CN204821591U - 一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器，通过将蜂窝芯填充于金属管及导向筒组成的内部空间，在满足吸能能力的前提下，有效降低金属管变径量，以金属管承担侧向载荷，弥补了蜂窝芯侧向承载能力较弱的缺陷，合理分配金属管变径量和蜂窝芯体积，减少金属管因变径量过大导致的屈曲和破裂等现象发生的几率，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能完整有效完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及的是一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器。
背景技术
随着轨道交通的迅速发展，列车运行速度越来越快，现在高速列车的运行时速已经超过300km/h，高速列车一旦发生追尾等碰撞事故将带来了大量的人员伤亡和财产损失，在提高主动控制可靠性的同时，被动安全防护也越来越受到重视。防爬器是轨道交通领域中广泛应用的一种兼备防止列车骑爬和缓冲吸能作用的机械装置，通常由防爬结构和吸能结构两部分组成，传统的防爬器如蜂窝芯压缩式或金属管变径式防爬器通常为单一形式使用，一旦出现蜂窝芯开裂、倾覆或金属管屈曲等故障易导致防爬器彻底失效，从而失去吸能防护能力的情况，可靠性无法保证。
单一金属管变径式防爬器的防爬器具有以下缺点：1、变径量大，变径困难；为了充分吸收列车撞击过程中的巨大能量，金属管式吸能器对结构形式和制造材料要求严苛，当金属管材料和径向尺寸（包括管径和壁厚，通常由安装空间确定）一定时，金属管变径式防爬器要想提高吸能能力，通常只有增加长度和增加变径量两种方法，而防爬器的长度尺寸通常受到列车车体两端可利用空间的限制，从而只能选择增加变径量，例如现在列车上使用的金属管变径式防爬器，当金属管尺寸为Φ170×10（外径×壁厚）时，变径量需要达到5mm以上才能满足吸能要求，巨大的变径力常导致金属管或法兰的破裂，导致变径难以进行；2、因为能量转化形式单一，初始吸能阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大，被保护装置振动大。
单一蜂窝芯式防爬器具有以下缺点：1、抗弯性能差；为了减轻防爬器质量，蜂窝芯自身常为厚度为0.2mm以下的薄壁箔材叠装而成，内部存在有大量孔腔，侧向承载能力要远小于轴向，在撞击初始时刻的侧向力作用下易因发生过度弯曲、折断或倾覆而失效，例如某种规格的蜂窝式防爬器，在10KN的侧向载荷作用下，防爬器中的蜂窝材料将发生撕裂现象。2、吸能初始阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器，解决了现有技术中单一金属管变径式防爬器的变径困难，单一蜂窝芯式防爬器的抗弯能力差、且两者都因为初始吸能阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大，导致被保护装置振动大的缺陷。
本实用新型的技术方案如下：
一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件；
套设在所述蜂窝芯部件上、且具有变径端部的金属管部件；
与所述金属管部件连接的、用于为金属管部件提供运动通道的导向部件。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述金属管部件包括：
防爬齿；
一端与所述防爬齿连接、另一端为可变外径的套管；
设置在所述套管上的、用于使套管运动时沿导向槽运动的导向块。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述蜂窝芯部件的个数为至少一个。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述套管的个数与所述蜂窝芯部件的个数相同，且每一蜂窝芯部件上套设有一个套管。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述导向部件包括：
导向部底座；
设置在导向部底座上、用于容纳所述蜂窝芯部件、并限定套管的运动轨道的导向管；
设置在所述导向管上、与所述导向块相适配的导向槽；
设置在所述导向部底座上、用于连接导向块与导向部底座的连接杆；
设置在所述导向管上、用于定位套管的初始安装位置的剪切销。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述蜂窝芯部件为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述蜂窝芯部件的基体材料为箔材。
所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其中，所述套管的材料为20#钢。
本实用新型所提供的金属管-蜂窝芯一体式防爬器，通过将蜂窝芯填充于金属管及导向筒组成的内部空间，在满足吸能能力的前提下，有效降低金属管变径量，以金属管承担侧向载荷，弥补了蜂窝芯侧向承载能力较弱的缺陷，合理分配金属管变径量和蜂窝芯体积，减少金属管因变径量过大导致的屈曲和破裂等现象发生的几率，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能完整有效完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。
附图说明
图1是本实用新型中金属管-蜂窝芯一体式防爬器的结构示意图。
图2是本实用新型中金属管-蜂窝芯一体式防爬器的爆炸示意图。
图3是本实用新型中金属管部件的结构示意图。
图4是本实用新型中蜂窝芯部件的结构示意图。
图5是本实用新型中导向部件的结构示意图。
图6是本实用新型中金属管-蜂窝芯一体式防爬器的总体结构装配剖面图。
具体实施方式
本实用新型提供一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请同时参阅图1、图2和图6，本实用新型提供的金属管-蜂窝芯一体式防爬器，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件100；
套设在所述蜂窝芯部件100上、且具有变径端部的金属管部件200；
与所述金属管部件200连接的、用于为金属管部件200提供运动通道的导向部件300。
请再同时参阅图2和图3，所述金属管部件200包括：防爬齿210；一端与所述防爬齿连接、另一端为可变外径的套管220；设置在所述套管220上的、用于使套管220运动时沿导向槽运动的导向块230。具体实施时，所述套管的材料为20#钢。
套管220在安装时与导向部件300的开口部贴紧配合，当套管220变径特征为缩径时，套管220缩口处外径等于导向管部件300中导向管的内径，当套管220变径特征为扩径时，套管220扩径处内径等于导向管的外径。由于在金属管部件200上设置了防爬齿210，工作时两辆列车各自安装的防爬器上的防爬齿210相互咬合，能有效防止撞击时列车出现骑爬现象，确保撞击时列车沿水平方向运动，使防爬器顺利工作，保障设备和乘客的安全，在此过程中导向块230起辅助导向作用，防止金属管运动时出现倾覆。
请再参阅图2和图4，所述蜂窝芯部件100的个数为至少一个，所述套管220的个数与所述蜂窝芯部件100的个数相同，且每一蜂窝芯部件100上套设有一个套管220。较佳的，所述蜂窝芯部件100为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。具体实施时，所述蜂窝芯部件100由厚度小于0.2mm的箔材叠装而成，基体材料为铝材5052、不锈钢304等。
安装时,将蜂窝芯部件100的一端置于金属管部件200的内部，另一端置于导向部件300的导向管内部，蜂窝芯部件100几何外形与金属管部件200及导向部件300的内部空间相配合。撞击时套管220在水平方向冲击力作用下向后运动，同时与其端部固连的防爬齿后端面将对套管220内部的蜂窝芯部件100产生压缩作用，蜂窝芯部件100产生屈曲弹塑性变形，将撞击能转化为金属变形能。
请再参阅图2和图5，所述导向部件300包括导向部底座310；设置在导向部底座310上、用于容纳所述蜂窝芯部件100、并限定套管220的运动轨道的导向管320；设置在所述导向管320上、与所述导向块230相适配的导向槽330；设置在所述导向部底座310上、用于连接导向块230与导向部底座310的连接杆340；设置在所述导向管320上、用于定位套管220的初始安装位置的剪切销350。
在导向部件300中，导向管320起导向作用和变径作用，套管220工作时筒壁紧贴导向管壁且导向块230在导向槽330滑动，避免倾覆，当套管220经过导向管320端部时外径变大或缩小，发生变径弹塑性变形，将撞击能转化为套管的弹塑性变性能和热能。具体的，当套管220变径特征为缩径时，套管220缩口处外径等于导向管320内径，套管220压缩后将进入导向管320的内部空间；当套管220变径特征为扩径时，套管220扩径处内径等于导向管的外径，套管220压缩后将包覆在导向管外部。
可见，本实用新型所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器主要由相互连接的金属管部件200、导向部件300及二者之间填充的蜂窝芯部件100组成。列车在发生碰撞时，金属管部件200在冲击载荷作用下沿导向部向后运动，进而压缩内部填充的蜂窝芯部件100，使金属管部件200的变径端部和蜂窝芯部件100分别发生变径变形和屈曲弹塑性变形，将列车的撞击能转化为金属管和蜂窝芯的弹塑性变形能及热能等。两种吸能方式配合工作，互相协助，共同承担吸能任务。因引入了蜂窝芯材料协助吸能，金属管所需承担的吸能任务降低，可在设计时减小变径量，从而使变径过程更容易进行，避免金属管出现屈曲或破裂现象。经试验可知，对于某一撞击工况，当由金属管承担原吸能任务的50%时，其缩径量可降为原来的60%左右。同时金属管对填充于管腔内部的蜂窝芯起到保护作用，由刚性更好的金属管协助承受侧向载荷，避免蜂窝芯在侧向载荷的作用下发生折断等形式破坏。
综上所述，本实用新型所提供的金属管-蜂窝芯一体式防爬器，通过将蜂窝芯填充于金属管及导向筒组成的内部空间，在满足吸能能力的前提下，有效降低金属管变径量，以金属管承担侧向载荷，弥补了蜂窝芯侧向承载能力较弱的缺陷，合理分配金属管变径量和蜂窝芯体积，减少金属管因变径量过大导致的屈曲和破裂等现象发生的几率，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能完整完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，更改蜂窝芯或金属管的材料，将蜂窝芯更换为其它形式的多孔吸能材料，更改所匹配车头底架的样式、将导向部底座处的螺栓连接方式更改为焊接等，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件；
套设在所述蜂窝芯部件上、且具有变径端部的金属管部件；
与所述金属管部件连接的、用于为金属管部件提供运动通道的导向部件。
2.根据权利要求1所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述金属管部件包括：
防爬齿；
一端与所述防爬齿连接、另一端为可变外径的套管；
设置在所述套管上的、用于使套管运动时沿导向槽运动的导向块。
3.根据权利要求2所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯部件的个数为至少一个。
4.根据权利要求3所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述套管的个数与所述蜂窝芯部件的个数相同，且每一蜂窝芯部件上套设有一个套管。
5.根据权利要求2所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述导向部件包括：
导向部底座；
设置在导向部底座上、用于容纳所述蜂窝芯部件、并限定套管的运动轨道的导向管；
设置在所述导向管上、与所述导向块相适配的导向槽；
设置在所述导向部底座上、用于连接导向块与导向部底座的连接杆；
设置在所述导向管上、用于定位套管的初始安装位置的剪切销。
6.根据权利要求1所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯部件为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。
7.根据权利要求6所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯部件的基体材料为箔材。
8.根据权利要求2所述金属管-蜂窝芯一体式防爬器，其特征在于，所述套管的材料为20#钢。
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