阅读说明：本技术 一种竹缠绕客车车厢及其制备方法 (Bamboo-wound carriage of passenger car and preparation method thereof ) 是由 叶柃 张淑娴 高国军 姜夏云 赵柱石 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种竹缠绕客车车厢,包括车厢主体、前围和后围,车厢主体由竹篾帘在施加流动树脂后,从内至外依次缠绕多层成型而得；车厢主体上设有多个窗户孔,窗户孔处安装有舷窗；前围和后围分别安装在车厢主体的前端和后端,且均为通过将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺,并在施加流动树脂后执行多层加热压制成型而得。本发明通过综合考虑竹缠绕客车车厢自身结构及应用特点,相应对其结构以及关键结构成型参数等多个方面做出针对性设计,即便在车厢需要开多个窗户孔的情况下,仍可以使得车厢具有较高的结构强度,可有效减小对车厢主体的结构破坏,并具备密封性和稳定性好,以及还具有保温抗震隔音等增加乘坐舒适性的功能。(The invention discloses a bamboo-wound carriage of a passenger car, which comprises a carriage main body, a front wall and a rear wall, wherein the carriage main body is formed by sequentially winding a plurality of layers from inside to outside after a bamboo skin curtain applies flowing resin; a plurality of window holes are formed in the carriage main body, and portholes are formed in the window holes; the front wall and the rear wall are respectively installed at the front end and the rear end of the carriage main body and are all obtained by tiling the annular bamboo skin curtain and the axial bamboo skin curtain in a staggered manner, and performing multi-layer heating pressing molding after applying flowing resin. According to the invention, through comprehensively considering the self structure and application characteristics of the carriage of the passenger car wound by bamboo, the specific design is made on the structure, key structure forming parameters and other aspects, even under the condition that the carriage needs to be provided with a plurality of window holes, the carriage still has higher structural strength, the structural damage to the carriage main body can be effectively reduced, the sealing property and the stability are good, and the functions of heat preservation, shock resistance, sound insulation and the like are also provided for improving the riding comfort.)

一种竹缠绕客车车厢及其制备方法

技术领域

本发明属于客车领域，更具体地，涉及一种客车车厢及其制备方法。

背景技术

目前大巴、中巴、商务车等车体骨架主要采用耐候钢材/不锈钢、铝合金，耐候钢材/不锈钢、铝合金车体骨架具有重量轻、承载能力强、寿命长等特点，但金属材料生产过程高能耗、高污染，且不具备保温抗冻及隔音减噪等特性。而作为原材料可再生、绿色低碳、节能环保、保温、隔音的竹缠绕复合材料，尝试应用在交通运输领域，目前已经开发出了长25.5米，宽度3.2米的竹缠绕轨道车辆车体等大型车体结构。

车厢观察窗是车体重要组成部分，车厢观察窗的尺寸大小、布局会影响竹缠绕车体结构安全性。传统的大巴、中巴、商务车等车厢观察窗一般都布置在框与框之间，开口尺寸大，安装形式复杂，遇见事故时损毁严重。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种竹缠绕客车车厢及其制备方法，其中通过综合考虑竹缠绕客车车厢自身结构及应用特点，相应对其其结构以及关键结构成型参数等多个方面做出针对性设计，较多的实际测试表明，即便在车厢需要开多个窗户孔的情况下，仍可以使得车厢具有较高的结构强度，可有效减小对车厢主体的结构破坏，并具备密封性和稳定性好、使用年限长和便于施工安装等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种竹缠绕客车车厢，其特征在于，包括车厢主体、前围、后围和底架，其中，

所述车厢主体由多个竹篾片编织连接形成的竹篾帘在施加流动树脂后，从内至外依次缠绕多层成型而得；

所述车厢主体上设置有多个窗户孔，每个所述窗户孔处分别安装有舷窗；

所述前围安装在所述车厢主体的前端，该前围通过将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后执行多层加热压制成型而得；

所述后围安装在所述车厢主体的后端，该后围通过将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后执行多层加热压制成型而得；

其中，所述环向竹篾帘的各竹篾片的长度方向均与该环向竹篾帘的长度方向保持一致，所述轴向竹篾帘的各竹篾片的长度方向均与该轴向竹篾帘的宽度方向保持一致；

所述底架装配于所述车厢主体的底部。

优选地，所述车厢主体的内侧还有一层防水透气膜缠绕，该防水透气膜为pp无纺布与高分子膜彼此交叉铺设形成，以保持车厢内空气质量，所述车厢主体的外侧还喷涂有一层防护层，所述防护层为不饱和树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂中的一种。

优选地，所述车厢主体的竹篾帘包括由内至外依次缠绕的第一环向竹篾帘组、第一轴向竹篾帘组、第二环向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组，其中，

所述第一环向竹篾帘组包括2～5层环向竹篾帘，且该第一环向竹篾帘组的厚度为3.6mm～8mm；

所述第一轴向竹篾帘组包括4～10层轴向竹篾帘，且该第一轴向竹篾帘组厚度为7.2mm～18mm；

所述第二环向竹篾帘组包括5～10层环向竹篾帘，且该第二环向竹篾帘组的厚度为8mm～18mm；

所述第二轴向竹篾帘组包括2～5层轴向竹篾帘，且该第二轴向竹篾帘组的厚度为3.6mm～9mm。

优选地，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组的长度相同，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组的两端均超出所述第二环向竹篾帘组，从而使所述车厢主体的顶部的纵截面呈工字形。

优选地，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组的长度相同，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组之间设置多组所述第二环向竹篾帘组，并且相邻两个第二环向竹篾帘组之间存在间距，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组的前端均超出靠近前围的第二环向竹篾帘组，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组的后端均超出靠近后围的第二环向竹篾帘组。

优选地，所述第一轴向竹篾帘组和第二轴向竹篾帘组之间的各间隙处均有填充物，所述填充物选自聚氨酯发泡、巴沙木、稻草绳和/或秸秆。

优选地，所述树脂为无醛胶树脂或聚氨酯树脂，并且树脂在所述车厢主体中的重量比为50％-60％，所述树脂的固化温度为80℃-120℃。

优选地，所述前围选用铝合金、耐候钢、不锈钢或竹复合板，所述后围选用铝合金、耐候钢、不锈钢或竹复合板。

优选地，对于采用竹复合板的前围和后围而言，它们均采用如下铺层工艺制作而成：

将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后在80℃～120℃的温度下执行多层压制成型，并且它们处于最外侧和最内侧的竹篾帘均采用相同类型，同一种形式竹篾指同为环向竹篾帘或同为轴向竹篾帘。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的一种竹缠绕客车车厢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)车厢主体的加工成型

将由多个竹篾片编织连接形成的竹篾帘安装在芯模上，并在施加流动树脂后以铺层方式从内到外依次执行缠绕成型，然后在80℃-120℃的温度下进行加热固化，由此形成由多层竹篾帘共同缠绕而成的车厢主体；

2)对采用竹复合板的前围和后围分别加工成型

将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后在80℃～120℃的温度下执行多层压制成型，由此分别形成前围和后围；前围和后围中，处于最外侧和最内侧的竹篾帘均采用相同类型，即均为环向竹篾帘或者轴向竹篾帘；

3)舷窗的安装

在车厢主体的侧面开外小内大的窗户孔，并且靠近车厢主体内壁的端口成斜坡状，然后从外至内依次安装舷窗的窗框、双层隔音玻璃和保护套；

4)车厢的装配

将前围和后围分别装配于车厢主体的前端和后端，，然后将底架安装于车厢主体的底部。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明通过对车厢自身的组成结构及其设置方式做出针对性设计，在车厢主体和前围、后围连接组成车厢后，车厢整体的结构稳定，密封性和稳定性好、使用年限长和便于施工安装；

2)本发明通过对车厢主体、前围和后围的具体成型工艺的关键参数做出针对性研究和设计，其能够有效避免车厢顶层易变性的缺陷，同时使车厢在高速行驶的过程中可应对纵产生的拉力，而且在长时期使用环境下也能够确保质量和性能稳定性，局部抗变形等多个指标方面均获得明显改善，并且其内部具有良好的力学性能及整体无应力缺陷，同时是可显著提高车厢厢体在顶部等特定部位的抗变形性能；

3)本发明还对针对车厢主体、前围和后围结构等不同部件的具体需求，对所采用的竹篾帘的具体结构类型、它们的组合设置方式，以及成型工艺及其关键参数等多个方面进一步进行了优化设计，相应能够更为充分利用竹基材料的优点，整体抗拉强度以及缓冲能力好，满足车厢强度和受力的要求，同时完全避免了传统的多个繁琐高能耗工序的使用；

4)按照本发明的竹缠绕客车车厢结构轻盈、节能减排，而且有效克服了现有金属类厢式车体的各种性能不足，特别是其内部具有良好的力学性能而且整体无应力缺陷，整体强度完全符合国家技术规范的要求。

5)本发明在竹缠绕复合材料的车厢主体上开窗户孔并安装小型的舷窗，可有效减少对车厢主体的破坏，且安装方便，除了保证足够的抗冲击强度和整体结构安全性外，还具有保温抗震隔音等增加乘坐舒适性的功能，还具有资源可再生、节能低碳、防火耐水、等优势，可应用于竹缠绕大巴、竹缠绕中巴、竹缠绕商务车厢等。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中前围的示意图；

图3是本发明中后围的示意图；

图4是本发明中舷窗安装在车厢主体上的示意图；

图5是本发明中车厢主体上安装舷窗的示意图；

图6是本发明中车厢主体上设置窗户孔的示意图；

图7是本发明中舷窗的示意图；

图8是本发明中舷窗的分解示意图；

图9是本发明中车厢的部分剖面的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图9所示，一种竹缠绕客车车厢，包括车厢主体1、前围2、后围3和底架6，其中，

所述车厢主体1由多个竹篾片编织连接形成的竹篾帘在施加流动树脂后，从内至外依次缠绕多层成型而得；

所述车厢主体1上设置有多个窗户孔4，每个所述窗户孔4处分别安装有舷窗5；舷窗5的形式为类似竖向椭圆形结构，此形状的优点为：面积小，不破坏竹缠绕的整体结构，稳定性提高；所述舷窗5包括从外至内依次安装的窗框51、双层隔音玻璃52和保护套53，所述车厢主体1在窗户孔4处的内壁上设置有环形凸台，以伸入窗框51上的环形凹槽内，环形凹槽的宽度略大于环形凸台的宽度，以便于窗框51的安装；安装时，在成型的车厢主体1上，根据不同车厢类型、座位要求等选择不同的位置，采用与舷窗5形状相适应的开孔设备进行开孔。开完孔后，先安装窗框51，装入带隔音效果的双层隔音玻璃52，施涂强力密封胶，再安装保护套53，则舷窗5安装完成。

本发明在竹缠绕复合材料的车厢主体1上设置窗户孔4并安装小型的舷窗5，可有效减少对车厢主体1的破坏，对整体结构造成很的影响小，不需要再额外增加加强结构，且安装方便，同时竹缠绕复合材料形成的车厢主体1本身也具有保温、隔音的优势。

所述前围2安装在所述车厢主体1的前端，该前围2通过将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后执行多层加热压制成型而得；

所述后围3安装在所述车厢主体1的后端，该后围3通过将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后执行多层加热压制成型而得；

其中，所述环向竹篾帘的各竹篾片的长度方向均与该环向竹篾帘的长度方向保持一致，所述轴向竹篾帘的各竹篾片的长度方向均与该轴向竹篾帘的宽度方向保持一致；

更具体进行解释说明的话，所述竹篾片需要进行预处理：将原竹的竹青、竹黄去掉，剩余部分剖切成竹蔑，将所述竹篾进行脱水防腐处理，之后连接成连续长的竹篾带；竹青部分维管束结构过于致密，树脂不易渗入，不适宜用于与树脂复合，竹黄部分强度太低，所以将这两部分都去掉，选用强度高、树脂能够进入的剩余部分，竹材最好选用3-4年生的青壮年的竹子，竹材的力学强度最好，竹篾脱水防腐处理使竹篾不易腐蚀，寿命长，具体的脱水防腐处理方式不做限制，脱水方式可以采用晒干、烘干等方式去除竹材的水分，使其含水率降至10％以下，防腐处理可以采用不破坏竹材力学性能的任意现有方式。

在制备竹篾帘时，可将多条竹篾片间隔布置并编制成帘状，其中包括长度方向与单个竹篾片长度方向一致的环向竹篾帘和宽度方向与单个竹篾片长度方向一致的轴向竹篾帘两类。之后，将环向竹篾帘和轴向竹篾帘分别绕芯模缠绕多层，芯模的中心线与环向竹篾帘的宽度方向和轴向竹篾帘的宽度方向平行，可以边缠绕边淋浇树脂，使环向竹篾帘和轴向竹篾帘浸润树脂并粘结固化成型。

所述底架6装配于所述车厢主体1的底部，底架6的顶部与所述车厢主体1的底部的形状相吻合，以适配所述车厢主体1，底架6可由普通的钢制材料制成。

进一步，所述车厢主体1的内侧还有一层防水透气膜缠绕，该防水透气膜为pp无纺布与高分子膜彼此交叉铺设形成，以保持车厢内空气质量，所述车厢主体1的外侧还喷涂有一层防护层，可以起到防护作用，有效减小外部对车厢主体1的损害，所述防护层为不饱和树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂中的一种。

进一步，所述车厢主体1包括由内至外依次缠绕的第一环向竹篾帘组11、第一轴向竹篾帘组12、第二环向竹篾帘组13和第二轴向竹篾帘组15，其中，

所述第一环向竹篾帘组11包括2～5层环向竹篾帘，且该第一环向竹篾帘组11的厚度为3.6mm～8mm；

所述第一轴向竹篾帘组12包括4～10层轴向竹篾帘，且该第一轴向竹篾帘组12厚度为7.2mm～18mm；

所述第二环向竹篾帘组13包括5～10层环向竹篾帘，且该第二环向竹篾帘组13的厚度为8mm～18mm；

所述第二轴向竹篾帘组15包括2～5层轴向竹篾帘，且该第二轴向竹篾帘组15的厚度为3.6mm～9mm。

第一环向竹篾帘组11、第一轴向竹篾帘组12、第二环向竹篾帘组13和第二轴向竹篾帘组15的长度可以相同，没有其他非竹的填充物14，这样车厢主体1可视作全竹结构，强度要求高、大尺寸，高载重的客车可采用全竹结构。

进一步，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的长度相同，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的两端均超出所述第二环向竹篾帘组13，从而使所述车厢主体1的顶部的纵截面呈工字形。第一环向竹篾帘组11在缠绕工艺成型后的长度与所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的长度相同，在安装前围2和后围3时要去除端部的一段，以便安装前围2和后围3，第一环向竹篾帘组起到提高车厢主体1整体刚度的作用，这样有效避免了车厢主体1的顶层易变形的缺陷，同时形成工字形，有利于客车车厢在高速行驶的过程中应对纵向产生的拉力。

进一步，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的长度相同，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15之间设置多组所述第二环向竹篾帘组13，并且相邻两个第二环向竹篾帘组13之间存在间距，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的前端均超出靠近前围2的第二环向竹篾帘组13，所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的后端均超出靠近后围3的第二环向竹篾帘组13，这样可以在车厢主体1顶部的纵截面呈水平的梯子状，更有利于客车车厢在高速行驶的过程中应对纵向产生的拉力。

进一步，由于第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15的两端均超出第二环向竹篾帘组13的两端，因此在所述第一轴向竹篾帘组12和第二轴向竹篾帘组15之间形成有间隙，各间隙处均有填充物14，所述填充物14选自聚氨酯发泡、巴沙木、稻草绳和/或秸秆，在间隙处设置填充物14有助于提高车厢主体1的整体强度，相比于上述的全竹结构，这种设置填充物14的结构既能满足车厢主体1一些场合下的强度要求，又能有效节约客车车厢的整体制造成本。

进一步，所述树脂为无醛胶树脂或聚氨酯树脂，并且树脂在所述车厢主体1中的重量比为50％-60％，所述树脂的固化温度为80℃-120℃，固化时间根据具体车厢型号定，使树脂完全固化，树脂要求无甲醛等有害气味。。

进一步，所述前围2选用铝合金、耐候钢、不锈钢或竹复合板，所述后围3选用铝合金、耐候钢、不锈钢或竹复合板；对于采用竹复合板的前围2和后围3而言，它们均采用如下铺层工艺制作而成：

将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后在80℃～120℃的温度下执行多层压制成型，并且它们处于最外侧和最内侧的竹篾帘均采用相同类型，同一种形式竹篾指同为环向竹篾帘或同为轴向竹篾帘。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的一种竹缠绕客车车厢的制备方法，包括以下步骤：

1)车厢主体1的加工成型

将由多个竹篾片编织连接形成的竹篾帘安装在芯模上，并在施加流动树脂后以铺层方式从内到外依次执行缠绕成型，然后在80℃-120℃的温度下进行加热固化，由此形成由多层竹篾帘共同缠绕而成的车厢主体1；根据客车的车厢主体1的大小(大巴、中巴、商务车)来选择芯模，然后将编织好的竹篾帘在芯模上按铺层工艺缠绕成型；

2)对采用竹复合板的前围2和后围3分别加工成型

将环向竹篾帘和轴向竹篾帘彼此交错地平铺，并在施加流动树脂后在80℃～120℃的温度下执行多层压制成型，由此分别形成前围2和后围3；前围2和后围3中，处于最外侧和最内侧的竹篾帘均采用相同类型，即均为环向竹篾帘或者轴向竹篾帘；

3)舷窗5的安装

在车厢主体1上开外小内大的窗户孔4，并且靠近车厢主体1内壁的端口成斜坡状，然后从外至内依次安装舷窗5的窗框51、双层隔音玻璃52和保护套53；

4)车厢的装配

将前围2和后围3分别装配于车厢主体1的前端和后端，然后可以在前围2和后围3上施行安装前窗和后窗的工作，然后将底架6安装于车厢主体1的底部。

本发明中提到的“前”、“后”与平常习惯性所指的车厢的“前”、“后”方向一致。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。