CN112857623B - 一种用于车钩的拉压力传感器及车钩缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车钩的拉压力传感器及车钩缓冲装置，包括传感器壳体、第一连接端和第二连接端。所述传感器壳体上设置有多个应变片，所述第一连接端设置于所述传感器壳体的一端，并通过所述第一连接端与车钩体相连接；第二连接端，所述第二连接端设置于所述传感器壳体的另一端，并通过所述第二连接端与吸能装置相连接。从而解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

Description

一种用于车钩的拉压力传感器及车钩缓冲装置

技术领域

本发明属于车辆连挂技术领域，尤其涉及一种用于车钩的拉压力传感器及车钩缓冲装置。

背景技术

车钩缓冲装置(以下简称车钩)是轨道列车的重要零部件，起着连接、传递及缓冲的作用。其中车钩受力是一个事关车钩状态的重要参数，车钩如果受力过大可能造成不可复原吸能装置触发(触发后需更换)、造成车钩缓冲装置的损坏甚至造成人员伤亡。因此对车钩缓冲装置的受力监控很重要。

然而，车钩缓冲装置已为成熟模块化设计，且由于现有传感器结构的限制，导致现有车钩产品在线运行时均未安装力传感器，从而导致列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力的数据，而给列车的运行安全带来隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于车钩的拉压力传感器，以解决上述现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于车钩的拉压力传感器，包括，

传感器壳体，所述传感器壳体上设置有多个应变片；

第一连接端，所述第一连接端设置于所述传感器壳体的一端，并通过所述第一连接端与车钩体相连接；

第二连接端，所述第二连接端设置于所述传感器壳体的另一端，并通过所述第二连接端与吸能装置相连接。

优选的，所述传感器壳体包括腔体，所述腔体内设置有固定组件，通过所述固定组件使得所述传感器壳体与吸能装置固定连接。

优选的，所述腔体靠近吸能装置的一端内壁上设置有第一螺纹，且通过所述第一螺纹使得所述第二连接端与吸能装置螺纹连接；

所述固定组件上设置有第二螺纹，通过所述第二螺纹使得所述固定组件与吸能装置螺纹连接；

其中，所述第一螺纹与第二螺纹的螺距不同或所述第一螺纹与第二螺纹的旋转方向不同。

优选的，所述第一螺纹的螺距大于所述第二螺纹的螺距。

优选的，所述固定组件包括，

第一固定件，所述第一固定件与所述腔体固定连接；

第二固定件，所述第二固定件的一端与所述第一固定件螺纹连接，其另一端与吸能装置固定连接。

优选的，所述固定组件还包括连接件，所述连接件包括紧固件和栓体；

所述第一固定件和第二固定件上相对设置有通孔；

所述紧固件上设置有螺纹孔，所述栓体上设置有外螺纹，所述栓体依次穿过所述第二固定件与第一固定件的通孔，并与所述紧固件螺纹连接。

优选的，所述栓体的一端设置栓帽，所述第二固定件上设置有卡槽，所述栓帽卡于所述卡槽内。

优选的，所述第一固定件上设置有阻挡件，所述阻挡件与所述第二固定件相对应设置，且所述阻挡件为回转体结构。

优选的，还包括防护壳，所述防护壳设置于传感器壳体的外周面上。

一种车钩缓冲装置，包括吸能装置、车钩体、拉压力传感器，所述拉压力传感器的一端与吸能装置固定相接，其另一端与车钩体固定相接；且所述拉压力传感器为以上任意一项所述的拉压力传感器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了一种用于车钩的拉压力传感器，其包括传感器壳体，传感器壳体上设置有多个应变片；传感器壳体的一端设置有第一连接端，通过第一连接端与车钩体相连接；传感器壳体的另一端设置有第二连接端，通过第二连接端与吸能装置相连接。即拉压力传感器的两端分别与车钩体和吸能装置相连接，从而使得拉压力传感器合理有效的安装于车钩缓冲装置上，从而获取车钩承受的纵向拉压力，解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

附图说明

图1为本发明中用于车钩的拉压力传感器的整体结构示意图；

图2为本发明中用于车钩的拉压力传感器的剖面结构示意图；

图3为本发明中用于车钩的拉压力传感器的左视图；

图4为本发明中用于车钩的拉压力传感器的局部结构示意图；

图5为本发明中第一半防护壳的结构示意图1；

图6为本发明中第一半防护壳的结构示意图2；

图7为本发明中第二半防护壳的结构示意图1；

图8为本发明中第二半防护壳的结构示意图2；

图9为本发明中用于车钩的拉压力传感器的主视图；

图10为图9中沿箭头方面的剖面图；

以上各图中：1、传感器壳体；11、第一连接端；12、第二连接端；14、凸缘；15、密封槽；

2、固定组件；21、第一固定件；22、第二固定件；23、连接件；24、紧固件；

3、应变片；4、阻挡件；

5、防护组件；51、第一半防护壳；511、第一插接部；512、第二插接部；513、锁紧件；52、第二半防护壳；521、第三插接部；522、第四插接部；523、第一安装孔；53、第一内侧台阶；54、第一外侧台阶；55、第二内侧台阶；56、第二外侧台阶；57、封端部；58、第二安装孔；59、第三安装孔；

6、密封垫；7、排水器；8、紧固螺栓；9、吸能装置。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”“前”“后”“第一”“第二”“第三”“第四”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，属于“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如“连接”可以是固定连接，也可以时可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中的技术方案解决了列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题，总体思路如下：

本发明提供了一种用于车钩的拉压力传感器，其包括传感器壳体，传感器壳体上设置有多个应变片；传感器壳体的一端设置有第一连接端，通过第一连接端与车钩体相连接；传感器壳体的另一端设置有第二连接端，通过第二连接端与吸能装置相连接。即拉压力传感器的两端分别与车钩体和吸能装置相连接，从而使得拉压力传感器合理有效的安装于车钩缓冲装置上，从而获取车钩承受的纵向拉压力，解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

一种用于车钩的拉压力传感器，包括，

传感器壳体1，所述传感器壳体1上设置有多个应变片3；

第一连接端11，所述第一连接端11设置于所述传感器壳体1的一端，并通过所述第一连接端11与车钩体相连接；

第二连接端12，所述第二连接端12设置于所述传感器壳体1的另一端，并通过所述第二连接端12与吸能装置相连接。

传感器壳体1为拉压力传感器的框架结构，本实施例中，传感器壳体1优选为柱形体结构，其轴向长度可依据车钩缓冲装置上钩体与吸能装置之间的距离进行设计，从而使得拉压力传感器能够应用于多种类型的车，从而扩大其应用范围。

具体地说，传感器壳体1包括腔体，腔体内设置有固定组件2，通过设置此固定组件2使得传感器壳体1与吸能装置之间固定连接。腔体靠近吸能装置9的一端内壁上设置有第一螺纹，且通过第一螺纹使得传感器壳体1与吸能装置9螺纹连接；固定组件2上设置有第二螺纹，通过第二螺纹使得固定组件2与吸能装置9螺纹连接；其中，所述第一螺纹与第二螺纹的螺距不同或所述第一螺纹与第二螺纹的旋转方向不同。

本实施例中，第一螺纹的螺距大于第二螺纹的螺距。通过采用以上结构，使得传感器壳体1与吸能装置9之间为双重固定连接结构，即通过传感器壳体1与吸能装置直接螺纹连接，还通过固定组件2使得吸能装置9与传感器壳体1之间进一步螺纹连接。并且两个螺纹结构的螺距不同，由此防止了在外力作用下传感器壳体1与吸能装置9之间的相互转动，从而使得传感器壳体1与吸能装置9之间更加稳定的连接在一起。

如图1和图2所示，通过设置此固定组件2，使得腔体被分割成第一腔室和第二腔室。第一腔室为第一连接端11，第一连接端11的结构与车钩体的结构相配合，从而使得第一连接端11与车钩体相连接。第二腔室为第二连接端12，第二连接端12的结构与吸能装置9的结构相配合，本实施例中，第二腔室的内壁上设置有内螺纹，即第一螺纹，吸能装置的端部设有外螺纹，且吸能装置的此端部插入第二腔室内，并与第二腔室处进行螺纹连接，使得第二腔室与吸能装置9通过第一螺纹连接在一起。

本实施例中，第二腔室的外径与吸能装置9的外径相同，从而使得第二腔室处的传感器壳体1能够作为吸能装置的一部分，在车钩缓冲装置总长度固定的情况下，此结构通过采用插接且螺纹连接的方式，有效的利用了空间。同时，传感器壳体1与吸能装置之间通过采用螺纹连接使得拉压力传感器受力更加均匀，受因加工偏差、变形等原因导致应力集中的影响较小，从而保证了测量的精度，同时通过采用此连接结构，使得两部件之间连接更加的方便。

更具体地说，固定组件2包括第一固定件21和第二固定件22。第一固定件21与腔体固定连接，第二固定件22的一端与第一固定件21螺纹连接，其另一端与吸能装置9固定连接。本实施例中，第一固定件21优选为板状结构，且其结构与腔体的结构相配合，使得第一固定件21能够固定设置于腔体内。且第一固定件21上设置有通孔。同时，第二固定件22为安装座，安装座的一端与第一固定件21固定相接，其另一端与吸能装置9固定相接。具体地说，第二固定件22上设置有通孔。

进一步，固定组件2还包括连接件23，连接件23上设置有外螺纹，即第二螺纹。具体地说，连接件23包括紧固件24和栓体，且紧固件24上设置有螺纹孔；栓体上设置有外螺纹，栓体依次穿过所述第二固定件22与第一固定件21的通孔，并与紧固件24螺纹连接。由此，通过连接件23与第一固定件21及第二固定件22的连接，使得传感器壳体1与吸能装置9之间进一步连接。从而使得传感器壳体1与吸能装置9通过第一螺纹及第二螺纹连接在一起，本实施例中，连接件23优选为固定螺栓和固定螺母。进一步，第一固定件21与第二固定件22上的通孔均设置于轴中心处，即连接件23安装于传感器壳体1与吸能装置9的轴心处。

进一步，第一螺纹的螺距大于第二螺纹螺距的，由于两个螺纹结构的螺距不同，由此防止了在外力作用下传感器壳体1与吸能装置之间的相互转动，从而使得传感器壳体1与吸能装置之间更加稳定的连接在一起。同时，第一螺纹和第二螺纹的旋转方向不同时，也能够防止了外力作用下传感器壳体1与吸能装置之间的相互转动，从而使得传感器壳体1与吸能装置之间更加稳定的连接在一起。具体地说，拉压力传感器与吸能装置9间设有预设扭力进行防护，以吸能装置9为参照，拉压力传感器相对吸能装置9有两个运动方向，即拧紧和拧松的方向。若向拧紧的方向转动，由于已有设计的扭力防护，即使向拧紧的方向用力，材料也几乎不变形，从而使得拉压力传感器相对吸能装置9向该方向几乎无法运动；若向拧松的方向转动，不仅要克服设计扭力，还要克服连接件23的预紧力，由于拉压力传感器与吸能装置9之间松动时轴向方向会向两者分离的方向运动，此时因为连接件23与拉压力传感器及吸能装置之间的螺距不同，因此二者之间很难同步运动。具体地说，由于拧松时连接件23的转动力由传感器壳体1提供，因此连接件23的转动角度小于等于传感器壳体1转动的角度，由于传感器壳体1及吸能装置9的螺距大于连接件23的螺距，即传感器壳体1与吸能装置之间分离的距离必定大于传感器壳体1与连接件23之间分离的距离，因此此过程会进一步拉长连接件23，即拉长固定螺栓。

根据虎克定律

σ＝Εε＝E(ΔL/L)

所以有ΔL＝σL/E＝Fl/ES

固定螺栓材质为钢铁时，弹性模量E＝2.06e¹¹Pa

当结构固定后，固定螺栓受力长度L、固定螺栓截面积S、弹性模量E固定，固定螺栓伸长长度只与固定螺栓受的拉力F有关，而由于弹性模量非常大，只有拧松方向的力非常大时才可能导致固定螺栓会发生相对较大的变形ΔL。由上可知，如果拉力传感器与吸能装置9之间发生转动或分离时，必然会导致固定螺栓的拉长，然而由虎克定律可知，要使得固定螺栓变形必须有非常大的力，从而可以看出使得固定螺栓变形不易实现，由此使得传感器壳体1与吸能装置之间很难发生转动或分离，从而实现了固定螺栓的防松作用，进一步，固定螺母优选为锁紧螺母，从而进一步提高放松效果。由此，通过采用以上结构，使得拉力传感器与吸能装置之间能够稳定的连接在一起。

进一步，第二固定件22上还设置有两个紧固螺栓，两个紧固螺栓分别设置于连接件23的两端，从而使得第二固定件22能够更加稳定的与吸能装置相连接。如图3所示，为了防止紧固螺栓脱落后掉入传感器壳体1的第一腔室内，第一固定件21上设置有阻挡件4，阻挡件4与第一固定件21可为一体式结构，也可以为分体式结构。具体地说，阻挡件4优选为板状结构，且阻挡件4为回转体结构，由于螺纹初始加工角度不同及制造偏差等，结构不同的吸能装置与拉压力传感器拧紧后，其相对转角会有差异。然而当阻挡件4采用回转体结构时，即使相对角度不同，阻挡件4仍可以起到阻挡的作用。

综上所述，通过采用以上结构使得拉压力传感器的两端分别与车钩体和吸能装置9相连接。同时，拉压力传感器与吸能装置9之间分别通过第一螺纹和第二螺纹进行连接，即传感器壳体1与吸能装置9之间通过第一螺纹连接，传感器壳体1与吸能装置9之间通过固定组件2的第二螺纹进一步连接；并且，由于第一螺纹与第二螺纹之间的螺距不同，从而防止了传感器壳体1与吸能装置9之间的相互转动与移动，使得拉压力传感器能够更加稳定的与吸能装置9连接在一起。从而使得拉压力传感器能够更加有效的安装于车钩缓冲装置上，从而获取车钩承受的纵向拉压力，解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

如图4所示，拉压力传感器的应变片3设置于传感器壳体1的外周面上，为了对其进行防护，本实施例中还设置有防护组件5，防护组件5设置于传感器壳体1的外周面上，且与应变片3相对应设置，用于防护应变片3。

具体地说，设置防护组件5主要是用于防护应变片3与应变片3的出线。本实施例中，防护组件5包括防护壳、密封垫6和密封圈。由于进水的方位仅可能为轴向或径向，所以本实施例中，主要是通过防护壳与密封圈的配合来预防轴向的进水，防护壳与密封垫6的配合来预防径向进水。

如图5至图8所示，防护组件5包括防护壳，所述防护壳包括相对设置的第一半防护壳51和第二半防护壳52，且所述第一半防护壳51与所述第二半防护壳52之间为可拆卸连接。本实施例中，第一半防护壳51的两端接口处分别设置有第一插接部511和第二插接部512；第二半防护壳52的两端接口处分别设置有第三插接部521和第四插接部522；第三插接部521与第一插接部511相连接，第四插接部522与第二插接部512相连接，从而使得第一半防护壳51与第二半防护壳52插接在一起。进一步，防护壳上还设置有锁紧件513，通过设置此锁紧件513使得第一半防护壳51与第二半防护壳52之间更加稳固的连接在一起。同时，为了使得防护壳更加稳定的设置于传感器壳体1的外周，本实施例中，第二半防护壳52上设置有第一安装孔523，第一安装孔523处设置于紧固螺栓8，紧固螺栓8的一端穿过螺纹孔并顶靠于传感器壳体1上，从而进一步提高了防护壳与传感器壳体1之间的连接稳定性。

本实施例中，第一半防护壳51位于第二半防护壳52的上方；第一插接部511与第二插接部512结构相同且向下延伸，第三插接部521与第四插接部522结构相同且向上延伸。进一步，第一插接部511与第二插接部512均包括第一外侧台阶54和第一内侧台阶53，且第一外侧台阶54所在的水平面低于第一内侧台阶53所在的水平面；第三插接部521与第四插接部522均包括第二外侧台阶56和第二内侧台阶55，且第二外侧台阶56所在的水平面低于所述第二内侧台阶55所在的水平面。其中，第一外侧台阶54与其相对应的第二外侧台阶56相接；第一内侧台阶53与起相对应的第二内侧台阶55相接。通过采用以上结构，使得位于上方的第一半防护壳51的接口包裹住位于下方的第二半防护壳52的接口，从而能够充分利用重力，当第一半防护壳51有水(主要为雨水)留下时，水从第一半防护壳51处留下。同时，由于第二半防护壳52第二外侧台阶56低于第二内侧台阶55，所以，即使有水或灰尘等从接口的缝隙处径向进入第一半防护壳51，但由于第二半防护壳52的第二内侧台阶55的阻挡，相当于第二层防护，从而使得水很难进入防护壳内部。因此，通过采用以上结构，有效的防止了水或灰尘进入防护壳内，从而避免了环境中水或灰尘等对应变片3的影响。

如图10所示，为了进一步加强径向的密封效果，本实施例中，第一半防护壳51与第二半防护壳52的之间还设置有密封垫6。安装好后，第一半防护壳51的第一外侧台阶54与第一半防护壳51的第二外侧台阶56挤压密封垫6，从而使得密封垫6对径向进一步密封，即形成第三级防护。同时，为便于安装定位，密封垫6上可设有两个安装孔与锁紧件513进行配合安装。由上可知，通过第一半防护壳51、第二半防护壳52及密封垫6的组合形成了径向的三级防护结构，使得防护组件5能够有效的起到防护作用。

继续参照图4，传感器壳体1外周面上环绕设置有凸缘14，凸缘14至少为两个，且均匀分布于应变片3的两侧；防护壳的两边缘端分别设置有封端部57，封端部57罩于凸缘14的外部，使得防护壳与传感器壳体1紧密相接。同时，凸缘14上设置有密封槽15，密封槽15内设置有密封圈。安装好后，第一半防护壳51、第一半防护壳51与密封圈配合，从而在防护壳的轴向上形成三级防护结构，进一步增强了防护壳的防护功能。

第二半防护壳52上还设有第二安装孔58以安装接头，用于应变片3的接线或出线；同时，第二半防护壳52上设置有第三安装孔59，此安装孔用于安装紧固螺栓8。传感器壳体1上还设有漏水孔，通过此漏水孔可将意外进水排出，还可以通过此漏水孔进行部件检查，从而进一步提高了防护壳的防护稳定性，使得拉压力传感器能够有效的获取车钩承受的纵向拉压力，解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承的纵向拉压力数据的技术问题。

为了更清楚的说明本发明，下面以图1至图10所示的实施例为例就本发明的安装过程做进一步的说明：

首先将连接件23的栓体插入第二固定件22的通孔内，将第二固定件22通过螺栓与吸能装置9固定连接在一起。此时，第二固定件22固定安装于吸能装置9上，然后将吸能装置9的此端部插入传感器壳体1的腔体内，并通过第一螺纹连接在一起，连接件23的栓体通过第一固定件21的通孔，然后，将紧固件24拧到栓体上设定一定的扭力，由此通过第二螺纹将第一固定件21与第二固定件22连接在一起。综上可知，通过以上第一螺纹及第二螺纹使得拉压力传感器与吸能装置9之间稳固连接。

将拉压力传感器的线缆通过第二半防护壳52上的第二安装孔，然后将第一半防护壳51与第二半防护壳52插接在一起，并通过锁紧件513将第一半防护壳51与第二半防护壳52进一步固定。调节好第一半防护壳51与第二半防护壳52的方位后，将螺栓拧进第二半防护壳52的螺纹孔内，使得螺栓的一端顶靠拉压力传感器，然后拧紧螺母对第二半防护壳52上进行紧固。并将紧固螺栓8安装于第二半防护壳52的第一安装孔上。最后将传感器壳体1的另一端与车钩体连接，由此完成拉压力传感器的安装。

本发明中拉压力传感器的结构简单易安装，能够合理有效的安装于车钩缓冲装置上。通过采用以上结构不仅使得拉压力传感器能够合理有效的安装于车钩缓冲装置上，还能够有效的适应于车辆运行的环境中。同时，本发明同时兼顾了强度、精度、安装接口、安装空间、以及防护等因素，并且本发明为模块化设计，方便组装及现场的运营维护。由此，通过采用以上拉压力传感器能够有效的获取车钩承受的纵向拉压力，解决了现有技术中列车在运行过程中无法获得车钩承受的纵向拉压力数据的技术问题。

Claims (7)

1.一种用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，包括，

传感器壳体，所述传感器壳体上设置有多个应变片；

第一连接端，所述第一连接端设置于所述传感器壳体的一端，并通过所述第一连接端与车钩体相连接；

第二连接端，所述第二连接端设置于所述传感器壳体的另一端，并通过所述第二连接端与吸能装置相连接；

包括防护壳，所述防护壳设置于传感器壳体的外周面上；

所述传感器壳体包括腔体，所述腔体内设置有固定组件，通过所述固定组件使得所述传感器壳体与吸能装置固定连接：

所述腔体靠近吸能装置的一端内壁上设置有第一螺纹，且通过所述第一螺纹使得所述第二连接端与吸能装置螺纹连接；

所述固定组件上设置有第二螺纹，通过所述第二螺纹使得所述固定组件与吸能装置螺纹连接；

其中，所述第一螺纹与第二螺纹的螺距不同或所述第一螺纹与第二螺纹的旋转方向不同。

2.根据权利要求1所述的用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，所述第一螺纹的螺距大于所述第二螺纹的螺距。

3.根据权利要求1或2所述的用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，所述固定组件包括，

第一固定件，所述第一固定件与所述腔体固定连接；

第二固定件，所述第二固定件的一端与所述第一固定件螺纹连接，其另一端与吸能装置固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，所述固定组件还包括连接件，所述连接件包括紧固件和栓体；

所述第一固定件和第二固定件上相对设置有通孔；

所述紧固件上设置有螺纹孔，所述栓体上设置有外螺纹，所述栓体依次穿过所述第二固定件与第一固定件的通孔，并与所述紧固件螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，所述栓体的一端设置栓帽，所述第二固定件上设置有卡槽，所述栓帽卡于所述卡槽内。

6.根据权利要求3所述的用于车钩的拉压力传感器，其特征在于，所述第一固定件上设置有阻挡件，所述阻挡件与所述第二固定件相对应设置，且所述阻挡件为回转体结构。

7.一种车钩缓冲装置，其特征在于，包括吸能装置、车钩体、拉压力传感器，所述拉压力传感器的一端与吸能装置固定相接，其另一端与车钩体固定相接；且所述拉压力传感器为权利要求1～6中任意一项所述的拉压力传感器。

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