CN201432693Y - 承载式碰撞吸能装置 - Google Patents
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Abstract
一种承载式碰撞吸能装置，包括一个以上吸能主体，所述吸能主体连接在牵引梁后部和钩缓装置之间，所述吸能主体包括具有空腔的壳体，所述壳体包括上端面和下端面、连接在所述上端面和所述下端面相对应一端的承载面以及连接在所述上端面和所述下端面相对应的另一端的受力面，在所述承载面和所述受力面上分别设有向所述空腔凸伸的相对应的碰撞凸台，所述两个碰撞凸台位于所述吸能主体的中心横截面上。本实用新型的承载式碰撞吸能装置以优质碳素钢为原料，位于机车钩缓装置的后方，通过连接件与机车牵引梁后部连接在一起。该承载式碰撞吸能装置具有结构简单，设计灵活，容易制造，安装和维护方便等优点，很适合在货运或客运机车上使用。
Description
技术领域
本实用新型有关一种碰撞吸能装置，尤其有关于一种用于动车组、铁路列车特别是高速、准高速旅客列车、货运列车、轻轨、地铁等轨道车辆的承载式碰撞吸能装置。
背景技术
目前，为了减轻车辆碰撞事故造成的危害，车辆工业发达的国家先后针对耐碰撞车辆的能量吸收标准和碰撞事故中常见的人体损伤制定了相应的碰撞安全法规。这就要求对车辆进行耐碰撞结构设计，提高车辆的耐碰撞性，当碰撞事故发生时，通过车体结构自身的吸能或附加的能量吸收装置的摩擦、断裂、屈曲、压皱等破坏形式将巨大的撞击动能耗散，从而最大限度地保护司乘人员的生命安全和车辆主要结构的完好。
耐碰撞车辆结构设计的目标则是通过引入吸能结构，合理安排不同部位的纵向刚度，以保证车体吸能结构在碰撞过程中产生可控的有序变形来吸收能量。耐碰撞车辆的吸能结构可分为承载式吸能结构和附加式吸能结构。
附加式吸能装置是由吸能元件构成的碰撞变形能量吸收装置，布置在车辆的端部，并能够与防爬器集成为一个模块化部件，通过螺接、铆接或焊接等方式连接到车体上，易于更换和修理。附加式吸能装置在车辆正常运用时，不起传递纵向力的作用，只在发生碰撞事故时产生塑性大变形吸收碰撞动能。
承载式吸能结构与车辆车体结构完全集成为一体，具有合理的强度和刚度，在正常运行载荷(纵向冲击力和静载荷)条件下，具有良好的传递纵向力性能，并能保持结构的完整性；在低速下发生碰撞事故时，吸能结构不产生塑性变形，能量吸收由车钩缓冲装置吸收全部的冲击动能，避免车辆其它部位结构的破坏；在较高速下发生碰撞事故时，吸能结构吸收大部分冲击动能，起到减缓车辆其它部位结构冲击的作用。
目前，现有技术中存在一种承载式碰撞吸能装置，该承载式碰撞吸能装置为圆柱桶状，在圆柱桶的前、后端面上各安装有一个钢板，圆柱桶的一端固定安装在牵引梁后板上，另一端作为承载面接受来自外部的碰撞力。现有技术中的圆柱桶型承载式碰撞吸能装置，当碰撞力作用在圆柱桶的承载面上时，由于作用力不可能时时刻刻都作用在圆柱桶端面的正中心，因此，会存在力作用在端面边缘处的情况，此时圆柱桶四周因受力不均，而使得圆柱桶一侧受力被压缩，另一侧则向外弯曲变形。现有技术中的圆柱桶型碰撞吸能装置存在圆柱桶外壳不易被压缩且变形不均匀，吸能装置不能完全发挥其作用的缺陷；同时，现有技术中的圆柱桶型承载式碰撞吸能装置安装也不方便。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种承载式碰撞吸能装置，该碰撞吸能装置能方便地安装在机车牵引梁后部，并且当其受到外力时，更易压缩且变形均匀，可充分发挥吸能的作用。
本实用新型提供的一种承载式碰撞吸能装置，包括一个以上吸能主体，所述吸能主体连接在牵引梁后部和钩缓装置之间，所述吸能主体包括具有空腔的壳体，所述壳体包括上端面和下端面、连接在所述上端面和所述下端面相对应一端的承载面以及连接在所述上端面和所述下端面相对应的另一端的受力面，在所述承载面和所述受力面上分别设有向所述空腔凸伸的相对应的碰撞凸台，所述两个碰撞凸台位于所述吸能主体的中心横截面上。
在本实用新型中，在所述钩缓装置的端面中部设置有钩尾框；所述吸能主体为两个，设置在所述钩尾框的两侧。
在本实用新型中，所述空腔沿垂直所述碰撞凸台凸伸方向的横向方向贯穿于所述吸能主体，且所述空腔沿着与所述碰撞凸台凸伸方向平行的纵截面呈“工”字形，所述碰撞凸台构成“工”字形左右两侧的凹陷部。
在本实用新型中，所述碰撞凸台之间形成间距，所述间距构成吸能冲程。
在本实用新型中，所述壳体呈长方体形，所述上端面和所述下端面的中部向内凹陷形成吸能壁。
在本实用新型中，所述吸能主体还包括导向销，所述导向销穿过所述两个碰撞凸台而固定安装在所述吸能主体的中心轴线处。
在本实用新型中，所述导向销的一端与所述吸能主体的所述承载面焊接在一起，另一端穿出所述吸能主体的所述受力面形成显示部。
在本实用新型中，所述吸能主体还包括失效指示帽，所述失效指示帽设置在所述导向销的所述显示部上。
在本实用新型中，在所述受力面的纵向中心线所在的上下边缘处分别设置有连接件。
在本实用新型中，所述牵引梁后部设置有牵引梁后板，所述吸能主体通过连接件固定在所述牵引梁后板上。
根据上述方案，本实用新型相对于现有结构的效果是显著的：
一、将本实用新型的承载式碰撞吸能装置安装于车辆中，在碰撞事故发生时，由于吸能主体的壳体的承载面和受力面上设有向空腔内凸伸的对应的碰撞凸台，从而加强了吸能主体的承载面和受力面的结构强度；同时由于碰撞凸台设置在吸能主体的中心横截面上，使得吸能主体在受力压缩时，使壳体相对薄弱的上端面和下端面更易发生压缩变形。通过设置在车辆牵引梁后部的承载式吸能装置自身的压溃将巨大的撞击动能耗散，从而大大提高了车辆的耐碰撞性，保护了司乘人员的生命安全和车辆车体主要结构的完好。本实用新型的承载式碰撞吸能装置具有结构简单，设计灵活，容易制造，安装和维护方便等优点，很适合在客运或货运机车上使用。
二、采用了本实用新型的承载式碰撞吸能装置，在吸能主体的中心轴线处安装导向销，使得来自各个方向上的力最后都能被导向销导引而相对垂直地作用在吸能主体的承载面上。这样设计的一种承载式碰撞吸能装置，当受到碰撞力时，能够压缩均匀，可充分发挥其吸能的作用。
附图说明
图1为本实用新型实施方式1的承载式碰撞吸能装置纵向截面图。
图2为本实用新型承载式碰撞吸能装置吸能主体与钩缓装置、牵引梁后部相组合的组合状态立体图。
图3为本实用新型实施方式2的承载式碰撞吸能装置纵向截面图。
具体实施方式
实施方式1
如图1和图2所示，本实用新型提供的一种承载式碰撞吸能装置，包括一个以上吸能主体1，吸能主体1连接在牵引梁后部和钩缓装置2之间，牵引梁后部通常设置有牵引梁后板3，一般在机车牵引梁后板3上需设置附加的加强结构，吸能主体1只要简单地紧固在牵引梁后板3上即可。吸能主体1包括具有空腔12的壳体11，壳体11可采用优质碳素钢制成，大体呈长方体形，包括上端面111和下端面113、连接在上端面111和下端面113相对应的一端的承载面112以及连接在上端面111和下端面113相对应的另一端的受力面114。承载面112抵靠在钩缓装置2的端面上，接受来自外部的碰撞力F；在壳体11的承载面112和受力面114上分别设有一个向空腔12内部凸伸的相对应的碰撞凸台115和碰撞凸台116，上端面111和下端面113位于碰撞凸台115和碰撞凸台116的上方和下方，并且碰撞凸台115和碰撞凸台116位于吸能主体1的中心横截面上。其中，在受力面114的纵向中心线所在的上下边缘处分别设置有连接件15，用于将吸能主体1与牵引梁后板3相连接。连接件15可以为连接螺栓螺母，也可以为其他类型的连接件，只要能实现将吸能主体1连接到牵引梁后部3上即可。
本实用新型列举的承载式碰撞吸能装置包括两个吸能主体1，在钩缓装置2的端面中部设置有钩尾框4，两个吸能主体1分别设置在钩尾框4的两侧。
如图1所示，本实用新型列举的承载式碰撞吸能装置的吸能主体1的空腔12沿垂直碰撞凸台115和碰撞凸台116凸伸方向的横向方向贯穿于吸能主体1，且空腔12沿着与碰撞凸台115和碰撞凸台116凸伸方向平行的纵截面呈“工”字形，碰撞凸台115和碰撞凸台116构成“工”字形左右两侧的凹陷部。碰撞凸台115和碰撞凸台116之间具有间距，间距构成吸能冲程L。这种具有贯穿空腔12的吸能主体1，可以通过在厚钢板上开“工”字形槽来制成，制造加工方便。
优选地，如图1所示，上端面111和下端面113的中部向内凹陷形成较薄的吸能壁117和吸能壁118，吸能壁117和吸能壁118呈现为中间较薄弱的形式，当受到大的碰撞力F的时候，使吸能壁117和吸能壁118更易向内弯曲塑性变形吸收能量。
本实用新型列举的承载式碰撞吸能装置的吸能主体1进一步包括有导向销13，导向销13穿过碰撞凸台115和碰撞凸台116固定安装在吸能主体1的中心轴线处。如图1所示，本实施例中的导向销13大体呈圆柱体状，其一端131焊接在承载面112上，另一端穿出吸能主体1的受力面114形成显示部132。上述的显示部132可涂有红色颜料，当然显示部132也可以涂有其它颜色的涂料，只要能使其具有警示功能即可。在吸能主体1上设置导向销13的目的在于，引导来自外部的各个方向的碰撞力F，使得施加在吸能主体1上的碰撞力F均在导向销13的导引下趋向垂直于承载面112作用，这样一来，吸能主体1就能完全被均匀地压溃，充分发挥了其吸能的作用。
在导向销13的显示部132上还设置有失效指示帽14。失效指示帽14大体呈一端开口一端封闭的空心圆柱桶状，如图2所示，失效指示帽14插入牵引梁后板3的通孔中，并将导向销13的显示部132套入失效指示帽14内。
当车体承受碰撞力F(压缩载荷)时，碰撞力F通过缓冲器的后从板传递到吸能主体1的承载面112上。首先，吸能壁117和吸能壁118将发生塑性变形，而后碰撞力F使得导向销13开始沿着力的方向运动，此时吸能冲程L逐渐变小直至碰撞凸台115与碰撞凸台116相接触，即在吸能冲程为零的时候，导向销13将失效指示帽14顶掉，从而导向销13的红色显示部132露出，吸能主体1完成了其吸能的作用，此时需要更换吸能主体1。
这种吸能装置能够吸收能量的多少取决于制造吸能装置的材料强度，吸能壁117和吸能壁118的厚度和宽度，以及吸能冲程L的大小，根据吸能装置需要达到的设计目标要求，通过仿真分析，能够方便地确定这些参数的值。
这种承载式碰撞吸能装置具有结构简单，设计灵活，容易制造，安装和维护方便等优点，很适合在货运或客运机车上使用。
实施方式2
如图3所示，该实施方式与实施方式1的结构、原理和效果基本相同，不再重述。不同之处是：承载式碰撞吸能装置的吸能主体1的壳体11的上端面111’和下端面113’也可以不向内凹陷而形成具有薄弱环节的吸能壁，完全可以设计成呈平直状的吸能壁117’和吸能壁118’，同样可以达到吸能作用。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，当然不能以此限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型的内容所作的等同变化与修饰，就应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种承载式碰撞吸能装置，包括一个以上吸能主体，所述吸能主体连接在牵引梁后部和钩缓装置之间，所述吸能主体包括具有空腔的壳体，其特征是：所述壳体包括上端面和下端面、连接在所述上端面和所述下端面相对应一端的承载面以及连接在所述上端面和所述下端面相对应的另一端的受力面，在所述承载面和所述受力面上分别设有向所述空腔凸伸的相对应的碰撞凸台，所述两个碰撞凸台位于所述吸能主体的中心横截面上。
2.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：在所述钩缓装置的端面中部设置有钩尾框；所述吸能主体为两个，设置在所述钩尾框的两侧。
3.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述空腔沿垂直所述碰撞凸台凸伸方向的横向方向贯穿于所述吸能主体，且所述空腔沿着与所述碰撞凸台凸伸方向平行的纵截面呈“工”字形，所述碰撞凸台构成“工”字形左右两侧的凹陷部。
4.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述碰撞凸台之间形成间距，所述间距构成吸能冲程。
5.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述壳体呈长方体形，所述上端面和所述下端面的中部向内凹陷形成吸能壁。
6.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述吸能主体还包括导向销，所述导向销穿过所述两个碰撞凸台而固定安装在所述吸能主体的中心轴线处。
7.根据权利要求6所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述导向销的一端与所述吸能主体的所述承载面焊接在一起，另一端穿出所述吸能主体的所述受力面形成显示部。
8.根据权利要求7所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述吸能主体还包括失效指示帽，所述失效指示帽设置在所述导向销的所述显示部上。
9.根据权利要求1所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：在所述受力面的纵向中心线所在的上下边缘处分别设置有连接件。
10.根据权利要求9所述的承载式碰撞吸能装置，其特征是：所述牵引梁后部设置有牵引梁后板，所述吸能主体通过连接件固定在所述牵引梁后板上。
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