CN109515468B - 一种复合式轨道车辆吸能防爬器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式轨道车辆吸能防爬器，包括活塞杆、法兰、内套筒和外套筒，内套筒密封设置于外套筒内，且该内套筒内设置有阻尼液，活塞杆的一端设置有可与内套筒滑接的活塞，内套筒上设置有阻尼孔，阻尼孔上设置有阻尼孔封堵器，法兰上设置有与活塞杆滑接的导向孔，该法兰的一侧与内套筒、外套筒的一端固接，另一侧安装有切削刀具，切削刀具延伸到活塞杆上的导向槽内。本发明的防爬器由于切削过后的切削部推动活塞挤压阻尼液吸能，大大提高了装置的吸能量和抗偏载性，使得防爬器的撞击力稳定性及吸能效率高，吸能量可调节性好，通过选用不同规格的阻尼孔封堵器，可满足不同速度等级下的轨道车辆碰撞工况，提高了轨道车辆的耐撞性能。

Description

一种复合式轨道车辆吸能防爬器

技术领域

本发明涉及轨道交通缓冲吸能领域，尤其涉及一种采用液压吸能与切削吸能的复合式吸能防爬器。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，在提高列车主动安全性的同时，轨道车辆的被动安全性能也越来越被重视。当列车碰撞的速度较高时会产生极大的加速度脉冲，导致列车发生拱起、爬车、翻转等严重的破坏现象，使相撞车辆发生较大变形，乘客生存空间大大减小。为减小列车碰撞事故对车体的破坏及乘员的伤害，通常在列车两端有限的空间内安装大吸能量、高效率的防爬器。

目前已有的列车防爬器通常有以下几种形式：

(1)切削、刨削、拉削式防爬器：该防爬器对加工工艺要求严格，且刀具的融化、折断现象严重，可靠性较差。

(2)泡沫铝吸能防爬器：该泡沫结构材料制备工艺复杂、成本高，且泡沫材料的胞元形状和大小不统一、排列不规则，其压缩的可控性差。

(3)金属型材+内置导向结构：该结构的压缩变形可控性差，且在压缩形成褶皱的过程中，撞击力波动较大，吸能效率较低。

(4)薄壁结构+内置复合材料抽屉式结构：该结构的重量较大，且抗偏载性能差，防爬器在列车的碰撞初始阶段易发生偏载失效。

发明内容

本发明目的在于提供采用液压吸能与切削吸能的复合式吸能防爬器，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种复合式轨道车辆吸能防爬器，包括活塞杆、法兰、内套筒和外套筒，所述内套筒密封设置于所述外套筒内，且该内套筒内设置有阻尼液，所述活塞杆的一端设置有可与所述内套筒滑接的活塞，所述内套筒上设置有阻尼孔，所述阻尼孔上设置有阻尼孔封堵器，所述法兰上设置有与所述活塞杆滑接的导向孔，该法兰的一侧与所述内套筒、外套筒的一端固接，另一侧安装有切削所述活塞杆的切削刀具。

进一步的，多个所述阻尼孔沿着所述内套筒的轴线方向设置。

进一步的，所述阻尼孔的内径从靠近法兰的一端向另一端逐渐减小。

进一步的，所述阻尼孔沿着所述内套筒的周向均布，且同一周向均布的多个阻尼孔的内径相同。

进一步的，所述阻尼孔封堵器为单向阀，所述单向阀设置为仅从所述内套筒向外套筒单向导通。

进一步的，多个所述单向阀的压力阈值从内套筒上靠近法兰的一端向另一端逐渐增大。

进一步的，所述导向槽的两侧设置有凹槽缝，所述凹槽缝沿着所述切削刀具的切削方向延伸。

进一步的，所述活塞杆上设置有导向槽，所述切削刀具延伸到所述导向槽内，沿着所述切削刀具的切削方向上，所述切削刀具的刀尖与所述活塞杆的待切削位置间隔一段距离，以使所述切削刀具在所述活塞挤压阻尼液后开始切削。

进一步的，所述活塞杆远离活塞的另一端设置有防爬齿。

进一步的，所述活塞杆为内部中空的空心杆件结构。

进一步的，所述内套筒和外套筒的另一端同轴固接在一安装底座上，所述安装底座上设置有安装孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的防爬器结构综合了切削式及液压式吸能的优点，共同作用，相辅相成，减小了刀具崩裂、融化及刀柄折断的几率，提高了切削刀具的可靠性，同时由于切削过后的切削部推动活塞挤压阻尼液吸能，大大提高了装置的吸能量和抗偏载性，使得防爬器的撞击力稳定性及吸能效率高，吸能量可调节性好，通过选用不同规格的阻尼孔封堵器，可满足不同速度等级下的轨道车辆碰撞工况，提高了轨道车辆的耐撞性能。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的复合式轨道车辆吸能防爬器的整体示意图；

图2是本发明实施例公开的复合式轨道车辆吸能防爬器的分解示意图；

图3是本发明实施例公开的防爬齿部件的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的防爬齿部件的剖视示意图；

图5是本发明实施例公开的法兰的结构示意图；

图6是本发明实施例公开的法兰盘的结构示意图；

图7是本发明实施例公开的阻尼孔封堵器的结构示意图。

图例说明：

1、防爬齿部件；11、防爬齿；12、活塞杆；13、导向槽；14、活塞；15、凹槽缝；

2、法兰组件；21、法兰；22、切削刀具；23、缩颈部；24、刀具安装槽；25、导向孔；

3、液压缸体；31、外套筒；32、阻尼孔；33、内套筒；34、阻尼孔封堵器；

4、安装底座；41、安装底板；42、安装孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图7所示，本发明公开了一种复合式轨道车辆吸能防爬器，主要由防爬齿部件1、法兰组件2、液压缸体3和安装底座4，其中，安装底座4和法兰组件2密封安装在液压缸体3的两端，防爬齿部件1包括防爬齿11、活塞杆12和活塞14，安装底座4的安装底板41上圆周均布有四个用于安装螺栓的安装孔42，整个防爬器通过安装孔42与车辆底架连接在一起。

其中，防爬齿11和活塞14设置在活塞杆12的两端，防爬齿11设在金属板上，防爬齿11的数量为并列的4个，在本实施例中，为了减轻整个防爬器的重量，活塞杆12设计为内部中空的空心杆件结构。活塞杆12同时为待切削部件，该活塞杆12的壁面上设置有内陷的导向槽13。液压缸体3包括同轴固接在安装底座4上的外套筒31和内套筒33，内套筒33的内部均连续充满了阻尼液，内套筒33密封设置在外套筒31的内部，外套筒31和内套筒33的一端通过安装底座4密封，另一端通过法兰组件2密封，其中，内套筒33的筒壁上沿其轴向设置有多个阻尼孔32，而阻尼孔32也沿着内套筒33的周向均布为四个，且同一周向(即同一横排)均布的多个阻尼孔32的内径相同，阻尼孔32上过盈配合有阻尼孔封堵器34。其中，阻尼孔32沿着内套筒33的轴线方向按照一定的函数关系非线性变化，以满足不同列车碰撞速度等级下的能量吸收及不同碰撞波形要求，同时第一个阻尼孔32的尺寸最大，从而在提高碰撞平台力的同时，降低了列车碰撞峰值力，减少了刚性冲击的过程，保证吸能过程平稳进行。

可选的，阻尼孔封堵器34通过与阻尼孔32采用过盈配合密封的方式，不同标准的防爬器的撞击力阈值不同时，阻尼孔封堵器34与阻尼孔32之间的过盈量亦不相同，因此可满足不同标准的列车耐撞性要求，具体表现为沿着活塞14的运动方向上，过盈量按某函数关系非线性增大，以保证阻尼孔封堵器34在列车碰撞过程中的不同时刻脱落。正常的列车启停时，阻尼孔封堵器34不能被冲开，只有当列车发生碰撞事故时，活塞14向后挤压阻尼液，压力达到阻尼孔封堵器34阈值时，阻尼孔封堵器34脱落，阻尼液被挤压到外套筒31和内套筒33之间，列车的动能转化为阻尼液的压力能和动能，从而实现对车体及司乘人员的保护作用,而在刚开始碰撞时，活塞14作用在阻尼液上，阻尼液的压力逐渐传递到安装底板41，而靠近活塞14的阻尼液的压力会最先剧增，由于靠近法兰组件2的阻尼孔32内径最大，同时阻尼孔32与阻尼孔封堵器34的过盈量最小，靠近法兰组件2的阻尼孔封堵器34会最先冲开，及时释放阻尼液的压力，降低碰撞初始阶段的峰值力。而远离法兰组件2的阻尼孔32内径逐渐减小，同时，阻尼孔32与阻尼孔封堵器34的过盈量逐渐增大，阻尼孔封堵器34冲开更难、阻尼液的缓冲吸能效果更好，从而既能降低碰撞初始阶段的峰值力，同时也保证了较大的缓冲吸能效果。。

在本实施例中，作为一种优选，阻尼孔封堵器34采用单向阀，其中单向阀从内套筒33向外套筒31单向导通，当列车发生碰撞时，活塞14进一步挤压内套筒33中的阻尼液，单向阀打开，阻尼液被挤压到外套筒31，列车的动能进一步转化为阻尼液的阻尼液的压力能和动能，从而实现对车体及司乘人员的保护作用。与此同时，单向阀的设置是由于切削过程温度较高，因此切削过后的活塞杆12的温度也较高，此时若直接与阻尼液接触，可能导致阻尼液燃烧，而在内套筒33上安装单向阀，可保证挤压出去的阻尼液稳定的储存在外套筒31里面，将阻尼液与切削过后的活塞杆12隔离开，保证了装置的可靠性。同时单向阀的压力阈值从内套筒33上靠近法兰21的一端向另一端逐渐增大，从而使靠近法兰21的一端的单向阀受压时最先打开，释放压力能，缓解碰撞初期的冲击力，使碰撞过程的冲击力逐渐增大，进而减小对车内人员和设备的损坏。

而法兰组件2包括法兰21和切削刀具22，法兰21的中心设置有一导向孔25，法兰21通过边缘的缩颈部23与外套筒31过盈配合(而内套筒33同样可与导向孔25的内壁对齐，从而实现液压缸体3与法兰21的密封连接)，法兰21的半径尺寸同外套筒31的半径尺寸一样。导向孔25与活塞14的尺寸相同。当列车发生碰撞事故时，导向孔25的导向作用可保证活塞14稳定地向安装底座4方向运动，使得切削吸能过程更加平稳，提高了防爬器装置的稳定性及抗偏载性。

在本实施例中，法兰21沿着导向孔25的周向边缘设置有四个刀具安装槽24，刀具安装槽24内用螺钉紧固安装有切削刀具22，切削刀具22的刀尖向导向孔25的中心延伸，在具体配合时，活塞杆12与导向孔25密封滑接，切削刀具22的刀尖均插入到导向槽13内，而活塞14则滑接在内套筒33内，其中导向槽13位于活塞14的上方。具体设置时，切削刀具22在刀具安装槽24上突出导向孔25的长度等于导向槽13的深度，切削刀具22的宽度等于或稍小于导向槽13的宽度，即切削刀具22和导向槽13之间采用过渡或较小的过盈配合，可保证切削刀具22切削活塞杆12时，稳定地沿纵向切削，提高了装置的稳定性。导向槽13的设置可防止切削刀具22突然受力过大而断裂，保证了切削过程的切削方向及四把切削刀具22的受力平衡，降低了防爬器在切削过程中的振动，提高了装置的稳定性。

当列车发生碰撞时，两车辆间的防爬齿11相互咬合、接触，使切削刀具22能够稳定地切削活塞杆12上的金属，切削过后活塞杆12继续向内套筒33的底部运动，活塞杆12末端的活塞14进一步挤压内套筒33中的阻尼液，内套筒33中的阻尼液受到挤压打开阻尼孔封堵器34。

同时，为了降低了初始切削过程的冲击载荷，保证了切削过程的平稳进行，沿着切削刀具22的切削方向上，切削刀具22的刀尖与活塞杆12的待切削位置间隔一段距离，即活塞杆12要向安装底座4运行一段距离挤压出一定量的阻尼液后，切削刀具22的刀尖才会碰到活塞杆12上待切削的金属，从而达到降低初始切削过程的冲击载荷，保护车体内部的人员安全。

在本实施例中，导向槽13的两侧设置有凹槽缝15，凹槽缝15沿着切削刀具22的切削方向延伸，即凹槽缝15沿着导向槽13的两侧面向活塞杆12的周向延伸，从而可保证刀具切削时，沿指定的路径切削指定的金属，即只切削两个相对凹槽缝15之间的金属，从而使切削过程更加可控。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，包括活塞杆（12）、法兰（21）、内套筒（33）和外套筒（31），所述内套筒（33）密封设置于所述外套筒（31）内，且该内套筒（33）内设置有阻尼液，所述活塞杆（12）的一端设置有可与所述内套筒（33）滑接的活塞（14），所述内套筒（33）上设置有阻尼孔（32），所述阻尼孔（32）上设置有阻尼孔封堵器（34），所述法兰（21）上设置有与所述活塞杆（12）滑接的导向孔（25），该法兰（21）的一侧与所述内套筒（33）、外套筒（31）的一端固接，另一侧安装有切削所述活塞杆（12）的切削刀具（22）；所述活塞杆（12）上设置有导向槽（13），所述切削刀具（22）延伸到所述导向槽（13）内，且沿着所述切削刀具（22）的切削方向上，所述切削刀具（22）的刀尖与所述活塞杆（12）的待切削位置间隔一段距离，以使所述切削刀具（22）在所述活塞（14）挤压阻尼液后开始切削；所述阻尼孔封堵器（34）为单向阀，所述单向阀设置为仅从所述内套筒（33）向外套筒（31）单向导通。

2.根据权利要求1所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，多个所述阻尼孔（32）沿着所述内套筒（33）的轴线方向设置。

3.根据权利要求2所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔（32）的内径从靠近法兰（21）的一端向另一端逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔（32）沿着所述内套筒（33）的周向均布，且同一周向均布的多个阻尼孔（32）的内径相同。

5.根据权利要求1所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，多个所述单向阀的压力阈值从内套筒（33）上靠近法兰（21）的一端向另一端逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，所述活塞杆（12）远离活塞（14）的另一端设置有防爬齿（11）。

7.根据权利要求6所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，所述活塞杆（12）为内部中空的空心杆件结构。

8.根据权利要求7所述的复合式轨道车辆吸能防爬器，其特征在于，所述内套筒（33）和外套筒（31）的另一端同轴固接在一安装底座（4）上，所述安装底座（4）上设置有安装孔（42）。