CN103863351A - 一种扩径切削复合式能量耗散装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩径切削复合式能量耗散装置以及包括该装置的车辆，该能量耗散装置包括：中空内顶杆、与所述内顶杆另一端相连的外套筒、伸入所述内顶杆的轴向定位杆、位于所述内顶杆和所述轴向定位杆之间的轴向定位套；所述能量耗散装置还包括固定在内顶杆上的切削刀具，所述切削刀具通过内垫圈和刀具加固螺栓固定在所述内顶杆上，所述外套筒与切削刀具相对应的位置开有能够使所述切削刀具切割所述外套筒的小缺口。该装置具有稳定可控并且耗能量大的优点，同时具有比吸能大、结构和制作工艺相对简单、安装方便的优点。

Description

一种扩径切削复合式能量耗散装置及车辆

技术领域

本发明涉及一种能量耗散装置及车辆，更具体地涉及一种扩径切削复合式能量耗散装置和包括该能量耗散装置的铁道车辆或汽车。

背景技术

随着铁路运输的发展，列车运营速度的不断提高，人们对列车的运行安全问题越来越重视，虽然铁路车辆发生碰撞事故的概率相对较小，但是高速运行中的列车具有较大的初始动能，一旦发生碰撞，所带来的损失将是无比巨大的。

当铁道车辆发生碰撞事故后，在碰撞过程中由于被动安全保护的需要，初始碰撞动能要被完全吸收或耗散，车辆结构必须满足一定的耐撞性要求，在铁道车辆碰撞过程中，除了依靠车辆本身结构吸收碰撞能量外，为保护车载人员安全，就必须依靠其它结构来吸收能量，以保证车体主体结构不被破坏。现在，在铁道车辆系统中，一般会设置各种形式的具有吸能能力的结构，通过这些结构在车辆碰撞过程中来缓和冲击及吸收能量。

吸能结构分为承载吸能结构和专用吸能结构，所谓承载吸能结构：在正常运行条件下，具有良好的传递纵向力性能，在发生撞击事故时产生塑性大变形吸收能量；所谓专用吸能结构：不作为结构承载用，仅在发生撞击事故时产生塑性大变形吸收能量，以增加吸能结构的“比吸能”，专用吸能结构在碰撞中失效后可以替换，本发明的扩胀切削复合式能量耗散装置可属于铁道车辆头部底架前端的专用吸能结构。

发明内容

本发明提供一种扩径切削复合式能量耗散装置，用以解决现有技术中的缺陷，所述能量耗散装置综合金属薄壁结构鼓胀耗能和金属结构切削耗能的特点，具有稳定可控、比吸能大、结构和制作工艺相对简单、安装方便的优点。该能量耗散装置同时具有大的力承受能力，可有效提高车辆的防碰撞性能。

本发明提供一种扩径切削复合式能量耗散装置，包括：中空内顶杆、与所述内顶杆另一端相连的外套筒、伸入所述内顶杆的轴向定位杆、位于所述内顶杆和所述轴向定位杆之间的轴向定位套；所述能量耗散装置还包括固定在内顶杆上的切削刀具，所述切削刀具通过内垫圈和刀具加固螺栓固定在所述内顶杆上，所述外套筒与切削刀具相对应的位置开有能够使所述切削刀具切割所述外套筒的小缺口；其中，所述轴向定位套通过过盈配合固定在所述内顶杆另一端的内壁上，所述轴向定位杆与所述轴向定位套相对滑动，所述外套筒和所述轴向定位杆的一端固结在一起。

所述内顶杆和外套筒的轴向几何中心重合。

所述能量耗散装置还包括至少2个所述切削刀具，所述切削刀具均匀分布于所述内顶杆的同一横截面的外表面圆周上。

所述切削刀具与所述外套筒的横向距离是可调节的。所述内顶杆和所述切削刀具的材质硬度均大于所述外套筒材质硬度。

本发明提供一种车辆，包括上述本发明提供的扩径切削复合式能量耗散装置，所述扩径切削复合式能量耗散装置通过其上的中空内顶杆连接在车辆底架前端。

本发明提供的扩径切削复合式能量耗散装置及车辆，通过内顶杆和外套筒之间的摩擦、外套筒的鼓胀变形来耗散一部分冲击动能，随着碰撞的继续进行，刀具切割外套筒来耗散撞击车辆的初始动能，来提高能量耗散装置的力承受能力，可有效提高整个能量耗散装置的力承受能力，提高安装能量耗散装置的防碰撞性能，从而达到车辆被动安全保护的目的，来提高车辆行驶的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明扩径切削复合式能量耗散装置的主视图；

图2为本发明扩径切削复合式能量耗散装置的三维图；

图3为本发明的切削刀具布置图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种扩径切削复合式能量耗散装置，具有较大的比吸能，可安装在铁道车辆底架前端，提高铁道车辆的耗能量。具体地，本发明提供的扩径切削复合式能量耗散装置，包括：中空内顶杆1、与所述内顶杆1另一端相连的外套筒3、伸入所述内顶杆1的轴向定位杆4、位于所述内顶杆1和所述轴向定位杆4之间的轴向定位套5；所述能量耗散装置还包括固定在内顶杆1上的切削刀具2，所述切削刀具2通过内垫圈7和刀具加固螺栓8固定在所述内顶杆1上，所述外套筒3与切削刀具2相对应的位置开有能够使所述切削刀具2切割所述外套筒3的小缺口6；其中，所述轴向定位套5通过过盈配合固定在所述内顶杆1另一端的内壁上，所述轴向定位杆4与所述轴向定位套5相对滑动，所述外套筒3和所述轴向定位杆4的一端固结在一起。

图1为本发明扩径切削复合式能量耗散装置的主视图，其组装方法是：首先，切削刀具2通过内垫圈7和刀具加固螺栓8固定在内顶杆1上；然后将轴向定位套5采用过盈配合固定在内顶杆1的内壁；最后套入外套筒3和轴向定位杆4，轴向定位杆4外壁与轴向定位套5内壁有相对滑动，采用间隙配合；外套筒3和轴向定位杆4的一端是固结起来的。整个结构构成一组复合式能量耗散装置，根据需要，可以由一组或多组复合式能量耗散装置通过内顶杆的一端固定在撞击车的底架前端。

当发生碰撞时，整个吸能装置在轴向定位杆4与轴向定位套5的作用下只能沿轴向运动，保证了内顶杆1与外套筒3的几何中心线重合。

图2为本发明扩径切削复合式能量耗散装置的三维图，外套筒3上与切削刀具2相对应的位置开有一小缺口6，作用是使刀具能够更加平稳、方便地切割外套筒3。本领域技术人员可理解的是，切削刀具2与外套筒3的横向距离L可根据需要进行调整。

切削刀具2在内顶杆1的外表面圆周上的布置方式如图3所示，根据需要，切削刀具2在内顶杆1的外表面圆周上的布置数目有2、3、4、5、6个甚至更多，且在圆周方向上呈均匀分布。

当运动的撞击车与静止的或速度相对较小的被碰撞车发生碰撞时，首先是吸能装置的外套筒3的一端与被碰撞车发生接触，外套筒3速度突然降下来，内顶杆1在初始速度的作用下继续向前运动，此时材质较硬的内顶杆1会扩胀材质较软的外套筒3，这样可以依靠内顶杆1和外套筒3之间的摩擦、以及外套筒3的鼓胀变形来耗散一部分冲击动能；随着碰撞的继续进行，内顶杆1继续扩胀外套筒3，当切削刀具2与外套筒3发生接触时，在碰撞外力的作用下，材质更硬的刀具2会切割外套筒3，切削过程中会耗散掉大量的冲击动能。该吸能装置就是通过内顶杆1扩胀外套筒3以及切削刀具2切割外套筒3的共同作用下来耗散撞击车辆的初始动能，通过充分利用结构的各种变形(例如膨胀变形和切割变形等)和摩擦来提高结构的比耗能，尽可能多的吸收冲击能量，从而达到车辆被动安全保护的目的，来提高车辆行驶的安全性和可靠性。

此外，本发明还提供一种车辆，包括上述本发明实施例提供的扩径切削复合式能量耗散装置，且该扩径切削复合式能量耗散装置可安装在车辆的车架上，使得车辆碰撞时，可利用该扩径切削复合式能量耗散装置来提高车辆比吸能，提高车辆行驶的安全性和可靠性，减少交通事故的发生。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种扩径切削复合式能量耗散装置，包括：中空内顶杆(1)、与所述内顶杆(1)另一端相连的外套筒(3)、伸入所述内顶杆(1)的轴向定位杆(4)、位于所述内顶杆(1)和所述轴向定位杆(4)之间的轴向定位套(5)；其特征在于：所述能量耗散装置还包括固定在内顶杆(1)上的切削刀具(2)，所述切削刀具(2)通过内垫圈(7)和刀具加固螺栓(8)固定在所述内顶杆(1)上，所述外套筒(3)与切削刀具(2)相对应的位置开有能够使所述切削刀具(2)切割所述外套筒(3)的小缺口(6)；其中，所述轴向定位套(5)通过过盈配合固定在所述内顶杆(1)另一端的内壁上，所述轴向定位杆(4)与所述轴向定位套(5)相对滑动，所述外套筒(3)和所述轴向定位杆(4)的一端固结在一起。

2.根据权利要求1所述的扩径切削复合式能量耗散装置，所述内顶杆(1)和外套筒(3)的轴向几何中心重合。

3.根据权利要求1所述的扩径切削复合式能量耗散装置，包括至少2个所述切削刀具(2)，所述切削刀具(2)均匀分布于所述内顶杆(1)的同一横截面的外表面圆周上。

4.根据权利要求1至4任一项所述的扩径切削复合式能量耗散装置，所述切削刀具(2)与所述外套筒(3)的横向距离是可调节的。

5.根据权利要求1所述的扩径切削复合式能量耗散装置，所述内顶杆(1)和所述切削刀具(2)的材质硬度均大于所述外套筒(3)材质硬度。

6.一种车辆，包括如权利要求1-5任一项所述的扩径切削复合式能量耗散装置，所述中空内顶杆(1)连接在车辆底架前端。

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