CN209176701U - 一种列车液压吸能防爬器 - Google Patents

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彭勇
邓功勋
高广军
余伟锋
侯林
许平
马闻
张洪浩
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F19/00—Wheel guards; Bumpers; Obstruction removers or the like
    • B61F19/04—Bumpers or like collision guards

Abstract

本实用新型公开了一种列车液压吸能防爬器，包括活塞杆、活塞、内套筒和外套筒，活塞杆的一端连接活塞，内套筒密封设置于外套筒内，且该内套筒内设置有阻尼液，活塞设置为可与内套筒滑接，内套筒上设置有阻尼孔，阻尼孔上密封设置有阻尼孔封堵器。当列车发生碰撞事故时，活塞向后挤压阻尼液，压力达到阻尼孔封堵器阈值时，阻尼孔封堵器脱落，阻尼液被挤压到液压缸体的外套筒，列车的动能转化为阻尼液的压力能和动能，从而实现对车体及司乘人员的保护作用，从而有效解决了撞击力水平以及稳定性之间难以同时兼顾的问题，经SPH‑FEM耦合仿真表明，其具有撞击力稳定性高、最大吸能量及撞击力水平可调、抗偏载性好、可满足不同列车碰撞速度等级工况的多重优点。

Description

一种列车液压吸能防爬器
技术领域
本实用新型涉及轨道交通缓冲吸能领域，尤其涉及一种列车液压吸能防爬器。
背景技术
随着轨道交通行业的快速发展，在提高列车主动安全性的同时，轨道车辆的被动安全性能也越来越被重视。当列车碰撞的速度较高时会产生极大的加速度脉冲，导致列车发生拱起、爬车、翻转等严重的破坏现象，使相撞车辆发生较大变形，乘客生存空间大大减小。为减小列车碰撞事故对车体的破坏及乘员的伤害，通常在列车两端有限的空间内安装大吸能量、高效率的防爬器。
目前已有的列车防爬器通常有以下几种形式：
(1)切削、刨削、拉削式防爬器：该防爬器对加工工艺要求严格，且刀具的融化、折断现象严重，可靠性较差。
(2)泡沫铝吸能防爬器：该泡沫结构材料制备工艺复杂、成本高，且泡沫材料的胞元形状和大小不统一、排列不规则，其压缩的可控性差。
(3)金属型材+内置导向结构：该结构的压缩变形可控性差，且在压缩形成褶皱的过程中，撞击力波动较大，吸能效率较低。
(4)薄壁结构+内置复合材料抽屉式结构：该结构的重量较大，且抗偏载性能差，防爬器在列车的碰撞初始阶段易发生偏载失效。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种列车液压吸能防爬器，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种列车液压吸能防爬器，包括活塞杆、活塞、内套筒和外套筒，所述活塞杆的一端连接所述活塞，所述内套筒密封设置于所述外套筒内，且该内套筒内设置有阻尼液，所述活塞设置为可与所述内套筒滑接，所述内套筒上设置有阻尼孔，所述阻尼孔上密封设置有阻尼孔封堵器。
进一步的，还包括一导向筒，所述导向筒的外缘与所述外套筒密封连接，所述导向筒的内壁与所述内套筒密封连接，该导向筒一端的内壁上设置有所述活塞杆滑接的导向筒缩口部，所述活塞通过所述导向筒缩口部限位，且所述内套筒的内壁与所述导向筒的内壁对齐设置。
进一步的，所述活塞杆与所述导向筒缩口部以过盈配合的方式密封滑接，所述外套筒与所述导向筒以过盈配合的方式密封套接。
进一步的，所述阻尼孔沿着所述内套筒的轴线方向设置。
进一步的，所述阻尼孔的内径从靠近导向筒的一端向另一端逐渐减小。
进一步的，所述活塞杆远离所述活塞的另一端设置有多个防爬齿。
进一步的，所述阻尼孔封堵器与所述阻尼孔采用过盈配合方式密封连接，所述阻尼孔和所述阻尼孔封堵器之间的过盈量从靠近导向筒的一端向另一端逐渐增大。
进一步的，所述阻尼孔沿着所述内套筒的周向均布，且同一周向均布的多个阻尼孔的内径相同。
进一步的，所述活塞杆为内部中空的空心杆件结构。
进一步的，所述内套筒和外套筒同轴固接在一安装底座上，所述安装底座上设置有用于与列车连接的安装孔。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型的液压吸能防爬器在列车发生碰撞事故时，活塞向后挤压阻尼液，压力达到阻尼孔封堵器阈值时，阻尼孔封堵器沿着依次活塞的运动方向脱落，阻尼液被挤压到液压缸体的外套筒，列车的动能转化为阻尼液的压力能和动能，从而实现对车体及司乘人员的保护作用。同时，通过阻尼孔大小、阻尼孔和阻尼孔封堵器质检的过盈量的梯度设置，既能降低碰撞初始阶段的峰值力，同时也保证了较大的缓冲吸能效果。
同时，本实用新型利用液压阻尼吸能原理，有效解决了撞击力水平以及稳定性之间难以同时兼顾的问题，经SPH-FEM耦合仿真表明，其具有撞击力稳定性高、最大吸能量及撞击力水平可调、抗偏载性好、可满足不同列车碰撞速度等级工况的多重优点。
下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型实施例公开的液压吸能防爬器的剖视示意图；
图2是本实用新型实施例公开的防爬齿部件的结构示意图；
图3是本实用新型实施例公开的导向筒的结构示意图；
图4是本实用新型实施例公开的液压缸体部件的结构示意图；
图5是本实用新型实施例公开的阻尼孔封堵器的结构示意图；
图6是本实用新型实施例公开的液压吸能防爬器的第一结构示意图(显示外套筒)；
图7是本实用新型实施例公开的液压吸能防爬器的第二结构示意图(隐藏外套筒)。
图例说明：
1、防爬齿部件；11、防爬齿；12、活塞杆；13、活塞；
2、导向筒；21、导向筒颈部；22、导向筒缩口部；
3、液压缸体部件；31、外套筒；32、阻尼孔；33、内套筒；34、阻尼孔封堵器；
4、安装底座；41、安装底板；42、安装孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1-图7所示，本实用新型公开了一种列车液压吸能防爬器，主要由防爬齿部件1、导向筒2、液压缸体部件3及安装底座4四部分组成，其中，防爬齿部件1由防爬齿11、活塞杆12、活塞13组成，其中，防爬齿11和活塞13设置在活塞杆12的两端，防爬齿11设在金属板上，防爬齿11为并列的4个，在本实施例中，为了减轻整个防爬器的重量，活塞杆12设计为内部中空的空心杆件结构。液压缸体部件3包括同轴焊接在安装底座4的安装底板41上的内套筒33和外套筒31(安装底板41上周向均布有四个用于固定螺栓的安装孔42)，其中，内套筒33密封设置于外套筒31内，且内套筒33内填充有阻尼液，比如液压油或者液态气体，同时，内套筒33的筒壁上沿其轴向设置有多个阻尼孔32，而阻尼孔32也沿着内套筒33的周向均布为四个，且同一周向(即同一横排)均布的多个阻尼孔32的内径相同，阻尼孔32上过盈配合有阻尼孔封堵器34。导向筒2的内部为一中心孔，导向筒2的外缘设置导向筒颈部21，该导向筒颈部21与外套筒31以过盈配合的方式密封套接。而导向筒2的内壁与内套筒33密封连接，该导向筒2一端的内壁上设置有活塞杆12滑接的导向筒缩口部22，具体的，导向筒缩口部22与活塞杆12为较小的过盈配合，使得挤压至外套筒31的阻尼液回流到内套筒33的活塞13后部后能够正常存储。活塞13初始设置在导向筒2内，且通过导向筒缩口部22限位，为了保证活塞13从导向筒2的中心孔平稳滑动到内套筒33内，内套筒33的内壁与导向筒2的内壁对齐设置。从而列车发生碰撞时，两车辆间的防爬齿11相互咬合、接触，使防爬器的活塞13能稳定的向内套筒33挤压阻尼液，吸收列车的碰撞动能。
具体设置时，导向筒2的外径尺寸同液压缸体的外套筒31的半径尺寸相同，当列车发生碰撞事故时，由于导向筒2的导向作用，可保证活塞13稳定的向安装底座方向压缩，提高了防爬器装置的稳定性及抗偏载性。
进一步，阻尼孔32沿着内套筒33的轴线方向按照一定的函数关系非线性变化，以满足不同列车碰撞速度等级下的能量吸收及不同碰撞波形要求，同时第一个阻尼孔32的尺寸最大，从而在提高碰撞平台力的同时，降低了列车碰撞峰值力，减少了刚性冲击的过程，保证吸能过程平稳进行。而阻尼孔封堵器34与阻尼孔32采用过盈配合的方式，不同标准的防爬器的撞击力阈值不同时，阻尼孔封堵器34与阻尼孔32之间的过盈量亦不相同，因此可满足不同标准的列车耐撞性要求，同时各个阻尼孔32与阻尼孔封堵器间34的过盈量亦不相同，具体表现为沿着活塞13的运动方向上，过盈量按某函数关系非线性增大，以保证阻尼孔封堵器34在列车碰撞过程中的不同时刻脱落。当列车发生碰撞事故时，活塞13向后挤压阻尼液，压力达到阻尼孔封堵器34阈值时，阻尼孔封堵器34依次脱落，阻尼液被挤压到外套筒31和内套筒33之间，列车的动能转化为阻尼液的压力能和动能，从而实现对车体及司乘人员的保护作用，而在刚开始碰撞时，活塞13作用在阻尼液上，阻尼液的压力逐渐传递到安装底板41，而靠近活塞13的阻尼液的压力会最先剧增，由于靠近导向筒2的阻尼孔32内径最大，同时阻尼孔32与阻尼孔封堵器34的过盈量最小，靠近导向筒2的阻尼孔封堵器34会最先冲开，及时释放阻尼液的压力，降低碰撞初始阶段的峰值力。而远离导向筒2的阻尼孔32内径逐渐减小，同时，阻尼孔32与阻尼孔封堵器34的过盈量逐渐增大，阻尼孔封堵器34冲开更难、阻尼液的缓冲吸能效果更好，从而既能降低碰撞初始阶段的峰值力，同时也保证了较大的缓冲吸能效果。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种列车液压吸能防爬器，其特征在于，包括活塞杆(12)、活塞(13)、内套筒(33)和外套筒(31)，所述活塞杆(12)的一端连接所述活塞(13)，所述内套筒(33)密封设置于所述外套筒(31)内，且该内套筒(33)内设置有阻尼液，所述活塞(13)设置为可与所述内套筒(33)滑接，所述内套筒(33)上设置有阻尼孔(32)，所述阻尼孔(32)上密封设置有阻尼孔封堵器(34)。
2.根据权利要求1所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，还包括一导向筒(2)，所述导向筒(2)的外缘与所述外套筒(31)密封连接，该导向筒(2)的内壁与所述内套筒(33)密封连接，所述导向筒(2)一端的内壁上设置有所述活塞杆(12)滑接的导向筒缩口部(22)，所述活塞(13)通过所述导向筒缩口部(22)限位，且所述内套筒(33)的内壁与所述导向筒(2)的内壁对齐设置。
3.根据权利要求2所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述活塞杆(12)与所述导向筒缩口部(22)以过盈配合的方式密封滑接，所述外套筒(31)与所述导向筒(2)以过盈配合的方式密封套接。
4.根据权利要求1所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔(32)沿着所述内套筒(33)的轴线方向设置。
5.根据权利要求4所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔(32)的内径从靠近导向筒(2)的一端向另一端逐渐减小。
6.根据权利要求1-5任一所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述活塞杆(12)远离所述活塞(13)的另一端设置有多个防爬齿(11)。
7.根据权利要求1-5任一所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔封堵器(34)与所述阻尼孔(32)采用过盈配合方式密封连接，所述阻尼孔(32)和所述阻尼孔封堵器(34)之间的过盈量从靠近导向筒(2)的一端向另一端逐渐增大。
8.根据权利要求1-5任一所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述阻尼孔(32)沿着所述内套筒(33)的周向均布，且同一周向均布的多个阻尼孔(32)的内径相同。
9.根据权利要求1-5任一所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述活塞杆(12)为内部中空的空心杆件结构。
10.根据权利要求1-5任一所述的列车液压吸能防爬器，其特征在于，所述内套筒(33)和外套筒(31)同轴固接在一安装底座(4)上，所述安装底座(4)上设置有用于与列车连接的安装孔(42)。
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