CN112326259A - 弹射车体脱钩装置、车辆弹射控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆弹射控制领域，提供了一种弹射车体脱钩装置、车辆弹射控制系统及控制方法。其中，弹射车体脱钩装置包括连杆部和驱动控制部；连杆部为四连杆结构，由两个固定铰、两个转铰和四个连杆构成；两个固定铰之间连接有导轨，导轨上设有滑块，滑块的一端通过一连杆与其中一个转铰连接，滑块的另一端与驱动控制部连接；其中一个固定铰与另一个转铰连接的连杆的末端设有拉钩；驱动控制部用于驱动控制滑块沿导轨移动，从而带动两个转铰和四个连杆同时运动，以控制连杆部处于锁死或解锁状态，使得拉钩紧固或瞬间脱离弹射车体牵引梁。

Description

弹射车体脱钩装置、车辆弹射控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于车辆弹射控制领域，尤其涉及一种车体脱钩装置、车辆弹射控制系统及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

机车被动安全的研究对于保护司乘人员的安全和防止货物造成损失具有十分重要的意义。吸能装置是机车车辆耐碰撞设计的关键环节，能够大幅提高列车被动安全性能，车辆弹射碰撞控制系统对于部件级以及车辆碰撞试验研究具有重要意义。

针对当前的弹射碰撞试验台存在着不易脱钩、或者脱钩设置的不当导致弹射误差交大的问题，系统多采用电机牵引和空气炮等弹射驱动方式，但发明人发现，这种方法存在着能耗大、噪音大而且对吸能部件和车辆碰撞速度控制误差大，反应速度慢，影响碰撞的响应速度，加大了弹射碰撞的试验误差缺点，同时对于大推力弹射情况下，弹射车体脱钩比较困难，难以实现弹射车体的自主可控的弹射释放。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第一个方面提供一种弹射车体脱钩装置，其利用驱动控制部驱动控制滑块沿导轨移动，控制连杆部处于锁死或解锁状态，以达到大推力弹射情况下，能够弹射车体迅速脱钩的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弹射车体脱钩装置，其包括连杆部和驱动控制部；所述连杆部为四连杆结构，由两个固定铰、两个转铰和四个连杆构成；两个固定铰之间连接有导轨，导轨上设有滑块，滑块的一端通过一连杆与其中一个转铰连接，滑块的另一端与驱动控制部连接；其中一个固定铰与另一个转铰连接的连杆的末端设有拉钩；

所述驱动控制部，用于驱动控制滑块沿导轨移动，从而带动两个转铰和四个连杆同时运动，以控制连杆部处于锁死或解锁状态，使得拉钩紧固或瞬间脱离弹射车体牵引梁。

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第二个方面提供一种车辆弹射控制系统，其采用结合柔性气囊储能高压气室释放气体做功吸能的技术手段，实现柔性气囊快速弹射推动实验台车加速弹射碰撞的功能，且与弹射控制装置配合使用，克服了高压气体弹射不易控制的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车辆弹射控制系统，其包括柔性气囊及如上述所述的弹射车体脱钩装置；所述柔性气囊内充有设定压强的气体；

所述弹射车体脱钩装置用于当柔性气囊挤压弹射车体的端面时解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；

所述柔性气囊用于从设定位置向弹射车辆运动并挤压弹射车体的端面，以推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

本发明的第三个方面提供一种基于如上述所述的车辆弹射控制系统的控制方法，其包括：

将柔性气囊从设定位置向弹射车辆运动；

当柔性气囊挤压弹射车体的端面时，利用弹射车体脱钩装置解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；

利用柔性气囊挤压弹射车体的端面，推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用驱动控制部驱动控制滑块沿导轨移动，控制连杆部处于锁死或解锁状态，以达到大推力弹射情况下，能够弹射车体迅速脱钩的效果。

(2)本发明能有效地解决车辆精确弹射碰撞的现实技术问题。本发明将替代传统的电力牵引、空气炮和台车推动等传统碰撞试验台，实现对试验台车的弹射碰撞试验研究。

(3)本发明采用结合柔性气囊储能高压气室释放气体做功吸能的技术手段，实现柔性气囊快速弹射推动实验台车加速弹射碰撞的功能，同时高压气体具有储能效率高、反应灵敏的特点，与弹射控制装置配合使用，克服了高压气体弹射不易控制的问题，进而达到精确控制试验台车的效果，且试验台车的弹射释放具有自主、可控以及快速灵敏的特点，提供了一种比较理想的车辆弹射控制系统。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1是本发明实施例的弹射车体脱钩装置结构示意图；

图2是本发明实施例的车辆弹射控制系统结构示意图。

其中，1进气孔；2紧急泄气阀；3气缸；4柔性气囊；5弹射车体；6刚性墙；7轨道；8前后轮对；9牵引梁；10导杆；11伺服电机；12电机支座；13右丝杠螺母；14丝杠；15试验台固定导轨；16气缸支座；17左丝杠螺母；18电磁铁底座；19弹簧；20电磁铁；21第一连杆；22第一转铰；23第二连杆；24第二转铰；25第三连杆；26第二固定铰；27导轨；28滑块；29第一固定铰；30电磁铁支座；31第四连杆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例的弹射车体脱钩装置，包括连杆部和驱动控制部。

参照图1，本实施例的连杆部为四连杆结构，由两个固定铰、两个转铰和四个连杆构成。其中：

第一固定铰29与第一拉杆21连接，第一拉杆21末端设有拉钩，第一转铰22安装在第一拉杆21上，第一转铰22与第二转铰24之间连接有第二拉杆23，第二转铰24与第二固定铰26之间连接有第三拉杆25，第一固定铰29和第二固定铰26之间连接有导轨27，导轨27上设置有滑块28，滑块28的一端通过与第四拉杆31与第二转铰24连接，另一端与驱动控制部连接。

在本实施例中，拉钩与弹射车辆的牵引梁9配合，呈90度。

具体地，牵引梁9位于弹射车体5中间底部，通过两侧的垂臂下坠设置。

此处需要说明的是，拉钩的角度可根据实际情况来也可具体设置成其他角度，此处不再累述。

在本实施例中，滑块为空心结构，其空腔形状与导外形匹配。

此处可以理解的是，滑块的形状可为正方体或长方体等其他形状，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

其中，本实施例的固定铰、转铰和连杆的结构均可采用现有的结构来实现，此处不再累述。

在具体实施中，所述驱动控制部用于驱动控制滑块28沿导轨27移动，从而带动两个转铰和四个连杆同时运动，以控制连杆部处于锁死或解锁状态，使得拉钩紧固或瞬间脱离弹射车体牵引梁9。

其中，当两个转铰与一个固定铰处于同一直线且不重合时，连杆部处于锁死状态。也就是，第二连杆23和第三连杆25处于不重合的同一直线时，连杆部处于锁死状态。

本实施例利用驱动控制部驱动控制滑块沿导轨移动，控制连杆部处于锁死或解锁状态，以达到大推力弹射情况下，能够弹射车体迅速脱钩的效果。

根据图1可知，本实施例的驱动控制部可采用如下形式来实现：

驱动控制部包括电磁铁20、电磁铁底座18和导杆10，导杆10一端与滑块28相连，另一端与电磁铁底座18相连；电磁铁20用于根据通断电来吸合或排斥电磁铁底座18，以推动导杆10带动滑块28沿导轨27移动。而且在导杆10上还穿设有弹簧19，弹簧19位于电磁铁20与电磁铁底座18之间。

在本实施例中，电磁铁20固定在电磁铁支座30上。

其中，电磁铁支座起到支撑和固定电磁铁的作用。

本实施例的弹射车体脱钩装置的工作原理为：

对电磁铁20通电，通点后的电磁铁20吸合电磁铁底座18，使电磁铁底座18与电磁铁20相互贴合，与电磁铁底座18相连的导杆10推动右侧的滑块28沿着导轨27向右移动，与导轨27以转铰连接的第四块连杆31推动第二转铰24运动，同时与第二转铰24相连的第二连杆23和第三连杆25同时运动，在第一固定铰29和第二固定铰26限制作用下，同时在第一转铰22推动下拉杆以第一固定铰29为中心转动进行转动，直到第二连杆23和第三连杆25处于不重合的同一直线的锁死状态，此时拉杆顶端的90°拉钩紧紧拉着牵引梁9。

电磁铁20断电，固定在电磁铁支座30的弹簧19快速向左弹开电磁铁底座18，同时滑块28通过与电磁体底座18相固连的导杆10与电磁铁底座18一起向左移动，同时与滑块28左端以转铰连接的第四连杆31发生转动与移动运动，在第四连杆31带动下，第二连杆23、第三连杆25与第二转铰24之间的锁死状态被瞬间解除，第一连杆21绕第一固定铰29向下转动，此时第一连杆21上端部90°的拉钩与牵引梁9瞬间脱离接触。

本实施例利用电磁铁通断吸合电磁铁底座，断电排斥电磁铁底座从而更加灵敏地控制滑块运动，实现弹射车体迅速脱钩的目的。

此处需要说明的是，驱动控制部也可采用其他现有的结构来实现，比如驱动电机和微控制器，微控制器用来接收滑块运动条件信号，比如柔性气囊挤压弹射车体的端面。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种车辆弹射控制系统，包括柔性气囊及如上述实施例一所述的弹射车体脱钩装置；所述柔性气囊内充有设定压强的气体。

具体地，所述弹射车体脱钩装置用于当柔性气囊挤压弹射车体的端面时解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；所述柔性气囊用于从设定位置向弹射车辆运动并挤压弹射车体的端面，以推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

在本实施例中，弹射车体脱钩装置位于弹射车体5底端中间且位于轨道7下方。

在图2中，柔性气囊4与气缸3相连通，所述气缸3上设置有进气口1。进气口1向气缸3内通入气体，进入气缸3内的气体同步进入与气缸3相贯通的柔性气囊4内，气缸3与柔性气囊4形成的腔室内压强相一致，达到指定压强后停止向气缸3内通入气体，如果因意外通入气体过多，达到柔性气囊4和气缸3所承受的安全设定阈值，此时紧急泄气阀2开启，对气缸3内的气体进行紧急释放，保证气缸3和柔性气囊4的安全。

在具体实施中，所述气缸与水平驱动机构相连，水平驱动机构用于调整气缸与弹射车辆之间的距离，以实现不同能量级别的弹射动能输出控制。

在本实施例中，水平驱动机构为电机和丝杠机构。具体地，水平驱动机构的工作原理为：

启动伺服电机11，伺服电机11带动丝杠14转动，转动的丝杠14在左丝杠螺母17和右丝杠螺母13的配合下带动气缸支座16沿着试验台固定导轨15移动，通过伺服电机11的正反转控制与气缸支座16固连的气缸3向左、向右移动，调整到所需要的移动位置。

此处需要说明的是，水平驱动机构也可为其他机构，比如液压缸机构等等，此处不再累述。

在本实施例中，弹射车体的前后轮对8分别位于轨道上7上，轨道7右端设有刚性墙6。

本实施例的车辆弹射控制系统的控制原理为：

将柔性气囊从设定位置向弹射车辆运动；

当柔性气囊挤压弹射车体的端面时，利用弹射车体脱钩装置解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；

利用柔性气囊挤压弹射车体的端面，推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

以图2为例，本实施例的车辆弹射控制系统的控制过程为：

首先将弹射车体移动到指定位置，此时对电磁铁20通电，通点后的电磁铁20吸合电磁铁底座18，使电磁铁底座18与电磁铁20相互贴合，导杆10推动右侧的滑块28沿着导轨27向右移动，与导轨27以转铰连接的第四连杆31推动第二转铰24运动，同时与第二转铰24相连的第二连杆23和第三连杆25同时运动，在第一固定铰29和第二固定铰26限制作用下，同时在第一转铰22推动下拉杆以第一固定铰29为中心转动进行转动，直到第二连杆23和第三连杆25处于不重合的同一直线的锁死状态，此时拉杆顶端的90°拉钩紧紧拉着牵引梁9。此时启动伺服电机11，伺服电机11带动丝杠14转动，转动的丝杠14在左丝杠螺母17和右丝杠螺母13的配合下带动气缸支座16沿着试验台固定导轨15移动，通过伺服电机11的正反转控制与气缸支座16固连的气缸3向左、向右移动，调整到所需要的移动位置后，关闭伺服电机11，之后通过进气口1向气缸3内通入气体，进入气缸3内的气体同步进入与气缸3相贯通的柔性气囊4内，气缸3与柔性气囊4形成的腔室内压强相一致，达到指定压强后停止向气缸3内通入气体。

充入一定压强的柔性气囊4紧紧的挤压弹射车体5的左侧端面，此时对电磁铁20断电，固定在电磁铁支座30的弹簧19快速向左弹开电磁铁底座18，同时滑块28通过与电磁体底座18相固连的导杆10与电磁铁底座18一起向左移动，同时与滑块28左端以转铰连接的第四连杆31发生转动与移动运动，在第四连杆31带动下，第二连杆23、第三连杆25与第二转铰24之间的锁死状态被瞬间解除，第一连杆21绕第一固定铰29向下转动，此时第一连杆21上端部的拉钩与牵引梁9瞬间脱离接触，弹射车体5在柔性气囊4的推动下被迅速弹出，被弹射出的弹射车体5沿着轨道7向右撞击刚性墙6，同时根据伺服电机11的转动调整气缸3与弹射车体之间的距离，即柔性气囊4推动弹射车体5的作用行程，从而实现不同能量级别的弹射动能输出控制，以完善车辆弹射碰撞试验。

本实施例有效地解决车辆精确弹射碰撞的现实技术问题。本发明将替代传统的电力牵引、空气炮和台车推动等传统碰撞试验台，实现对试验台车的弹射碰撞试验研究。

本实施例采用结合柔性气囊储能高压气室释放气体做功吸能的技术手段，实现柔性气囊快速弹射推动实验台车加速弹射碰撞的功能，同时高压气体具有储能效率高、反应灵敏的特点，与弹射控制装置配合使用，克服了高压气体弹射不易控制的问题，进而达到精确控制试验台车的效果，且试验台车的弹射释放具有自主、可控以及快速灵敏的特点，提供了一种比较理想的车辆弹射控制系统。

以上所述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 (10)

1.一种弹射车体脱钩装置，其特征在于，包括连杆部和驱动控制部；所述连杆部为四连杆结构，由两个固定铰、两个转铰和四个连杆构成；两个固定铰之间连接有导轨，导轨上设有滑块，滑块的一端通过一连杆与其中一个转铰连接，滑块的另一端与驱动控制部连接；其中一个固定铰与另一个转铰连接的连杆的末端设有拉钩；

所述驱动控制部，用于驱动控制滑块沿导轨移动，从而带动两个转铰和四个连杆同时运动，以控制连杆部处于锁死或解锁状态，使得拉钩紧固或瞬间脱离弹射车体牵引梁。

2.如权利要求1所述的弹射车体脱钩装置，其特征在于，当两个转铰与一个固定铰处于同一直线且不重合时，连杆部处于锁死状态。

3.如权利要求1所述的弹射车体脱钩装置，其特征在于，所述驱动控制部包括电磁铁、电磁铁底座和导杆，导杆一端与滑块相连，另一端与电磁铁底座相连；电磁铁用于根据通断电来吸合或排斥电磁铁底座，以推动导杆带动滑块沿导轨移动。

4.如权利要求3所述的弹射车体脱钩装置，其特征在于，所述导杆上还穿设有弹簧，弹簧位于电磁铁与电磁铁底座之间。

5.一种车辆弹射控制系统，其特征在于，包括柔性气囊及如权利要求1-4中任一项所述的弹射车体脱钩装置；所述柔性气囊内充有设定压强的气体；

所述弹射车体脱钩装置用于当柔性气囊挤压弹射车体的端面时解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；

所述柔性气囊用于从设定位置向弹射车辆运动并挤压弹射车体的端面，以推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

6.如权利要求5所述的车辆弹射控制系统，其特征在于，所述柔性气囊与气缸相连通，所述气缸上设置有进气口。

7.如权利要求6所述的车辆弹射控制系统，其特征在于，所述气缸上还设置有紧急泄气阀。

8.如权利要求6所述的车辆弹射控制系统，其特征在于，所述气缸与水平驱动机构相连，水平驱动机构用于调整气缸与弹射车辆之间的距离，以实现不同能量级别的弹射动能输出控制。

9.如权利要求5所述的车辆弹射控制系统，其特征在于，所述车辆弹射控制系统还包括刚性墙，所述刚性墙设置在与柔性气囊相对的弹射车体的另一侧。

10.一种基于如权利要求5-9中任一项所述的车辆弹射控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

将柔性气囊从设定位置向弹射车辆运动；

当柔性气囊挤压弹射车体的端面时，利用弹射车体脱钩装置解锁连杆部，使得拉钩瞬间脱离弹射车体牵引梁；

利用柔性气囊挤压弹射车体的端面，推动弹射车体迅速弹出，完成车辆弹射碰撞试验。

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