CN103010322A - 一种组合式半挂车车体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式半挂车车体，所述车体包括车板和位于车板正下方的板式承重部件，所述车板和承重部件分别为两块以上的纤维增强复合板通过插接槽插接以及树脂粘结组合而成。本发明还涉及了所述半挂车车体的制造方法。本发明所述组合式半挂车车体，可以由多部分轻量化的纤维增强复合板拼接组合而成，结构组成简单，本发明所述的制造方法工艺简单，生产效率高，部件强度高，连接部分使用胶结和机械连接双重作用，不易剥离，采用纯复合材料制得车体，强量化效果明显，适用于多种车型的轻量化改造。

Description

一种组合式半挂车车体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种半挂车车体及其制造方法，具体涉及一种轻量化、组合式半挂车车体及其制造方。

背景技术

随着石油能源的日益紧张以及国家对节能减排的重视程度越来越大，国内外汽车厂商兴起了汽车轻量化的研究。复合材料是一种质量轻，强度大，耐疲劳性好的先进材料，其中碳纤维增强复合材料密度仅为钢铁的1/4，强度却为钢铁的两倍以上，成为汽车轻量化中替代钢铁的理想材料。专利CN1178813C车辆底架及制造车辆底架的纵梁的方法，采用热塑性复合材料，使用连续压力成型，手糊成型，拉绕成型，缠绕成型等多种工艺，将制得的热塑性复合材料部件通过熔接的方法连接起来。德国clean mould公司采用热塑性树脂低聚物CBT，通过RTM工艺浸润玻璃纤维布，整体固化制得承载式半挂车车体，成型简单。

发明内容

本发明的目的是为克服现有轻量化半挂车车体组装复杂、成型工艺繁琐的缺陷，提供一种组合式半挂车车体。

所述车体包括车板和位于车板正下方的板式承重部件，所述车板和承重部件分别由两块以上的纤维增强复合板通过插接槽插接以及树脂粘结组合而成。

确定本发明所述承重部件的高度时，可先利用有限元分析软件分析同等载重量的钢制车体，得出应力应变云图，再根据承重部件材质的性能，依据钢制车体的应力应变云图反推确定承重壳体的高度。

所述插接槽为倒锥形、锯齿形、直方形中的一种或多种。

所述承重部件为长方体结构，靠近车头的一端为了配合车头的结构可设计成多种结构，如常见的鹅颈式，或斜面结构。

上述纤维增强复合板由纤维及树脂基体组成；所述树脂基体为热固性树脂或热塑性树脂；所述纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，优选碳纤维或玻璃纤维。

所述的树脂基体为热固性树脂或热塑性树脂；所述热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺乙烯基树脂或酚醛树脂，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、PET、PBT、聚甲基丙烯酸甲酯或ABS。

所述纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维中的一种或多种，优选碳纤维或芳纶纤维。

所述车板和承重部件内部垂直于车身方向均匀分布有加强筋。

所述加强筋为纤维增强复合材料通过拉挤成型工艺形成的条状或管状结构，其截面为“工”形、“X”形、矩形、圆形中的一种或多种。

所述加强筋通过卡接或螺栓连接固定在车板或承重部件内部。

所述车体外部还包括有纤维加强层，纤维加强层可以完全覆盖车体外部，也可以局部覆盖在车体上组合板接触的部分、需要承重较大的部位或冲击、磨损严重的部位。

本发明还提供了上述技术方案中任一项所述半挂车车体的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过拉挤成型工艺制得带有插接槽的纤维增强复合板材；

(2)将所述纤维增强复合板材插接组合分别形成车板和承重部件，所述插接部位再用树脂胶进行粘接；

(3)将成型的车板和承重部件插接组合形成车体，所述插接部位再用树脂胶进行粘接。

步骤(1)采用拉挤工艺生产板材，根据模具的不同，所述板材的内部结构可以是多样的，可以为实心板材，也可以如图2所示，通过设计模具的形状，制备出截面为均匀的网格形的空心板材。为了增加横向强度，还可以在拉挤工程中运用环向缠绕工序或纤维布共拉挤工艺。所述环向缠绕工序或纤维布共拉挤工艺均为本领域常见技术。

步骤(2)和(3)所述的高分子树脂为AB双组分环氧树脂胶或聚氨酯胶。

所述步骤(1)还包括：在所述纤维增强复合板的侧面打孔用以设置加强筋，侧孔用于设置加强筋。

所述加强筋在所述步骤(1)、(2)或(3)之后设置，设置方法为：将加强筋通过所述侧孔贯穿于所述复合板内部，并通过卡接或螺栓连接的方式将其固定。加强筋可以在板材成型后即设置，也可以在板材组装后设置，优选在车体组装完成后设置，不仅能起到内部补强的作用，还可以加强各块板材之间连接的牢固性。

上述制备方法中所述步骤(3)还包括：在成型后车体的外层全部或部分铺设纤维，然后注入树脂基体，固化后形成纤维加强层。

本发明所述组合式半挂车车体，可以由多部分轻量化的纤维增强复合板拼接组合而成，结构组成简单，车体重量能大幅度降低，相对于传统半挂车车体，减重可达50％以上。本发明所述的制备方法工艺简单，生产效率高，部件强度高，连接部分使用胶结和机械连接双重作用，不易剥离，采用纯复合材料制得车体，强量化效果明显，适用于多种车型的轻量化改造。

附图说明

图1是垂直于所述车体方向的截面示意图，其中板材为实心纤维增强复合材料板；

图2是垂直于所述车体方向的截面示意图，其中板材为中空的格状纤维增强复合材料板；

图3是图2所述车体组合前各部分板材的截面示意图；

图4a是圆管形加强筋的结构示意图，图4b是条形加强筋的结构示意图；

图5是沿车体方向的截面示意图；

图中：1、车板；2、承重部件；3、加强筋；4、锥形卡具。11、12、13、形成车板的板材；21、22、形成承重部件的板材。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

以13.6米长、2.6米宽的常见平板半挂车类型为例，如图2和3所示，车板1由三部分板材组成，承重部件2由两部分板材组成。车体制造过程如下：

(1)采用拉挤工艺生产出约1米宽、带有直方型插槽板材，板材部件的厚度约为15mm，承重部件的厚度约为30mm，切割成五块长13.6米的底板板材11、12、13和承重部件板材21、22；其中，承重部件板材21、22靠近车头的一端为适应车头结构切割成斜面状。组成底板边缘的板材11和13，靠近边缘部分的厚度依次减薄。

(2)在所述板材的侧面打孔，用于后期穿接加强筋3。然后再采用拉挤工艺生产出作为加强筋的纤维增强复合材料圆管3。上述纤维增强复合材料中的增强纤维为欧文斯科宁SE1500玻璃纤维长丝以及玻璃纤维布，树脂为无锡树脂厂WSR 9804型环氧树脂。

(3)将板材部件11，12和13的直方型插槽粘接在一起，形成车板1，再将承重部件板材21和22的直方型插槽粘接在一起，形成承重部件2，最后再将车板1和承重部件2插接在一起。

(4)在车体的所有插接部位涂覆AB组分环氧胶(双组份环氧树脂AB胶)形成车体。

(5)将圆管3穿过车板1和承重部件2侧孔，圆管两端开有螺纹，并用螺帽紧固，对车板1和承重部件2进行内部补强，如图4a所示。

(6)在车体边缘尤其是车板两侧、车体端部手工铺设预浸环氧树脂的碳纤维布，进行外围补强，待环氧树脂固化后制得组合式半挂车车体，其沿车身方向的截面图如图5所示。

重量为同型号的传统半挂车重量的50％。

实施例2

以13.6米长、2.6米宽的常见平板半挂车类型为例，如图2和3所示，车板1由三部分板材组成，承重部件2由两部分板材组成。车体制造过程如下：

(1)采用拉挤工艺生产出约1米宽、带有直方型插槽板材，板材部件的厚度约为15mm，承重部件的厚度约为25mm，切割成五块长13.6米的底板板材11、12、13和承重部件板材21、22；其中，承重部件板材21、22靠近车头的一端为适应车头结构切割成斜面状。组成底板边缘的板材11和13，靠近边缘部分的厚度依次减薄。

(2)在所述板材的侧面打孔，用于后期穿接加强筋3。然后再采用拉挤工艺生产出条状纤维增强复合材料作为加强筋3。上述纤维增强复合材料中的增强纤维为蓝星24K碳纤维长丝以及碳纤维布，树脂为无锡树脂厂WSR 9804型环氧树脂。

(3)将板材部件11，12和13的直方型插槽粘接在一起，形成车板1，再将承重部件板材21和22的直方型插槽粘接在一起，形成承重部件2，最后再将车板1和承重部件2插接在一起。

(4)在车体的所有插接部位涂覆AB组分环氧胶形成车体。

(5)将加强筋3穿过车板1和承重部件2侧孔，两端通过锥形卡具4紧固，对车板1和承重部件2进行内部补强，如图4b所示。

(6)在车体外表面手工铺设预浸环氧树脂的碳纤维布，进行外围补强，待环氧树脂固化后制得组合式半挂车车体，其沿车身方向的截面图如图5所示。

重量为同型号的传统半挂车重量的40％。

虽然上文中已经用一般性说明、具体实施方式及实验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种组合式半挂车车体，其特征在于，所述车体包括车板(1)和位于车板正下方的板式承重部件(2)，所述车板(1)和承重部件(2)分别由两块以上的纤维增强复合板通过插接槽插接以及树脂粘结组合而成。

2.根据权利要求1所述的车体，其特征在于，所述插接槽为倒锥形、锯齿形、直方形中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的车体，其特征在于，所述纤维增强复合板由纤维及树脂基体组成；所述树脂基体为热固性树脂或热塑性树脂；所述纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，优选碳纤维或玻璃纤维。

4.根据权利要求3所述的车体，其特征在于，所述热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺乙烯基树脂或酚醛树脂，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、PET、PBT、聚甲基丙烯酸甲酯或ABS；所述纤维的纤维形式为纤维长丝或纤维布。

5.根据权利要求1所述的车体，其特征在于，所述车板和承重部件内部沿车体宽度方向均匀分布有加强筋，所述相邻加强筋的间隔为100～1000mm；所述加强筋为纤维增强复合材料通过拉挤成型工艺形成的条状或管状结构，其截面为“工”形、“X”形、矩形、圆形中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的车体，其特征在于，所述加强筋通过卡接或螺栓连接固定在车板或承重部件内部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的车体，其特征在于，所述车体的外表面全部或局部还设置有纤维加强层。

8.权利要求1-7任一项所述半挂车车体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过拉挤成型工艺制得带有插接槽的纤维增强复合板材；

(2)将所述纤维增强复合板材插接组合分别形成车板和承重部件，所述插接部位再用AB双组分环氧树脂胶或聚氨酯胶进行粘接；

(3)将成型的车板和承重部件插接组合形成车体，所述插接部位再用树脂胶进行粘接。

9.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括：在所述纤维增强复合板的侧面打孔用以设置加强筋；所述加强筋在所述步骤(1)、(2)或(3)之后设置，设置方法为：将加强筋通过所述侧孔贯穿于所述复合板内部，并通过卡接或螺栓连接的方式将其固定。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法最后还包括：在成型后车体的外表面的全部或局部铺设纤维，然后注入树脂基体，固化后形成纤维加强层。

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