多根交错布置的铝合金方管组合而成，且所述底板的铝合金方管的布置密度大于所述底板两侧的铝合金方管的布置密度。

5、本发明的轨道车辆污物箱作为承载容器，其刚性、振动模态、列车加减速液体对箱体冲击也是有一定要求，本发明的结构模型通过多次计算优化，确定上箱体的结构形式，骨架的布置方式，金属安装座装配形式及位置，确保刚性、模态满足设计要求。同时，本发明的轨道车辆污物箱作为液体容器，密封性作为其最关键的设计要点之一，本发明的上箱体采用一体成型，保证其整体性。

6、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述骨架与所述泡沫层的厚度相同，且均为15-20mm。

7、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述内蒙皮层和外蒙皮层均为厚度为2-3mm的玻璃钢蒙皮层。

8、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述底板的内蒙皮层中预埋设有加热组件，所述加热组件为加热电阻丝或加热带。若将加热组件设置在芯层和蒙皮层中间，泡沫夹芯结构中剥离强度最弱的位置就是在不同种类材料之间粘接结合处，若将加热组件设置在此处，势必会降低层间结合强度，本发明的加热组件预埋设置在内蒙皮层中间，离箱内液体更近，且分布在同种材料中间，确保各层之间粘接强度。

9、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述上箱体和底板相接处设有用于增强所述上箱体和底板连接强度的l型玻璃钢补强层。通过设置补强层，起双重保护作用，避免箱体内的液体在粘接处的渗漏风险，保证粘接处连接强度。

10、上述轨道车辆污物箱中，优选的，所述轨道车辆污物箱还包括金属安装座，所述金属安装座至少设有两组，每组所述金属安装座包括一对相对设置的u型架，所述u型架通过其u型开口从所述轨道车辆污物箱的侧面卡设于所述轨道车辆污物箱的两侧。本发明通过金属安装座，可承载整个箱体质量，并将其固定安装在车厢底部。

11、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的轨道车辆污物箱的制备方法，包括以下步骤：

12、s1：分别在随形工装上将所述上箱体和底板的骨架焊接成整体；将所述泡沫层分割成与所述骨架相匹配的小块，将所述泡沫层与所述骨架组合，分别得到所述上箱体的芯层和所述底板的芯层；

13、s2：在所述上箱体的成型模具上，按照由内到外顺序依次铺贴用于成型所述内蒙皮层的预浸料、胶膜层、所述上箱体的芯层、胶膜层和用于成型所述外蒙皮层的预浸料，随后通过热压工艺成型，成型后得到所述上箱体；

14、s3：在所述底板的成型模具上，按照由内到外顺序依次铺贴用于成型所述内蒙皮层的预浸料、胶膜层、所述底板的芯层、胶膜层和用于成型所述外蒙皮层的预浸料，随后通过热压工艺成型，成型后得到所述底板；

15、s4：将所述上箱体和所述底板粘接，然后在所述上箱体和所述底板的搭接处铺贴预浸料进行补强，固化，即得到所述轨道车辆污物箱。

16、更具体的，上述的轨道车辆污物箱的制备方法，可包括以下步骤：

17、s1：骨架整体焊接：分别在随形工装上将上箱体和底板的铝型材骨架焊接成一个整体(如图2所示)，确保尺寸满足要求。

18、s2：裁切泡沫板：按尺寸要求在裁切机上将泡沫板分割成相应的小块。

19、s3：成型上箱体：在模具上按照上箱体由内到外顺序依次铺贴预浸料(如玻璃钢预浸料)-胶膜-骨架(如铝合金方管骨架)/泡沫层(如酚醛泡沫)-胶膜(如中温固化环氧胶膜)-预浸料(玻璃钢预浸料)，其中预浸料铺贴厚度为2-3mm，骨架与泡沫层厚度一致，为15-20mm，骨架在夹芯板内部呈“井”字型分布，骨架与泡沫层示意如图3所示，上箱体及底板铺贴如图4所示，随后通过热压工艺成型，成型后在相应的位置进行机械加工，预留管道进出口。

20、s4：成型底板：在模具上按照箱体底板由下至上依次铺贴预浸料-胶膜-骨架/泡沫层-胶膜-预浸料-加热组件(电阻加热丝或者加热带)-预浸料，随后通过热压工艺成型，加热组件导线从底板侧边接出，工作时与车上电源相连，加热组件如图5所示。

21、s5：上箱体与底板粘接：在分型面处进行粘接，搭接处铺贴预浸料(如纤维预浸料，可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或者其他纤维)进行补强，随后二次固化。粘接示意如图6所示，此种粘接形式具有两道密封，双重保护，避免箱体内的液体在粘接处的渗漏风险，保证粘接处连接强度。

22、s6：整体装配：金属安装座呈u型结构，如图7所示，将污物箱箱体和金属安装座按要求进行粘接装配。

23、本发明的轨道车辆污物箱的上箱体与底板分别成型，采用泡沫夹芯结构，成型完之后再粘接成一个整体，其主要作用是装载车厢内产生的污水、废水。该轨道车辆污物箱至少具有以下优势：1、轻质高强。目前，轨道车辆用的污物箱材质为不锈钢，其质量重，在动车组整车提出轻量化的需求下，对车厢各零部件减重提出了新的要求。以某型动车组污物箱为例，该车污物箱材质为2.5mm不锈钢，质量达到了240kg，本发明的复合材料污物箱结构，上箱体和底板采用“三明治”结构的泡沫夹芯结构，轻量化率达到了40％以上。同时，泡沫夹芯结构内置金属骨架选用的铝合金方管，其厚度与泡沫厚度一致，分布在泡沫夹芯结构内，可确保箱体整体刚度，通过有限元分析计算，强度满足要求，整体刚度大于不锈钢箱体刚度。此外，将金属骨架设置在箱体的泡沫夹芯结构内部，与箱体一体成型，进一步降低了箱体重量，在保证箱体容积不变的情况下，金属骨架内置有利于减小箱体外部整体尺寸，节约车厢底部安装空间。2、不需要额外的保温层。传统不锈钢污物箱需要在箱体外设置保温层，防止环境温度较低时，箱体内废水快速冷冻凝固。本发明的箱体采用泡沫夹心结构，泡沫导热系数低，在箱体外不需要再设置保温材料，实现结构功能一体化，优化了污物箱零部件，安装更加简便。3、不需要防腐层。本发明的内蒙皮为玻璃钢内蒙皮，其与废水直接接触，由于其本身具有耐酸防腐特性，箱体内蒙皮不需要再做防腐处理。4、加热效果好。本发明的底板上的内蒙皮内含有加热组件，当环境温度较低时，加热组件通电后温度升高，可防止箱内液体冷冻凝固；本发明采用的加热组件，将底部加热功能集成到底板的内蒙皮中，加热组件与箱体集成，加热均匀，产品集成度更高，实现结构功能一体化，在极寒地区或者环境温度较低时，直接对箱体内液体进行加热，同时外侧泡沫层起到隔热作用，热量损失少。

24、与现有技术相比，本发明的优点在于：

25、本发明的轨道车辆污物箱的上箱体和底板主体材质为内置骨架的泡沫夹芯结构，具有轻质高强的特点，自重轻，强度满足要求，整体刚度大于不锈钢箱体刚度。且泡沫夹芯结构的导热系数低，在箱体外不需要再设置保温材料，实现结构功能一体化，优化了污物箱零部件，安装更加简便。