CN207045351U - 一种翻卷组合式防爬吸能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种翻卷组合式防爬吸能装置，属于轨道交通被动安全领域，其结构主要包括：防爬齿、导向杆、吸能装置、安装板。导向杆一端连接防爬齿背部中心，另一端穿过位于安装板中心的导向孔。安装板中心设置有导向孔，周向设置有安装螺栓孔。吸能装置包含直翻卷圆管、圆形波纹管、薄壁六胞管。吸能装置两端分别连接防爬齿和安装板，其最外侧是直翻卷圆管，往内依次填充圆形多胞管、薄壁六胞管。本实用新型在列车碰撞中能有效抑制爬车行为的发生，载荷作用非常平稳，吸能容量大，是一种比较理想的能量吸收装置。

Description

一种翻卷组合式防爬吸能装置

技术领域

本实用新型属于轨道交通车辆被动安全技术领域，特别涉及列车端部的防爬吸能装置。

背景技术

防爬器用以限制轨道列车发生碰撞事故时，撞击车辆和被撞车辆的垂向位移，避免爬车行为的产生。现有轨道列车多采用齿形结构，通过防爬齿与防爬齿的啮合，来限制垂向位移。碰撞产生时伴随着巨大冲击动能和冲击载荷的作用，其对车体结构的失效和乘客的安全性极为不利，为此，防爬器通常与吸能结构配合使用，组成防爬吸能装置，用以吸收撞击动能、缓和冲击载荷。

现有用于防爬吸能装置的吸能形式有很多，如膨胀式、挤压式、压溃式等，基于所述这些形式的吸能装置多采用变径金属结构的径向膨胀、径向压缩，薄壁金属结构的轴向压溃等方式，能较好的吸收碰撞初始动能，但有一个极为突出的共同缺点是，在吸收能量的过程中，载荷的波动程度均相对比较剧烈，且冲击载荷的初始峰值较大。这将产生剧烈的振荡加速度，对车体结构的失效和乘员安全性极为不利。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种翻卷组合式防爬吸能装置，能有效克服一些现有的防爬吸能装置在工作过程中载荷波动大、初始载荷峰值大的问题，提供极为平稳的工作载荷，同时，还具有较大的工作行程，能更多地吸收碰撞能量。

本实用新型的目的是采用以下技术方案来解决上述技术问题：一种翻卷组合式防爬吸能装置，包括防爬齿、导向杆、安装板。所述的安装板上设置有导向用的扁形通孔和安装螺栓孔，所述防爬齿的内侧中心与导向杆连接，所述的导向杆插入导向扁形通孔内并沿轴向运动，以引导所述防爬齿和吸能装置工作。

一种翻卷组合式防爬吸能装置，包括防爬齿、导向杆、安装板的周向设置有螺栓孔，安装板中心部位设有扁形通孔，导向杆的一端穿过扁形通孔，另一端与防爬齿的背部固定，在以导向杆为中心的安装板四周，各设有一个由三节变径圆管构成的直翻卷圆管，直翻卷圆管的第一节圆管和第二节圆管之间设置有凸台，在凸台与第一节圆管间、第二节与第三节圆管间均设置有过渡圆弧；直翻卷圆管内部设有圆形波纹管，圆形波纹管内部设有薄壁六胞管。

所述三节变径圆管的第三节圆管的管径小于第二节圆管的管径且大于第一节圆管，第一节圆管的管壁厚度略微大于第三节圆管的管壁厚度，第二节圆管的管壁厚度大于第一节和第三节圆管的管壁厚度。

所述凸台的厚度与第二节圆管壁厚相同，第一节圆管处的过渡圆弧厚度与第一节圆管壁厚相同，第三节圆管处的过渡圆弧厚度与第三节圆管壁厚相同。

所述三节变径圆管的第一节、第三节圆管的管长是第二节圆管管长的两倍。

所述凸台的宽度大于第二节与第三节圆管间的过渡圆弧的半径。

所述的薄壁六胞管中心小管的外壁六等分，间隔60°垂直设有与管长相等的板材，周围六根小管均通过该板材连接，相邻两小管之间亦通过板材连接。

所述的防爬齿背部中心设置有导向杆，所述的安装板中心开设有导向用的扁形通孔结构，所述的导向杆穿过该通孔并可以沿轴向运动。

所述的防爬齿和安装板之间设置有吸能装置，该吸能装置最外侧是由三节变径圆管构成的直翻卷圆管，内部依次填充圆形波纹管、薄壁六胞管，一起工作，吸收碰撞能量。

通过数值仿真计算，本实用新型的有益效果是，本实用新型提供的一种翻卷组合式防爬吸能装置在受到撞击时，冲击载荷变化非常平稳，载荷-位移曲线接近水平线，达到稳定变形最大行程后缓慢上升；初始载荷峰值与平均载荷水平相当；所述的防爬吸能装置的冲程效率高，能吸收更多的碰撞能量。

附图说明

图1为本实用新型的三维视图。

图2为本实用新型的内部三维视图。

图3为本实用新型的吸能管示意图。

图4为本实用新型的三节变径直翻卷圆管的半剖视图。

图5为本实用新型的圆形波纹管的示意图。

图6为本实用新型的薄壁多胞管的示意图。

图7位本实用新型的安装板的示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

本实用新型包括防爬齿1、导向杆5、直翻卷圆管2、圆形波纹管3、薄壁六胞管4、安装板6、扁形通孔8、安装螺栓孔7。

所述防爬齿1为由多个横向设置的齿构成的平板结构，当碰撞事故发生时，通过撞击车辆与被撞车辆的防爬齿间的啮合来限制爬车行为的产生。所述防爬齿1背部中心连接有导向杆5。所述导向杆5一端焊接到防爬齿1背部，另一端穿过位于安装板6中心的扁形通孔8，以引导吸能装置沿轴向工作。所述安装板6的中心设置有一个扁形通孔8、周向设置有六个安装螺栓孔7，通过螺栓连接安装在列车头车前端相应结构上；所述导向用的扁形通孔8的周向尺寸略大于导向杆5的周向尺寸，以保证导向杆5的无阻碍运动。所述防爬齿1、安装板6之间设置有吸能装置，由四部分组成，每部分分别包括一根直翻卷圆管2、圆形波纹管3和薄壁六胞管4；所述直翻卷圆管2位于最外圈，其内部依次填充有圆形波纹管3、薄壁六胞管4。所述吸能装置一端焊接在防爬齿1背部，另一端与安装板6连接。所述防爬齿1在纵向载荷的作用下，推动直翻卷圆管2、圆形波纹管3和薄壁六胞管4，发生相应的轴向变形，以缓和冲击载荷、吸收碰撞能量。

所述直翻卷圆管2由三节变径圆管组成，第一节圆管的管径最小、第二节圆管的管径最大。第一节圆管的厚度与第三节圆管厚度接近，且大于第三节圆管。第二节圆管的厚度明显大于第一节和第三节圆管。在第一节和第二节圆管之间设置有凸台9，在凸台9与第一节圆管间、第二节与第三节圆管间分别设置有过渡圆弧，所述凸台9的宽度大于第二节与第三节圆管间的过渡圆弧的半径。

所述直翻卷圆管2工作时，第一节圆管与第三节圆管发生卷曲变形，各自形成两层金属结构，分别嵌入到第二节圆管内，且由于凸台9的存在，翻卷形成的四层金属结构不会发生接触干涉。第二节圆管由于壁厚、管径最大，在工作过程中，自身不会发生变形，只起到收纳第一节圆管和第三节圆管翻卷形成的四层金属结构的作用。

所述的圆形波纹管3位于直翻卷圆管2和薄壁六胞管4之间，受到撞击作用时，可发生轴向对称变形，可以提高所述的防爬吸能装置的碰撞能量吸收量；也可以提高稳定载荷水平，保证变形平稳性；还可以有效约束所述的薄壁六胞管4的横向屈曲行为。

所述的薄壁六胞管4位于最内侧，与所述的圆形波纹管3之间有一定间隙，当受到撞击作用时，在所述的圆形波纹管3的约束下，发生对称式轴向变形。

所述直翻卷圆管2的第一节、第三节圆管的管长是第二节管长的两倍，受到撞击作用时，所述吸能装置发生稳定变形的最大工作行程为第一节、第三节圆管的管长之和，冲程效率为80％。

本实用新型与现有一些防爬吸能装置相比，变形模式稳定，由于直翻卷圆管2和圆形波纹管3的作用，所述吸能装置的工作载荷极为平稳，有利于实现列车的匀减速运动。同时，薄壁六胞管4的作用使得所述吸能装置的吸能容量显著提升。直翻卷圆管2、圆形波纹管3和薄壁六胞管4组成的翻卷式组合吸能装置不仅具有高的载荷平稳性，还具有大的吸能容量。

Claims (6)

1.一种翻卷组合式防爬吸能装置，包括防爬齿(1)、导向杆(5)、安装板(6)，安装板(6)的周向设置有螺栓孔(7)，其特征在于：安装板(6)的中心部位设有扁形通孔(8)，导向杆(5)的一端穿过扁形通孔(8)，另一端与防爬齿(1)的背部固定，在以导向杆(5)为中心的安装板(6)四周，各设有一个由三节变径圆管构成的直翻卷圆管(2)，直翻卷圆管(2)的第一节圆管和第二节圆管之间设置有凸台(9)，在凸台(9)与第一节圆管间、第二节与第三节圆管间均设置有过渡圆弧；直翻卷圆管(2)内部设有圆形波纹管(3)，圆形波纹管(3)内部设有薄壁六胞管(4)。

2.根据权利要求1所述的一种翻卷组合式防爬吸能装置，其特征是：所述三节变径圆管的第三节圆管的管径小于第二节圆管的管径且大于第一节圆管，第一节圆管的管壁厚度略微大于第三节圆管的管壁厚度，第二节圆管的管壁厚度大于第一节和第三节圆管的管壁厚度。

3.根据权利要求1所述的一种翻卷组合式防爬吸能装置，其特征是：凸台(9)的厚度与第二节圆管壁厚相同，第一节圆管处的过渡圆弧厚度与第一节圆管壁厚相同，第三节圆管处的过渡圆弧厚度与第三节圆管壁厚相同。

4.根据权利要求1所述的一种翻卷组合式防爬吸能装置，其特征是：所述三节变径圆管的第一节、第三节圆管的管长是第二节圆管管长的两倍。

5.根据权利要求1所述的一种翻卷组合式防爬吸能装置，其特征是：所述凸台(9)的宽度大于第二节与第三节圆管间的过渡圆弧的半径。

6.根据权利要求1所述的一种翻卷组合式防爬吸能装置，其特征是：所述的薄壁六胞管(4)中心小管的外壁六等分，间隔60°垂直设有与管长相等的板材，周围六根小管均通过该板材连接，相邻两小管之间亦通过板材连接。