CN201283874Y - 火车车钩中的碰撞保护装置 - Google Patents

Abstract

一种火车车钩，包括支撑在牵引杆(3)前端的车钩头(2)，牵引杆通过接头(4)连接到火车底盘上。在火车车钩中设置有缓冲减振器(5)，用于有效吸收火车正常运行时产生的沿缓冲方向(F)的正常载荷。在火车车钩中还设置有碰撞保护装置，用于有效吸收火车异常运行时产生的过大的缓冲载荷。碰撞保护装置是集成在牵引杆(3)中的变形管(6)，其能够在变形管的膨胀段的强制径向膨胀过程中吸收能量。变形管(6)具有加强结构(16)，其位于由于缓冲载荷超过所述变形管的膨胀段的额定缓冲载荷能力(N)而开始径向膨胀的位置。加强结构(16)为所述位置提供了抵抗大于变形管膨胀段额定缓冲载荷能力(N)的峰值载荷冲击(P)的能力。

Description

火车车钩中的碰撞保护装置

技术领域

本实用新型涉及火车车钩中的结构，更具体地说，涉及一种集成在火车车钩中的碰撞保护装置。

背景技术

现有技术中在火车车钩中包括能量吸收结构是已知的，用于吸收由于火车的异常运行而产生的强大的力，例如与其它火车、公路车辆相撞，或者火车脱轨。这种碰撞保护装置的实现形式可以是一种能量吸收管段，该管段在碰撞过程中由于牵引杆在轴向上被强制压入管中而导致该管段在径向上膨胀。

另外，在火车车钩中通常还包括能量吸收装置用于吸收由于火车的正常运行而产生的较小的能量，例如在加速和行驶过程中产生的拉动，或者在连接操作中产生的推动。这种能量吸收结构的实现形式可以是设置在火车车钩中的和/或火车底盘上的车钩固定点中的油/气减振器、弹簧组件或弹性可压缩元件。下面，这些组件将被称作缓冲减振器。

缓冲减振器和变形管的一个目的是为了保护火车底盘不被在缓冲方向上作用的力破坏。为此，变形管设计成具有吸收缓冲方向上的力的能力。为此目的，变形管设计成能够通过管壁变形来吸收力，使底盘结构免遭破坏。变形管只有在力超过正常缓冲载荷的情况下才启用，在力低于正常缓冲载荷时变形管保持不动，力是由缓冲减振器吸收。

铁路工作人员希望在火车单元之间尽可能高的相对速度下进行火车单元的连接。然而，变形管的额定缓冲载荷能力在实践中限制了正常运行时缓冲减振器的缓冲载荷能力，因此也限制了在不启用碰撞保护装置的情况下进行连接操作时所能够允许的最大相对速度。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决这个问题。

本实用新型的目的通过下面的火车车钩来实现，该火车车钩包括支撑在牵引杆前端的车钩头，所述牵引杆可通过接头连接到火车底盘上，其中在火车车钩中设置有缓冲减振器和碰撞保护装置，所述缓冲减振器用于有效吸收火车正常运行时产生的沿缓冲方向的正常载荷，所述碰撞保护装置用于有效吸收火车异常运行时产生的过大的缓冲载荷，并且其中所述碰撞保护装置是集成在牵引杆中的变形管，该变形管能够在变形管的膨胀段的强制径向膨胀过程中吸收能量。所述变形管具有加强结构，该加强结构位于由于缓冲载荷超过所述变形管的膨胀段的额定缓冲载荷能力而开始径向膨胀的位置，所述加强结构为所述位置提供了抵抗峰值载荷冲击的能力，该峰值载荷冲击大于所述变形管的膨胀段的额定缓冲载荷能力。

简言之，变形管设计成具有抗变形的初始峰值，因此具有吸收高于其额定缓冲载荷能力的缓冲载荷的初始能力，从而变形管不会在受到额定缓冲载荷时产生变形。

提出的设计允许提供一种火车车钩，其中缓冲减振器能够设计成用于吸收超过额定缓冲载荷的缓冲载荷，其中所述额定缓冲载荷为导致碰撞保护装置被启用的缓冲载荷。

实现的技术效果和优点在于，火车车钩允许在火车单元之间的相对速度增加时进行连接操作，而不会启用碰撞保护装置。

该实施方案的原理能够通过不同的实施方式予以实现，如同下面将要描述的。

附图说明

下面将参照附图进一步解释本实用新型，附图示意性地显示了如何实现本实用新型的例子。附图中：

图1是局部剖视侧视图，显示了包括缓冲减振器和变形管形式的碰撞保护装置的火车车钩；

图2是显示图1的火车车钩中所包括的变形管和牵引杆部分的放大纵截面图；

图3是力-变形量图形，包含了显示吸收的缓冲载荷相对于牵引杆压缩长度的曲线图；以及

图4是力-时间图形，显示在正常和异常运行中作用在火车车钩中的缓冲减振器和变形管上的缓冲载荷冲击的典型的时间长度。

具体实施方式

参照图1，火车车钩1包括支撑在牵引杆前端的车钩头2以及接头4，牵引杆通常由标记数字3表示，牵引杆和车钩头通过接头4枢轴地连接到轨道车辆(未显示)的底盘(未显示)上。在这里，“前”是指从接头4朝车钩头2看去的方向。缓冲减振器5通常包括在火车车钩中，并且布置成在火车正常运行中吸收缓冲方向F的力。缓冲减振器可以在局部剖视的接头组件4中看到。火车车钩中还包括碰撞保护装置，在这里以变形管6的形式实现。变形管6的内径小于牵引杆3前段3’的外径。牵引杆段3’的后端安装在变形管6加宽的前端内。若在缓冲方向F作用有超过变形管6额定缓冲载荷能力的力，则牵引杆段3’的后端将在轴向上被强制压到变形管6中，变形管6通过径向膨胀发生变形，同时吸收能量。

变形管6和牵引杆段3’在图2中放大显示。在此图示的实施方式中，牵引杆3’是一管段，在其后端具有环7，环7具有外倒角8。牵引杆段3’的后端安装在变形管6的前端内，外倒角8邻接变形管6加宽前端的壁9上对应的内倒角。变形管6的后端安装在夹座10中，借此牵引杆段和变形管通过图1中所示的夹具11可以连接到接头4上。同样地，夹座10’形成于牵引杆段3’的前端，便于牵引杆与车钩头2之间的连接(同样通过图1中所示的夹具11’)。夹座10形成于实心牵引杆段12的后端，实心牵引杆段12从变形管6的中心穿过并到达牵引杆段3’中。锁环13通过螺栓14固定在牵引杆段12的前端。锁环13压紧于牵引杆段3’中整体形成的轴肩15上，通过这种方式将牵引杆段3’、变形管6和牵引杆段12组件固定。

如果缓冲载荷F超过了变形管6膨胀段的载荷极限，则牵引杆段3’将沿缓冲方向朝变形管内移动。由于牵引杆段3’的外半径大于变形管6的内半径，因此随着牵引杆段3’被强制压入变形管6，变形管将发生径向膨胀。在火车车钩的轴向压缩过程中，通过使牵引杆段3’在牵引杆段12的外侧滑动(从图中可以理解)，可以避免弯曲。

为了实现在不导致变形管变形的情况下允许高速连接操作的目的，可以在变形管的前端(通常是径向膨胀开始的地方)，局部设置能增加结构强度的加强结构16。

在所示的实施方式中，所述加强结构16实现为使变形管6的壁9增加一定厚度的区域。增加的壁厚有利地且优选地应用于连接变形管6的前侧圆柱形壁段6’和后侧圆柱形壁段6”的圆锥形壁段9’，如图2所示的实施方式。增加的材料厚度可以基本上连续地应用于变形管6的整个圆周上，或者作为替换，可以凸起的形式局部地应用，这些凸起优选围绕变形管6的圆周等距间隔开。

在替换结构中，加强结构可以材料环的形式实现，该材料环被熔接到变形管的外侧，例如通过焊接。

另一可预期的替换结构是，对壁9进行局部冶金处理，产生局部加强的抵抗变形和径向膨胀的能力，例如通过硬化处理。

再一可预期的替换结构是，变形管由具有不同性能和不同能量吸收能力的金属构成，例如通过表面处理、熔接或者合金化，等等。

结果，通过上述预期方案中的任何一种或者它们之间的任意组合，变形管6设计成提供了初始抗变形能力，因此具有吸收超过额定缓冲载荷的缓冲载荷的初始能力，超过额定缓冲载荷时变形管的膨胀段将通过径向膨胀来变形。

提供的技术效果显示于图3的力-变形量(stroke)图形中。纵坐标表示沿缓冲方向作用的载荷(kN)，横坐标表示沿缓冲方向的变形量的轴向长度(mm)，即牵引杆的压缩长度。图形的水平部分是在变形管的膨胀部分发生变形时由变形管6吸收的额定载荷N。图形左侧的上升曲线表示火车车钩中所包括的缓冲减振器的载荷能力D。峰值P表示在变形管的前端提供的提高的载荷能力，这通过上述的加强结构16增加抗变形强度来实现。

从图形中可明显看出，缓冲减振器能够设计成吸收超过变形管6膨胀部分的额定缓冲载荷能力N的缓冲载荷冲击，这种方式允许更高的连接速度，而不会导致通过变形管变形启用碰撞保护。

因连接操作而产生的缓冲载荷通常以短时间内冲击的形式出现，如图4的图形中所示，其中纵坐标表示沿缓冲方向作用的载荷(kN)，横坐标是以毫秒定义的时间轴。如图3的图形所示，设置加强结构，在压缩变形量的最初长度期间保持峰值载荷能力P仍然是有利的。

在上文中，公开了作为应用本实用新型的一个例子的一种实施方式。在不偏离这里所教导的前提下可以进行一些修改。例如，火车车钩1中的变形管6和缓冲减振器5的布置可以与所示的不同，但仍然具有改进的变形管6的优点。此外，设计细节当然可以与所示的实施方式不同。对于本领域技术人员来说在阅读本说明书之后能够很自然地想到的任何这种修改都将理解为被权利要求所覆盖。

Claims (8)

1、一种火车车钩(1)，该车钩(1)包括支撑在牵引杆(3)前端的车钩头(2)，所述牵引杆(3)能通过接头(4)连接到火车底盘上，其中在火车车钩中设置有缓冲减振器(5)和碰撞保护装置，所述缓冲减振器(5)用于有效吸收火车正常运行时产生的沿缓冲方向(F)的正常载荷，所述碰撞保护装置用于有效吸收火车异常运行时产生的过大的缓冲载荷，并且其中所述碰撞保护装置是集成在牵引杆(3)中的变形管(6)，该变形管(6)能够在变形管的膨胀段的强制径向膨胀过程中吸收能量，其特征在于：

所述变形管(6)具有加强结构(16)，该加强结构(16)位于由于缓冲载荷超过所述变形管的膨胀段的额定缓冲载荷能力(N)而开始径向膨胀的位置，所述加强结构(16)为所述位置提供了抵抗峰值载荷冲击(P)的能力，该峰值载荷冲击(P)大于所述变形管(6)的膨胀段的额定缓冲载荷能力(N)。

2、根据权利要求1所述的火车车钩，其特征在于，所述加强结构(16)是在所述变形管(6)的壁(9)中增加的壁厚。

3、根据权利要求2所述的火车车钩，其特征在于，所述增加的壁厚围绕所述变形管(6)的圆周连续形成。

4、根据权利要求2所述的火车车钩，其特征在于，所述增加的壁厚局部地应用于围绕所述变形管(6)的圆周等距间隔的位置。

5、根据权利要求1所述的火车车钩，其特征在于，所述加强结构(16)是熔接到所述变形管的外侧的材料环。

6、根据权利要求5所述的火车车钩，其特征在于，所述加强结构(16)是通过焊接的方式熔接到所述变形管的外侧的材料环。

7、根据权利要求1—6中任意一项所述的火车车钩，其特征在于，所述牵引杆(3)的牵引杆段(3’)的后端容纳在所述变形管(6)的加宽的前端内，所述牵引杆段(3’)的后端的外倒角(8)邻接所述变形管(6)的壁(9)上所形成的对应的内倒角。

8、根据权利要求1—6中任意一项所述的火车车钩，其特征在于，该火车车钩包括：

前侧的、管状的牵引杆段(3’)，该牵引杆段(3’)的前端设置有连接装置(10’)用于和车钩头(2)连接；

后侧的、实心的牵引杆段(12)，该牵引杆段(12)的前端设置为与所述前侧牵引杆段(3’)的后端通过螺栓(14)连接，并且该牵引杆段(12)的后端设置有连接装置(10)用于和接头(4)连接；

同心地支撑在所述实心牵引杆段(12)周围的变形管(6)，该变形管(6)在轴向方向上被固定在所述前侧牵引杆段(3’)的后端与所述后侧牵引杆段(12)的后端之间，由此：

所述变形管(6)的前端的内倒角(9’)邻接所述前侧牵引杆段(3’)的后端的外倒角(8)，并且其中，

所述变形管(6)的前端的内倒角(9’)设置在连接所述变形管(6)的前侧圆柱形壁段(6’)和后侧圆柱形壁段(6”)的结构强度加强的圆锥形壁段(9’)上。

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