CN108974042B - 一种重型车缓冲车挡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重型车缓冲车挡装置，属于重载荷运输设备领域。旨在提供一种重型车缓冲车挡装置，针对现有技术中的缓冲装置结构复杂，维修成本高，且需和车挡装置配合使用等问题，本发明提供了一种重型车缓冲车挡装置，包括圆板、活动内管、外管、固定内管和底板，底板与外管相连，活动内管与圆板相连，圆板位于装置的最前端，圆板、活动内管、固定内管和底板形成一个可伸缩的缓冲空腔，固定内管固定在缓冲空腔内，该缓冲空腔内设置有碟簧，底板直接与车体相连。本发明同时具备了缓冲器和车挡的功能，结构简单，维修成本低并且使用方便。

Description

一种重型车缓冲车挡装置
技术领域
本发明涉及重载荷运输设备领域，更具体地说，涉及一种重型车缓冲车挡装置。
背景技术
重载车辆在冶金行业有着广泛的应用，由于重载车辆在运行过程中惯性力较大，为了保证安全运输，需在轨道上安装车挡装置，为了防止车挡失效，同时在车体上焊接刚性缓冲体，在事故状态下，车辆冲出车挡，缓冲体撞向墙面，以减少对车体的直接冲击。以钢包车为例，用于运送钢包的电动平车，其工作环境重载高温，需平稳运行，最大程度避免钢水溅出。安装于轨道上的传统的重力式车挡，只能起到止轮作用，且刚性冲击易造成车辆的损坏，需在车挡前同时设置缓冲装置，即带有缓冲装置的车挡。
现有技术中常用的缓冲材料有橡胶、弹簧、液体或气体，橡胶缓冲易老化且位移量不足，弹簧缓冲承载有限，磨损较快，液体或气体缓冲安装复杂维护成本高，给实际应用带来不便。
针对上述问题，也进行了相应的改进，如中国专利号申请号：200520034184.X，授权公告日2006年8月9日，公开了重型车减震器内阻尼的缓冲装置，包括内腔充满油液的工作缸、置于工作缸内的导向座、带活塞阀系的连杆和组装于连杆上的挡板，所述的导向座内设有与挡板形状相匹配的型腔，且型腔和挡板为间隙配合，所述型腔和挡板四周的单边间隙小于0.10毫米。该专利的不足之处：虽避免了传统液压缓冲器缓冲垫橡胶杂质脱落堵塞阀系失效的弊端，但制造维护成本较高，且连杆伸出，体积较大，失效会造成弹性部分损坏，仍需配合重力式车挡使用。
中国专利申请号：CN201711216500.9，申请公布日2018年4月20日，公开了一种高效缓冲装置，用于运动设备的碰撞缓冲，包括连接板、空腔室、碰撞部、气囊袋以及推动部；连接板一侧面与运动设备连接，另一侧面与空腔室固定连接，空腔室内容纳气囊袋；碰撞部包括碰撞板和伸缩结构，碰撞板通过伸缩结构与连接板连接；推动部包括推动杆及受力板；推动杆一端与受力板板面垂直并固定连接，与连接板相对的空腔室侧壁开设有孔洞，推动杆贯穿孔洞，受力板卡在空腔室内，推动杆的另一端与碰撞板固定连接；空腔室侧壁开设有平行于连接板的出气孔，空腔室侧壁还连接若干推动部，该装置能够在碰撞过程中将部分碰撞力转移到其它部件。该专利的不足之处：气囊袋的爆破存在一定的危险性，并且在侧部的部件被弹开时存在一定的风险，结构复杂，弹簧缓冲承载有限。
发明内容
1、要解决的问题
本发明针对现有技术中的安装于轨道上的带有缓冲装置的车挡结构复杂，维修成本高，且须和车体刚性缓冲体配合使用等问题，本发明提供一种重型车缓冲车挡装置。该装置同时具备了缓冲器和车挡的功能，仅需安装于车体，结构简单，维修成本低并且方便。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种重型车缓冲车挡装置，包括圆板、活动内管、外管、固定内管和底板，底板与外管相连接，活动内管与圆板相连，圆板位于装置的最前端，圆板、活动内管、固定内管和底板形成一个可伸缩的缓冲空腔，固定内管固定在缓冲空腔内，底板直接与车体相连。整体的装置结构紧凑，同时具备了缓冲器和车挡的功能，安装方便。
更进一步的，缓冲空腔内设置有碟簧，碟簧由若干碟片组合而成。碟片可通过对合或叠合或复合组合形式进行组合。当安装在车体的缓冲装置的圆板受到冲击时，圆板带动活动内管沿着固定内管的方向向底板运动，运动过程中，设置在缓冲空腔内的碟簧受到圆板传递来的冲击力被压缩，碟簧的压缩势能足以抵消圆板传递来的车动能，车体平稳停止。在事故状态下，碟簧压缩到极限的势能不足以抵消小车全部动能，该装置相当于刚性缓冲器，吸收剩余动能，车体停止。碟簧的承载能力可以根据碟片的数量以及碟片的组合形式进行调整，根据载重不同的车型，选择不同组合数量的碟簧，碟片数越多则承受载荷越大。碟簧具有很强的缓冲吸振能力，并且组合使用方便，当一些碟片损坏时只需个别更换，有利于维修换装，经济安全性高、使用寿命长。
更进一步的，固定内管靠近圆板的一侧设置有均布的矩形齿型导向结构，活动内管靠近底板的一侧设置有与固定内管靠近圆板的一侧导向相配合的均布的矩形齿型导向结构。固定内管与活动内管上的矩形齿型导向结构相互啮合，采用均布的矩形齿型导向结构形成缓冲腔体是为了防止碟簧在使用过程中出现载荷偏差，矩形齿型导向结构使活动内管运动过程中只出现轴向运动，从而使碟簧也只能被轴向压缩，有效的延长了碟簧的使用寿命，保证整个装置的缓冲效果良好。
更进一步的，活动内管外壁设置有阶梯，活动内管靠近圆板一端的外径小于活动内管靠近底板一端的外径，阶梯状活动内管配合挡环使用，对活动内管的活动范围进行限定。
更进一步的，还包括挡环，所述挡环套在活动内管的阶梯处，挡环通过螺钉或螺栓固定在外管靠近圆板的一侧，挡环的内径与活动内管靠近圆板一侧的外径相等。挡环对活动内管外径大的一端起一个限定作用，限定活动内管的最大移动距离，在碟簧自动复位时不至于整个活动内管都滑出外管外，能够有效的防止相关部件的松动。
更进一步的，在活动内管与圆板连接处、活动内管与外管连接处、活动内管与碟片连接处、固定内管与外管连接处、固定内管与碟片连接处、碟片之间分别涂有润滑脂。减少装置间的摩擦，降低部件间的磨损。
更进一步的，圆板为钢结构板。钢结构的圆板能够有效防止因受到外力而产生变形的问题，并且能够降低圆板的磨损。
更进一步的，圆板的内侧设置有凸台，凸台与活动内管内壁间隙配合，底板的内侧设置有凸台，凸台与固定内管内壁间隙配合，避免圆板和活动内管内圈、底板和固定内管内圈因无法连接而造成的装置的强度不够。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明通过底板与重型车体直接相连，圆板先受到冲击力，作用力随后传递到活动内管、外管和固定内管，最后再传递到与底板相连的车体上，整个装置呈圆柱形，活动内管、固定内管和碟片构成的碟簧式缓冲空腔位于外管内，在不增大安装体积的同时，使原车挡装置同时具有了缓冲功能，结构简单，安装体积小，维修成本低并且使用方便；
2、本发明的固定内管一侧与活动内管一侧分别设置有互相配合的均布矩形齿型导向结构，矩形齿型具有耐压能力大、两方向耐压性能相同，易于加工等优点，并且保证碟簧只受到轴向载荷的冲击，减少碟簧碟片的损坏率，保证整个装置的缓冲效果良好；
3、本发明的活动内管外壁设置有阶梯，配合挡环使用，挡环起一个限位作用，能够有效的防止相关部件的松动，阶梯配合挡环使用对活动内管的活动范围进行限定，防止碟簧自动复位时整个活动内管滑出外管外；
4、本发明采用碟簧缓冲，集中同心传力，能在较小的空间内承受极大的载荷，并且有良好的缓冲吸震能力，使用寿命长，当碟簧中的一些碟片损坏时，只需要个别更换损坏的碟簧，维护修理简单方便，节约成本，并且碟簧的承载能力可以通过改变碟簧中碟片的数量以及改变碟片的组合形式来实现，适用性广；
5、本发明的活动内管与圆板连接处、活动内管与外管连接处，活动内管与碟片连接处、固定内管与外管连接处、固定内管与碟片连接处、碟片之间均会产生相对滑动，在这些相对滑动处分别涂有润滑脂，降低部件间的磨损，有效延长缓冲装置的使用寿命；
6、本发明的圆板为钢结构板，具有更高的强度和塑性，提高圆板的使用寿命，在圆板和底板内侧设置凸台，凸台分别与活动内管和固定内管的间隙配合，增加整个装置的使用性能，从而提高整个装置的强度；
附图说明
图1为本发明的一种重型车缓冲车挡装置的结构示意图；
图2为本发明的一种重型车缓冲车挡装置的半剖视图；
图3为本发明的一种重型车缓冲车挡装置的活动内管齿型示意图；
图4为本发明的一种重型车缓冲车挡装置的固定内管齿型示意图。
示意图中的标号说明：
1、圆板；2、活动内管；3、挡环；4、外管；5、固定内管；6、底板；7、碟簧。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例1
结合图1，本发明的一种重型车缓冲车挡装置，包括圆板1、活动内管2、外管4、固定内管5和底板6，底板6与外管4一端通过焊接相连，活动内管2一端与圆板1通过焊接相连，圆板1位于装置的最前端。圆板1、活动内管2、固定内管5和底板6形成一个可以伸缩的缓冲空腔如图2所示，在不增大安装体积的同时，使原车挡装置具有了缓冲功能；固定内管5一端固定在缓冲空腔内，底板6固定在车体上。圆板1、活动内管2、固定内管3、外管4和底板6构成车挡装置，在事故状态下，圆板1先受到冲击力，作用力随后传递到活动内管2、外管4和固定内管5，最后再传递到与底板6相连的车体上。
实施例2
缓冲空腔内设置有碟簧7，碟簧7在空腔内进行压缩与复位，底板6直接与车体相连。活动内管2采用35#钢，35#钢有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，下料后经过退火处理增强其抗拉强度。当安装在车体的缓冲装置的圆板1受到冲击后，圆板1带动活动内管2沿着固定内管3的方向向底板运动，运动过程中，圆板1受到冲击后，带动活动内管2在外管4内滑动，继而压缩碟簧7，碟簧7的压缩势能不断抵消圆板1传递的车动能，最终碟簧7被压缩到一定限度后，车体平稳停止，当车辆反向开动时，被压缩的碟片自动恢复至原位。相比于现有技术的需在轨道上安装重力式缓冲车挡，本发明直接将整个装置安装在重型车的前端位置，且碟簧7具有很强的缓冲吸振能力，并且能以小变形承受大载荷，使用碟簧7做缓冲装置所消耗的轴向空间很小，节约成本，整体的装置结构紧凑，同时具备了缓冲器和车挡的功能，安装方便。
实施例3
基本同实施例1，优选的，所述的固定内管5靠近圆板1的一侧设置有均布的矩形齿型导向结构如图4所示；活动内管2靠近底板6的一侧设置有与固定内管5靠近圆板1的一侧导向相配合的均布的矩形齿型导向结构如图3所示。圆板1受到冲击后，带动活动内管2在外管4内滑动，当活动内管2在外管4内活动到最大位移时，碟簧7压缩至极限，整个装置为刚性缓冲器。碟簧7的压缩势能抵消车动能，重载车辆平稳停止。碟簧7使用时若受到径向载荷或周向载荷会减短其使用寿命，由于碟簧7是由单独的碟片组合而成，载荷偏差难以保证，因此采用均布的矩形齿型导向结构形成缓冲腔体是为了防止碟簧7在使用时出现偏差，矩形齿型导向结构使得活动内管运动过程中只出现轴向运动，从而使得碟簧7也只被轴向压缩，矩形齿型具有耐压能力大、两方向耐压性能相同，易于加工等优点，在固定内管5和活动内管2分别设置有相配合的均布的矩形齿型，合理利用部件，无需再增加另外的部件，使得整个装置体积小，结构巧妙，同时有效的延长了碟簧7的使用寿命，保证了整个装置的缓冲效果良好。
实施例4
基本同实施例1，优选的，活动内管2外壁设置有阶梯，活动内管2靠近圆板1一端的外径小于活动内管2靠近底板6一端的外径，还包括挡环3，所述挡环3套于活动内管2上的阶梯处，挡环3均布沉孔，通过螺栓或螺钉固定在外管4靠近圆板1的一侧，挡环起一个限位作用，能够有效的防止相关部件的松动，挡环3的内径与活动内管2靠近圆板1一侧的外径相等，对活动内管2外径大的一侧起一个限定作用，限定活动内管2的最大移动距离，在碟簧7自动复位时不至于整个活动内管2都滑出外管4外，所述的圆板1为钢结构板，选用优质结构钢45#钢，45#钢经淬火后高温回火，具有较高的强度和较好的塑性。45#钢结构的圆板1能够有效防止因受到外力而产生变形的问题，并且能够降低圆板1的磨损。
实施例5
基本同实施例1，优选的，将碟簧7安装在可伸缩的缓冲空腔内，圆板1受到冲击后，带动活动内管2在外管4内滑动，继而压缩碟簧7，碟簧7的压缩势能不断抵消圆板1传递的车动能，最终碟簧7被压缩到一定限度后，车体平稳停止，当车辆反向开动时，被压缩的碟片自动恢复至原位。碟片压平后的外径应略小于空腔内径，碟片不会超出缓冲空腔内，保护碟簧7，增加其使用寿命，使得整个的装置缓冲效果良好。所述的碟簧7常用的组合形式分别为叠合组合(由n个同方向同规格的一组碟簧7组成)、对合组合(由n个相向同规格的一组碟簧7组成)、复合组合(由碟簧7叠合与对合组成)、由不同厚度碟簧7组成的组合式碟簧7、由尺寸相同但各组片数逐渐增加的碟簧7组成的组合。根据不同组合形式，组合式碟簧7的载荷、变形量和自由高度对应有不同的计算公式。在使用组合碟簧7时，必须考虑摩擦力的影响，摩擦力与组合式碟簧7的组数、每个层叠的片数、碟片表面的质量和润滑情况有关，在冲击载荷作用下，外力对组合式碟簧7中各碟片的传递依次递减，应尽可能使用直径大、片数减少的组合式碟簧7。
实施例6
基本同实施例1，优选的，单片碟簧7压平所需载荷为：
Figure BDA0001770453340000061
其中h0为单片压平的变形量，D为碟片的外径，t为碟片的厚度，E为弹性模型，u为泊松比，K1、K4均为计算系数。根据碟簧7负荷F与Fc的比值，可在单片碟簧7特性曲线图中查得f/h0的值，然后即可求得变形量f，总变形量＝f*n，n为碟片的片数；对于复合组合碟簧7，碟簧7负荷F1＝F/n1，n1为每一叠合组合的碟片数量。
实施例7
基本同实施例1，优选的，制造碟簧7的材料为60SiMnA或50CrVA，当碟簧7的代号为200×92×14×18.1，碟簧7加工所有表面，边缘倒圆角，表面不允许有对使用有害的毛刺、裂纹以及伤痕等缺陷，避免碟簧7在使用过程中因这些缺陷而导致其在受到压缩时吸收能量的能力不足，损坏碟簧7的使用寿命。碟簧7成形后，必须进行淬火、回火处理，淬火次数不得超过两次，淬火后的硬度必须在42-52HRC范围之内，经过热处理的碟簧7，其单边脱碳层深度不得超过其厚度的3％，且最大不超过0.15mm。碟簧7进行压强处理，使得其自由高度尺寸稳定，并进行表面强化处理。碟簧7强压处理短时压平次数不得少于5次，因此将碟簧7经过热处理后对其以120Kgf/cm2压力强压3次以消除碟簧7内的残余变形。当碟簧7为20片碟片对合组合时，将整个缓冲装置安装在重型车底部，圆板1受到冲击后，带动活动内管2在外管4内滑动，当活动内管2滑动至最大位移处，整个装置近似为一个圆柱体，碟簧7能够有效吸收相应的能量，从而使重载车辆平稳停止，当车辆反向开动时，被压缩的碟片自动恢复至原位，经计算得该装置的压缩行程为82mm，吸收缓冲力362KN。
实施例8
基本同实施例1，优选的，制造碟簧7的材料为60SiMnA或50CrVA，当碟簧7的代号为200×82×9.8×15.7，碟簧7加工所有表面，边缘倒圆角，表面不允许有对使用有害的毛刺、裂纹以及伤痕等缺陷，避免碟簧7在使用过程中因这些缺陷而导致其在受到压缩时吸收能量的能力不足，损坏碟簧7的使用寿命。碟簧7成形后，必须进行淬火、回火处理，淬火次数不得超过两次，淬火后的硬度必须在42-52HRC范围之内，经过热处理的碟簧7，其单边脱碳层深度不得超过其厚度的3％，且最大不超过0.15mm。碟簧7进行压强处理，使得其自由高度尺寸稳定，并进行表面强化处理。碟簧7强压处理短时压平次数不得少于5次，因此将碟簧7经过热处理后对其以120Kgf/cm2压力强压3次以消除碟簧7内的残余变形。当碟簧7为28片碟片复合组合时，将整个缓冲装置安装在重型车底部，圆板1受到冲击后，带动活动内管2在外管4内滑动，继而压缩碟簧7，当活动内管2滑动至最大位移处，整个装置近似为一个圆柱体，碟簧7能够有效吸收相应的能量，从而使重载车辆平稳停止，当车辆反向开动时，被压缩的碟片自动恢复至原位，经计算得该装置的压缩行程为85mm，碟簧7吸收缓冲力340KN。
实施例9
基本同实施例1，优选的，在整个装置中，活动内管2与圆板1、活动内管2与外管4，活动内管2与碟片、固定内管5与外管4、固定内管5与碟片、碟片之间均会产生相对滑动，在这些相对滑动处均涂抹有二硫化钼润滑脂，二硫化钼润滑脂是由无机稠化剂稠化酯类合成油，并加有二硫化钼固体润滑剂和抗氧化、防锈蚀等多种添加剂精制而成的，提供长效的防磨耗和锈蚀保护。二硫化钼润滑脂摩擦系数低，承载能力强，并且有着良好的耐腐蚀性能，抗氧化性能好，一般广泛用于高温、高负荷(冲击负荷)等环境下的轴承和运动装置的润滑，提供长效的防磨耗和锈蚀保护。在圆板1受到冲击后，压缩碟簧7，活动内管2与圆板1、活动内管2与外管4活动内管2与碟片、固定内管5与外管4、固定内管5与碟片、碟片之间均会产生相对滑动，在这些产生相对滑动的地方涂抹二硫化钼润滑脂，能够有效的减少装置中相关部件间的相对滑动摩擦，从而降低部件间的磨损，对部件起到了一个很好的保护作用，继而也降低了维修装置的费用。
实施例10
基本同实施例1，优选的，在圆板1的内侧制作凸台，凸台与活动内管2内壁间隙配合，底板6的内侧制作凸台，凸台与固定内管5内壁间隙配合，凸台与间隙的配合，使得整个装置结构更加的紧凑。间隙配合是指具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合，主要用于结合件有相对运动的配合，也可用于一般的定位配合。当整个装置中的圆板1受到冲击时，活动内管2与圆板1、活动内管2与外管4活动内管2与碟片、固定内管5与外管4、固定内管5与碟片、碟片之间均会产生相对滑动，凸台与间隙的配合能够有效的避免了圆板1和活动内管2内圈无法焊接、底板6和固定内管5内圈无法焊接而造成部件间的连接不稳定，合理的利用凸台与间隙的配合，增加整个装置的使用性能，从而提高整个装置的强度。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种重型车缓冲车挡装置，其特征在于：包括圆板(1)、活动内管(2)、外管(4)、固定内管(5)和底板(6)，底板(6)与外管(4)相连，活动内管(2)与圆板(1)相连，圆板(1)位于装置的最前端，圆板(1)、活动内管(2)、固定内管(5)和底板(6)形成一个可伸缩的缓冲空腔，固定内管(5)固定在缓冲空腔内，缓冲空腔内设置有碟簧(7)，碟簧(7)由若干碟片组合而成，固定内管(5)靠近圆板(1)的一侧设置有矩形齿型导向结构，活动内管(2)靠近底板(6)的一侧设置有与固定内管(5)靠近圆板(1)的一侧导向相配合的矩形齿型导向结构，底板(6)直接与车体相连；
活动内管(2)外壁设置有阶梯；还包括挡环(3)，所述挡环(3)套在活动内管(2)的阶梯处，挡环(3)固定在外管(4)靠近圆板(1)的一侧；活动内管(2)靠近圆板(1)一侧的外径小于活动内管(2)靠近底板(6)一侧的外径；挡环(3)的内径与活动内管(2)靠近圆板(1)一侧的外径相等。
2.根据权利要求1所述的一种重型车缓冲车挡装置，其特征在于：活动内管(2)与圆板(1)连接处、活动内管(2)与外管(4)连接处、活动内管(2)与碟片连接处、固定内管(5)与外管(4)连接处、固定内管(5)与碟片连接处、碟片之间分别涂有润滑脂。
3.根据权利要求1所述的一种重型车缓冲车挡装置，其特征在于：圆板(1)为钢结构板。
4.根据权利要求1或3所述的一种重型车缓冲车挡装置，其特征在于：圆板(1)的内侧设置有凸台，凸台与活动内管(2)内壁间隙配合，底板(6)的内侧设置有凸台，凸台与固定内管(5)内壁间隙配合。
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