CN206159340U - 一种组合式缓冲吸能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式缓冲吸能装置，其吸能部由吸能块填充至薄壁金属框本体内组成，其具有较好的吸能及抗弯性能。通过在薄壁金属框本体的结构面内和弯边圆角分别开设不同结构形式及不同结构布置方式的诱导槽和/或诱导孔，对薄壁金属框本体的变形过程合理诱导，使其按照设计规律屈曲变形，避免了薄壁金属框本体无规律的屈曲变形及可能出现瞬时崩塌式屈曲现象导致初始变形位置不定、均值载荷相对峰值载荷急剧降低、吸能效率低下等问题。

Description

一种组合式缓冲吸能装置

技术领域

本实用新型涉及缓冲吸能装置技术领域，尤其涉及的是一种组合式缓冲吸能装置。

背景技术

随着轨道交通、超高层建筑等行业的快速发展，人民生活更加便捷的同时，因列车撞击、高层电梯失控坠落等突发事故造成的危害也越来越大，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。为减轻此类事故的损失，通常在列车车厢首尾两端或电梯井底部安装缓冲吸能装置。

缓冲吸能装置承受冲击载荷时，在吸能初始阶段往往具有较大的瞬时峰值载荷，过大的峰值载荷会使受保护乘员或结构产生极大的瞬时减加速度，如果这个减加速度超过了人体或者是物品所能承受的限度，这必然也会造成乘员的伤亡或者是结构的损坏。同时稳定吸能阶段载荷波动大易造成均值载荷急剧降低，使得稳定吸能阶段吸能效率偏低，需要提供较大的缓冲行程，能量才可能被充分吸收，而较大的缓冲行程将导致缓冲吸能装置结构尺寸偏大，质量极大增加。因此，通过设计合理工艺方案，使吸能装置压缩时的轴向屈曲变形按照一定规律进行，降低缓冲吸能装置轴向力的峰值载荷与均值载荷的比值，提高缓冲吸能效率，从而实现缓冲吸能装置的小型化和轻量化，具有实际且迫切的意义。

现有的缓冲吸能装置中，所述吸能体由外罩板、前安装板、后安装板、多个筋板及吸能材料组成，前安装板和后安装板分别焊接在外罩板的两端形成箱形结构，多个筋板平行排列设置在箱形结构的内腔中，在靠近所述外罩板的前端部位置设置有用于诱导变形的凹槽；在所述筋板的至少两个边上设置有凸沿，在所述外罩板上设置有开口槽，所述凸沿穿过所述开口槽焊接固定。该结构形式工艺复杂，组装困难，内置多个筋板累积厚度大，降低了填充材料的压缩行程，外罩板上开口槽结构形式对外罩板屈曲变形趋势造成阻碍，造成波动较大，峰值载荷与均值载荷比值较大，吸能装置效率较低。

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组合式缓冲吸能装置，解决了现有技术中缓冲吸能装置内置多个筋板累积厚度大，降低了填充材料的压缩行程，且外罩板上开口槽结构形式对外罩板屈曲变形趋势造成阻碍，造成波动较大，峰值载荷与均值载荷比值较大，从而导致吸能装置效率较低的缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种组合式缓冲吸能装置，其中，包括通过折弯工艺折弯成U型的薄壁金属框本体；所述薄壁金属框本体上设置有多个诱导槽。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述薄壁金属框本体上设置有多个诱导孔。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述薄壁金属框本体包括水平部、设置于水平部一端的第一竖直部及设置于水平部另一端的第二竖直部；所述水平部、第一竖直部及第二竖直部一体成型；所述第一竖直部与所述水平部之间形成第一弯边圆角；所述第二竖直部与所述水平部之间形成第二弯边圆角。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述水平部上设置有多个横向的诱导槽。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述第一竖直部上设置有多个横向的诱导槽。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述第二竖直部上设置有多个横向的诱导槽。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述第一弯边圆角上设置有多个诱导孔。

所述组合式缓冲吸能装置，其中，所述第二弯边圆角上设置有多个诱导孔。

本实用新型所提供的组合式缓冲吸能装置，其吸能部由吸能块填充至薄壁金属框本体内组成，其具有较好的吸能及抗弯性能。通过在薄壁金属框本体的结构面内和弯边圆角分别开设不同结构形式及不同结构布置方式的诱导槽和/或诱导孔，对薄壁金属框本体的变形过程合理诱导，使其按照设计规律屈曲变形，避免了薄壁金属框本体无规律的屈曲变形及可能出现瞬时崩塌式屈曲现象导致初始变形位置不定、均值载荷相对峰值载荷急剧降低、吸能效率低下等问题。

附图说明

图1是本实用新型所述组合式缓冲吸能装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述组合式缓冲吸能装置中薄壁金属框本体的结构示意图。

图3是本实用新型所述组合式缓冲吸能装置中薄壁金属框本体在变形时的示意图。

图4a为组合式缓冲吸能装置在开设诱导槽或诱导孔之前轴向压缩时载荷-时间曲线图。

图4b为组合式缓冲吸能装置在开设诱导槽或诱导孔之后轴向压缩时载荷-时间曲线图。

具体实施方式

本实用新型提供一种组合式缓冲吸能装置，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和图2，其中图1是本实用新型所述组合式缓冲吸能装置的结构示意图，图2是本实用新型所述组合式缓冲吸能装置中薄壁金属框本体的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型提供的组合式缓冲吸能装置，包括通过折弯工艺折弯成U型的薄壁金属框本体100；所述薄壁金属框本体上100设置有多个诱导槽110。进一步的，所述薄壁金属框本体100上设置有多个诱导孔120。所述诱导孔120与所述诱导槽110的区别在于，所述诱导孔120为贯穿的通孔，而所述诱导槽110则为细长条状的浅槽结构，诱导槽可以是通孔、局部减薄的凹槽、划痕、压槽等形式，且该细长条状的槽在一个方向上的尺寸为诱导孔120的孔径的几倍以上。

本实用新型的实施例中，当两个U型的薄壁金属框本体100合围成一个吸能块容纳框时，将吸能块200放入所述吸能块容纳框，则可形成一个组合式缓冲吸能装置。在将U型的两个薄壁金属框本体100合围成一个吸能块容纳框时，吸能块200并不是不可缺少的，可根据实际工况需要填充或不填充吸能块200，诱导槽110及诱导孔120则布置在薄壁金属框本体100上。

通过在薄壁金属框本体的结构面内和弯边圆角分别开设不同结构形式及不同结构布置方式的诱导槽和/或诱导孔，对薄壁金属框本体的变形过程合理诱导，使其按照设计规律屈曲变形，避免了薄壁金属框本体无规律的屈曲变形及可能出现瞬时崩塌式屈曲现象导致初始变形位置不定、均值载荷相对峰值载荷急剧降低、吸能效率低下等问题。

本实用新型所述组合式缓冲吸能装置中薄壁金属框本体在变形时的示意图如图3所示。由图3可知，碰撞后薄壁金属框本体100可按照给定规律渐进变形。

请参考图4a和图4b，其中图4a为组合式缓冲吸能装置在开设诱导槽或诱导孔之前轴向压缩时载荷-时间曲线图，图4b为组合式缓冲吸能装置在开设诱导槽或诱导孔之后轴向压缩时载荷-时间曲线图。从图4a和图4b中的曲线可看出，合理设置诱导槽或诱导孔能有效改善组合式缓冲吸能装置轴向力的波动性。同时，相对于未设置诱导槽或诱导孔时吸能曲线的大幅度起伏，设置诱导槽或诱导孔后吸能过程更平稳，峰值与均值之比较接近于1.2，其均值载荷数值更大。故使用本实用新型所述组合式缓冲吸能装置时在较小的缓冲行程上即可完成能量吸收过程，因而可提高吸能的效率，是一种高效的缓冲吸能装置。

较佳的，如图1和图2所示，所述薄壁金属框本体100包括水平部101、设置于水平部101一端的第一竖直部102及设置于水平部101另一端的第二竖直部103；所述水平部101、第一竖直部102及第二竖直部103一体成型；所述第一竖直部102与所述水平部101之间形成第一弯边圆角104；所述第二竖直部103与所述水平部101之间形成第二弯边圆角105。具体的，所述水平部上设置有多个横向的诱导槽；所述第一竖直部102上设置有多个横向的诱导槽110；所述第二竖直部103上设置有多个横向的诱导槽110；所述第一弯边圆角104上设置有多个诱导孔120；所述第二弯边圆角105上设置有多个诱导孔120。

诱导槽110及诱导孔120不限于图1和图2中给出的形式，诱导槽110及诱导孔120主要工艺参数包括深度、长度、宽度、圆角等，各参数的具体值根据薄壁金属框本体100自身的材料、壁厚及吸能部的截面尺寸、高度、结构形式等确定。诱导槽110及诱导孔120可通过机加工或者模具冲压等方式成形。薄壁金属框本体100可由壁厚为1-10 mm的Q235、不锈钢304等材料薄板折弯后焊接而成，也可直接使用无缝钢管、型材等，其截面形状可为矩形、圆形等。诱导槽110可以是通孔、局部减薄的凹槽、划痕、压槽等形式，凸起方向可朝薄壁金属框本体100内，也可朝薄壁金属框本体100外；此外，还可以将诱导槽110的凸起部分打磨掉一定厚度使诱导特征更有效；诱导孔120可以是腰形孔、月牙形通孔、圆形通孔等，可分布在第一弯边圆角104和第二弯边圆角105上，也可分布在朝薄壁金属框本体100的壁面内。

综上所述，本实用新型所提供的组合式缓冲吸能装置，其吸能部由吸能块填充至薄壁金属框本体内组成，其具有较好的吸能及抗弯性能。通过在薄壁金属框本体的结构面内和弯边圆角分别开设不同结构形式及不同结构布置方式的诱导槽和/或诱导孔，对薄壁金属框本体的变形过程合理诱导，使其按照设计规律屈曲变形，避免了薄壁金属框本体无规律的屈曲变形及可能出现瞬时崩塌式屈曲现象导致初始变形位置不定、均值载荷相对峰值载荷急剧降低、吸能效率低下等问题。

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，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 (1)

1.一种组合式缓冲吸能装置，其特征在于，包括通过折弯工艺折弯成U型的薄壁金属框本体；所述薄壁金属框本体上设置有多个诱导槽；

所述薄壁金属框本体上设置有多个诱导孔；

所述薄壁金属框本体包括水平部、设置于水平部一端的第一竖直部及设置于水平部另一端的第二竖直部；所述水平部、第一竖直部及第二竖直部一体成型；所述第一竖直部与所述水平部之间形成第一弯边圆角；所述第二竖直部与所述水平部之间形成第二弯边圆角；

所述水平部上设置有多个横向的诱导槽；

所述第一竖直部上设置有多个横向的诱导槽；

所述第二竖直部上设置有多个横向的诱导槽；

所述第一弯边圆角上设置有多个诱导孔；

所述第二弯边圆角上设置有多个诱导孔；

薄壁金属框本体由壁厚为1-10 mm的Q235、不锈钢304薄板折弯后焊接而成，或直接使用无缝钢管、型材；

所述诱导孔为贯穿的通孔，所述诱导孔为腰形孔、月牙形通孔、圆形通孔；

所述诱导槽为细长条状的浅槽结构，所述诱导槽为通孔、局部减薄的凹槽、划痕、压槽；

所述诱导槽在一个方向上的尺寸为诱导孔的孔径的几倍以上；

所述诱导槽及诱导孔通过机加工或者模具冲压方式成形；

所述诱导槽的凸起方向朝薄壁金属框本体内，或者朝薄壁金属框本体外；

所述诱导槽的凸起部分打磨掉部分厚度；

将两个U型的薄壁金属框本体合围成一个吸能块容纳框时，将吸能块放入所述吸能块容纳框，则形成一个组合式缓冲吸能装置。