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应用ℱ再生碳纤维+3D打印,应用于新一代列车

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先来了解一下碳纤维吧!

碳纤维是一种现代高性能材料,被广泛应用于要求部件具有机械强度但又十分轻质的领域中,例如航空航天、汽车行业,以及风能技术和现代体育器材中。但由于其高昂的成本,成为许多制造商的障碍。

由于每年会有成千上万吨碳纤维“垃圾”被简单填埋,造成资源和环境的极大浪费。因此,利用新的碳纤维回收工艺,获得再生碳纤维,不仅保留了它的原有价值,同时也使它们能够被重新应用。因此,再生碳纤维更具成本效益。

在铁路领域的研究进展

再生碳纤维在轨道车辆方面的研究项目源于英国铁路安全与标准委员会(RSSB)发起的一项车辆动力学竞赛,由于最终是ELG公司主导的轻型碳纤维轨道车辆转向架框架项目胜出,因此RSSB向ELG公司资助125万英镑,用于设计和制造轨道客运车辆再生碳纤维材料转向架原型。

ELG公司是再生碳纤维产品专家,该公司拥有从制造废料和终端零部件中回收碳纤维的一整套高效开发方法。其在再生碳纤维轨道车辆转向架项目中的研究团队包括英国Huddersfield大学铁路研究中心、阿尔斯通公司以及伯明翰大学传感器与符合材料研究中心在内的联合机构。

▲位于研究中心的再生碳纤维材料转向架

目前,再生碳纤维转向架正在英国Huddersfield大学铁路研究中心进行全面测试。这种利用再生碳纤维制成的列车转向架比常规转向架重量减少了50%,这表明了其在轨道磨损、能源消耗以及维护成本等方面都会下降,将为运营商节省大量成本开支。

负责测试阶段的首席工程师表示:这是首次使用再生纤维制造转向架框架,下面将对该转向架的刚度进行检验,将在研究中心的滚动试验台 完成部分动态测试。



碳纤维+3D打印

目前,Huddersfield大学铁路研究中心正在对碳纤维材料和转向架制造工艺进行相关研究。该中心已经获得了约30万英镑资助,用于开发更轻型、更可靠、更舒适以及噪音更小的机车车辆。

该研究项目是欧盟的RUN2RAIL项目的一部分,RUN2RAIL是新项目的总称,属于欧盟综合铁路项目Shift2Rail的一部分,资金总额为273.2万欧元,该项目共包含4个研究专题,由欧洲领先的工程公司和大学共享。

Huddersfield大学铁路研究中心专家表示,碳纤维复合材料的一个关键优势在于,它们可以打印成几乎任何形状或结构。研究中心决定探究碳纤维复合材料的应用情况以及3D打印技术,以便使用机器人增材制造系统来构建列车转向架框架。

研究中心表示,随着3D打印技术越来越成熟,为了生产新的轨道车辆部件,例如轴箱和制动器支架,还将探索金属3D打印。随着技术的不断发展,列车制造的应用将变得更加可行。

尽管有工程公司已经生产出了一种采用碳纤维弹簧装置的转向架,但传统的钢架仍然会用来制造列车车轮。Huddersfield大学铁路研究中心专家表示,“我们已经在考虑寻找替代材料制作轮毂或车轴,但目前正在研究。”

RUN2RAIL项目预计将于2019年8月完工,而项目正在寻求的利用新材料和新技术来改善铁路运输,使铁路车辆“更轻、更可靠、更舒适、更安静”的研究目的能否实现,结果究竟如何,铁路视点未来将会进行持续跟踪,让我们拭目以待吧!


转自铁科院微 信公众 号

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来源:碳纤维生产技术
复合材料航空航天汽车增材风能材料试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-22
最近编辑:3月前
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干货ℱ真捻加捻原理

整理 | 纺织干货 文 |百度文库加捻须条一端被握持,另一端绕自身轴线回转,须条各截面间产生相对回转角位移-加捻。广义上:凡是在纺纱过程中,纱条(须条、纱、线、丝)绕 其轴线加以扭转搓动或轴向缠绕,使纱条获得捻 回、包缠、交缠或网络等都称为加捻。∠θ=360°时,即须条绕本身轴线回转一周,获得一个捻回。β是捻回角。加捻实质由于加捻,使外层纤维向内层挤压,挤压力为q , 改变了纱条的结构,增加了纤维间的摩擦力,从而增加纱条的紧密度和强力,并改变了纱条的物理机械性质。真捻的度量1.捻度单位长度纱线在截面上相对回转的角度位移。 号数制捻度:Tt=10cm长须条上的捻回数, 英制捻度:Te=每寸长度须条上的捻回数, 公制捻度:Tm=1米长须条上的捻回数。 但捻度只能比较同样粗细纱条的加捻程度,而不能直接比 较不同粗细纱条的加捻程度。 如下图,同样捻度的不同粗细纱条上的捻回角(加捻程度)是不同的。 2.捻系数捻回角 β反映纱条加捻后纤维的倾斜程度。但其使用不方便,故用捻系数α来表示。 α与捻回角 β的关系可推导如下:3.捻幅单位长度纱线加捻时, 截面任一点在该截面上 相对转动的弧长。4.捻度矢量根据加捻时纱条扭曲的 方向,纱条上的捻度可 分为“S”捻和“Z”捻。真捻的形成过程加捻区及其捻度 一.加捻区(1)静态:加捻器B相对握持点A转动的角位移 θL=ωt,加捻程度 BC区得到同样相反捻度。(2)动态时:经过t时间,AB区L段纱条捻度为T 在t+dt时间,将有vdt长度的须条输入AB加捻区, AB区L段纱条捻度增加dT,同时有vdt纱条长度带 着T+dT捻度离开AB区而进入BC区。 二、瞬时捻度及稳定捻度定理加捻器对AB加捻区在dt时间内增加的捻回应等于加 捻器加入AB区上的捻回扣除同时从B点带走的捻回。稳定捻度定理:当捻度达到稳定时,加捻器连续回转所加给AB区段的捻回数等于同时间从AB区段带走的捻回数。n-Tv=0 若从A点喂入的纱条有T0捻度。真捻的获得1、非自由端加捻①最终纱条上没有捻度的情况(如右上图)。②获得真捻的情况(右下图)AB区:n-vT1=0,T1=n/v。 BC区:vT1-vT2=0 , T2=T1=n/v。 获得真捻,捻度为n/v。2.自由端加捻捻回的传递、捻陷、阻捻(一)捻回的传递与分布 加捻器回转使纱条产生扭转力矩,从加捻沿轴向向握持点传递。影响捻度传递的因素: 扭转刚度、纱条粗细、转动惯性矩、纱条的圆整度、纱条紧密度、纱条长度(吸收功)、纱条捻度多少。 捻度快速传递的方法有:纱弦振动、纱条转动、方向振动、轴向振动。阻止传递的方法有:浸湿、热定型、附加摩擦力界。捻度的分布主要与纱条截面的刚度有关,粗的部 分抗扭刚度大,则捻度少,细的部分抗扭刚度小, 则捻度多。最终纱条的各部分达到扭矩的平衡。(二)捻陷 纱条输送方向与捻回传递方向相反,摩擦 件位于加捻点与握持点间。由于摩擦件C使 纱条片段AC上的捻度比正常捻度减少的现 象。即:捻度传递效率η<1。(三)阻捻加捻区AB,中间摩擦件C,捻回传递与纱条输送方向相同。C件的摩擦阻力矩阻止捻回传至AC段,导致T2 捻度增多的现象。但对产品捻度无影响。真捻的加捻结构1.实捻加捻须条基本上是呈圆柱体形。如长丝、股线等 单丝呈圆柱螺旋线。 2.卷捻向心压力Tisinθi,边缘纤维θi大,Tisinθi大,中心纤维θi→0,Tisinθi→0,故边缘纤维挤向中心,把中心纤维挤向外缘,中心纤维被挤出来,发生内、外层纤 维反复相互转移纤维在纱条中呈圆锥螺旋线。3.层捻纤维一边凝聚一边加捻,凝聚一层加捻一层,先凝聚多加捻,后凝聚,少加捻,成为分层加捻状 态如:摩擦纺,转杯纺。4.缠捻部分纤维绕纱条主体包缠起来,如:喷气纺,平行纺,包覆纺等。5、搓捻纱条作圆周滚动,如自捻纺、毛纺搓捻粗纱等。加捻方式不同,成纱结构不同,不管何种方法,加捻后纤维都会产生:(1)纤维各点作螺旋转移和位移;(2)纤维产生应力,其间相互挤压。当纱条受到一定张力产生径向压力,纤维相互抱合紧密,不易滑脱,呈现一定强力。来源:纺织干货 特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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