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得益于GFRP玻璃纤维增强材料地板的冷藏厢式车

   日期:2022-05-25     来源:玻纤情报网    浏览:250    
核心提示:当总部位于达拉斯的三一铁路管理
当总部位于达拉斯的三一铁路管理公司(TrinityRail)团队提出将减轻重量的复合材料解决方案应用于其轨道车的想法时,第一个问题是从哪里开始。
 
三一铁路管理公司的首席工程师Kenneth Huck说:“我们调查了四到六个不同的项目,最终确定冷藏厢式车地板是最好的起点。”。
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一开始,这是一个减轻轨道车重量的机会——在符合美国铁路协会(Association of American Railways)的最大车辆总重上限28.6万磅的前提下允许轨道车装载更多货物——产生了广泛的好处。
 
Huck说:“使用复合材料地板,不仅可以减轻重量,而且使用更少量的地板可为我们在车内增加150立方英尺的容积。”此外,GFRP(玻璃纤维增强塑料)地板的强度减少了支撑地板所需的钢底架数量。采用此种材料生产的轨道车比使用传统材料轻约4%,热效率高5%,同时也具有成本效益。
 
 
复合材料应用集团业务发展副总裁Peter hedger说,这也是地板的一大卖点。复合材料应用集团是一家总部位于田纳西州的复合材料开发公司,它将这个项目的合作伙伴聚集在一起,
 
Hedger说:“当三一铁路管理公司完成规模扩张时,它们的成本将与目前的建设成本持平,在不增加任何成本的情况下获得上述所有效益。这确实说明了复合材料发挥了极大的作用,以及供应链的稳健性实现了经济的规模化和自动化,从而降低了成本。”
 
三一铁路管理公司的厢式车主地板设计是基于Wabash National公司开发的技术。这家总部位于印第安纳州拉斐特的商用运输车辆制造商在其冷藏车车身中采用复合材料解决方案方面有着悠久的历史。该公司作为该项目的合同制造商,将其生产 53 英尺长 GFRP 卡车车身的专业知识应用于开发车身 85 英尺长、地板 72 英尺长的轨道车。三一铁路管理公司和Wabash公司与总部位于佛罗里达州的复合材料研发公司Structural Composites密切合作,对设计进行了微调。
 
该设计把GFRP主地板置于轨道车的钢底架和铝制第二地板之间。通过减少铝地板和钢底架之间的接触,FRP材料改善了轨道车的热性能。然而为了确保这一优势,复合材料地板需要考虑各种材料之间的热膨胀差异。解决方案还必须承受施加在地板上的垂直力和纵向力,并将其传递到超过380000磅的轨道车底架上。
 
设计团队从Structural Composites的姊妹公司Compsys Inc.制造的PRISMA®梁着手,梁的特点是在GFRP外壳内夹入高效聚氨酯泡沫芯材,并被模压到由Wolverine Industries制造的摩擦搅拌焊接铝板顶板上。
 
Huck解释说:“我们使用Interplastics 公司的高性能乙烯基酯树脂和标准的E玻璃短切原丝毡,将PRISMA梁铺设在CoCure涂层铝的顶部,然后真空压缩成型这个制件,形成一个整体地板。然后将其翻面,这样当我们把它安装到轨道车上时,铝就在上面了。”这种模内工艺意味着在安装这一层之前不需要进行后期处理,从而节约了地板的安装时间。
 
埋入梁中的钢筋用于将主地板机械地连接到轨道车底架上。由于复合材料解决方案的强度,三一铁路管理公司从底架上取消了 4,500 磅钢材,这部分减轻的重量允许铁路客户在达到规定重量上限之前再添加两吨货物。紧固件和来自3M公司 的专利胶粘剂将轨道车地板的主要层和次要层结合在一起,同时满足不同热膨胀系数所需的伸长率。
 
多层地板设计还有一个独特的功能来调节轨道车内的气流并适应不同的负载。铺设在挤塑的波纹铝第二地板上面的顶层地板上留有许多小孔,这些孔与第二地板中的不对称波纹协同工作。当这些板沿一个方向定向时,排气孔就坐落在波纹中的凹槽上方。这使得 HVAC 回风能够流动并排出新鲜货物中的乙烯,防止其过熟。将地板换到另一个方向上会使通风孔在封闭的波纹上移位,以降低运输冷冻产品的温度。该切换使用Southco快速断开紧固件完成。
 
三一铁路管理公司用叉车模拟试验对更小部分的地板进行了测试,证明该解决方案能够承受25000磅的叉车轴负载。“轨道车的设计使用寿命为 50 年,所以我们用叉车和装载物对其进行了100年到150年的使用寿命测试。”Huck说。
 
该团队还建造了一辆轨道车原型,运往现场进行更广泛的测试,并从客户那里获得反馈。与此同时,三一铁路管理公司产品开发团队正在把从本次设计过程中吸取的经验教训应用到下一个基于复合材料开发的轨道车解决方案中。Huck说:“我不能详细介绍这个方案,但我们希望将复合材料持续应用到铁路行业中。”
 
与使用传统材料的地板相比,三一铁路管理公司采用GFRP地板的85英尺长新冷藏车的重量减轻了约25%。
 
 
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