一种车辆防爬吸能装置的制作方法

[0001]
本发明涉及轨道车辆碰撞被动安全技术领域。


背景技术：

[0002]
轨道车辆的耐撞性对于保护司机、乘客生命、财产安全至关重要。列车运行速度的提高是轨道车辆快速发展的重要标志，但与此同时带来另一个问题，高速运行的列车一旦发生碰撞事故，后果不堪设想。主动安全防护措施不能完全杜绝列车碰撞事故的发生，因此，作为保护司机、乘员安全的最后一道屏障，轨道车辆的被动碰撞安全性能就显得尤为重要。
[0003]
轨道车辆的耐撞性能主要取决于布置在车辆端部的吸能结构或者吸能元件。传统的车端防爬吸能装置主要为薄壁压溃管结构或者切削吸能结构，其中薄壁压溃结构截面为矩形或者圆形，在管内等间距通常布置有加强筋板。当列车在低速碰撞时，此时碰撞动能较低，但传统的车端防爬吸能装置将发生触发，结构产生不可恢复的塑性变形，吸能结构的压缩变形位移非常小，但是防爬吸能装置必须重新更换，造成了非常大的浪费，同时增加了维修成本。另外，传统的防爬吸能装置主要通过结构产生塑性变形进行吸能，对于等间隔布置加强筋板的薄壁压溃管，结构吸能次序难以控制，设计时期望结构从最前端开始发生变形，逐步向后压缩；但实际中结构最开始发生变形的位置具有一定概率性，有时从最前端开始发生变形，有时从最后端开始，有时从结构中间位置开始。防爬吸能结构最开始发生变形位置的不确定性导致吸能效果的不稳定性，影响整车乃至列车的耐撞性能。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种车辆防爬吸能装置，它能有效地解决防爬吸能装置的重复使用的技术问题。
[0005]
为了实现上述目的，本发明提供了一种车辆防爬吸能装置，包括防爬板、安装板，防爬板为矩形板式结构，正面设有防爬齿，安装板为矩形板式结构，四边设有螺孔，防爬板背后设有铰接连接座，安装板正面设有铰接连接座，铰接式弹簧吸能结构的前端与防爬板背后的铰接连接座通过销柱铰接；铰接式弹簧吸能结构的后端与安装板正面的铰接连接座通过销柱铰接；铰接式弹簧吸能结构为两组，呈左右对称式分布，每组铰接式弹簧吸能结构由五个铰接式弹簧吸能基本单元组成；每个铰接式弹簧吸能基本单元由外连杆、内连杆、销柱以及螺旋弹簧组成；外连杆、内连杆的两端均设有通孔，外连杆长于内连杆，外连杆首端的通孔与内连杆尾端的通孔在连接处通过销柱铰接，，销柱外径设有螺旋弹簧，螺旋弹簧一端与内连杆连接，另一端与外连杆连接。
[0006]
所述铰接式弹簧吸能结构首端的外连杆呈水平布置，通过销柱与防爬板背后的铰接连接座铰接；铰接式弹簧吸能结构首端外连杆与其相连接的内连杆的夹角为α，其他铰接式弹簧吸能基本单元中内连杆与外连杆的夹角为β；铰接式弹簧吸能结构尾端的外连杆通过销柱、螺旋弹簧与安装板正面的铰接连接座铰接固定。
[0007]
所述铰接式弹簧吸能结构中第一个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度为k1，第二个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度为k2，以此类推，第五个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度为k5，且k1<k2<k3<k4<k5。
[0008]
所述防爬板正面防爬齿数量为三个，水平设置，前端为半圆结构，后端与防爬板通过焊接固定。
[0009]
所述防爬板背后的铰接连接座数量为八个，沿矩形结构长轴分上、下两排布置，通过焊接固定。
[0010]
连接在每个铰接连接处布置有两根螺旋弹簧。
[0011]
所述安装板正面的铰接连接座数量为四个，沿矩形结构长轴方向四角均布，短轴方向中间位置设有垫板，为条状平板。
[0012]
所述铰接连接座、垫板通过焊接与安装板固定。
[0013]
当轨道车辆发生低速碰撞时，此时碰撞能量较小，所述铰接弹簧式防爬吸能装置发生接触啮合后，铰接式弹簧吸能结构中的所有螺旋弹簧将产生弹性扭转，将碰撞动能转换成弹簧弹性内能并将能量存储起来，带轨道车辆碰撞缓减后再将存储的能量释放出来，而螺旋弹簧将恢复原状，所述铰接弹簧式车辆防爬吸能装置不发生损坏，达到低速碰撞可恢复的目的。
[0014]
当轨道车辆发生较高速度碰撞时，此时碰撞能量较大，铰接弹簧式防爬吸能装置发生接触啮合后，铰接式弹簧吸能结构中的所有螺旋弹簧产生的弹性扭转吸能将不足以将全部碰撞能量吸收掉，此时螺旋弹簧扭转变形将超过其弹性极限产生塑性不可恢复变形，从而达到吸能效果。
[0015]
铰接弹簧式车辆防爬吸能装置中，五个铰接式弹簧吸能基本单元中的螺旋弹簧的扭转刚度从前往后依次增大，因此所产生的螺旋弹簧扭转抗力也将依次增大，当车辆发生碰撞时，将从第一个铰接式弹簧吸能基本单元最开始发生变形，依次向后，直到第五个铰接式弹簧吸能基本单元，吸能次序达到有序控制的目的。
附图说明
[0016]
图1为本发明轴测图(一)；
[0017]
图2为本发明轴测图(二)；
[0018]
图3为本发明左视图；
[0019]
图4为本发明的前端防爬结构示意图；
[0020]
图5为本发明的后端安装结构示意图；
[0021]
图6为本发明的铰接式弹簧吸能结构示意图；
[0022]
图7为本发明的铰接式弹簧吸能结构侧向局部放大示意图；
[0023]
图8为本发明的铰接式弹簧吸能基本单元轴测图；
[0024]
图9为本发明的铰接式弹簧吸能基本单元左视图。
[0025]
α、铰接式弹簧吸能结构最上端外连杆与其相连接的内连杆的夹角，β、铰接式弹簧吸能基本单元中内连杆、外连杆的夹角，k1、中间铰接式弹簧吸能结构第一个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度，k2、中间铰接式弹簧吸能结构第二个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度，k3、中间铰接式弹簧吸能结构第三个铰接式弹簧吸能基
本单元的螺旋弹簧的扭转刚度，k4、中间铰接式弹簧吸能结构第四个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度，k5、中间铰接式弹簧吸能结构第五个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧的扭转刚度。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0027]
为了便于理解本发明实施例，下面通过几个具体实施例对本发明的结构进行详细的阐述。
[0028]
根据图1-图9所示，本发明第一实施例提供了一种铰接弹簧式车辆防爬吸能装置，包括：防爬板1、安装板2、以及铰接式弹簧吸能结构3。防爬板1、安装板2分别通过销柱7，及螺旋弹簧8与铰接式弹簧吸能结构3连接。
[0029]
如图4，防爬板1主要由防爬齿、防爬齿连接板，以及铰接连接座4组成。所述防爬齿数量为3个，前端为带圆角结构；防爬齿连接板为一平板结构，与防爬齿通过焊接连接；铰接连接座4数量为8个，其上开有铰接安装孔，同时一端带有圆倒角；铰接连接座4与防爬齿连接板通过焊接连接；
[0030]
防爬板1通过铰接安装座4与铰接式弹簧吸能结构3铰接连接；
[0031]
如图5所示，安装板2主要由铰接安装座4、支撑板、以及垫板组成。铰接连接座4数量为4个，前端带有圆倒角，其上开有铰接安装孔，；支撑板为一平板，其上布置有6个螺栓连接孔，方便与车辆结构进行连接和拆卸；垫板为一小平板，处于支撑板的中间位置；铰接安装座4、垫板通过焊接与支撑板连接；
[0032]
安装板2通过铰接连接座4与铰接式弹簧吸能结构3铰接连接；
[0033]
如图6、图7所示，所述铰接式弹簧吸能结构3呈左右对称式分布，由2个铰接式弹簧吸能模块组成，每个铰接式弹簧吸能模块由5个铰接式弹簧吸能基本单元组成；
[0034]
如图8、图9所示，每个铰接式弹簧吸能基本单元由外连杆5、内连杆6、销柱7、以及螺旋弹簧8组成；所述外连杆5与内连杆6长度不一致，外连杆5长于内连杆6，在内连杆5、外连杆6两端都有铰接连接孔；
[0035]
如图8、图9所示，外连杆5与内连杆6在铰接连接处通过销柱7及螺旋弹簧8连接，在每个铰接连接处布置有2根螺旋弹簧8；螺旋弹簧8一端与内连杆5连接，一端与外连杆6连接，当内连杆6与外连杆5夹角发生改变时，螺旋弹簧8将产生扭转抗力，当夹角改变较小时，螺旋弹簧8产生弹性变形吸能并且可恢复，当夹角改变超过弹性变形临界夹角时，螺旋弹簧8将产生塑性变形，达到吸能的效果；
[0036]
如图6所示，每2个铰接式弹簧吸能基本单元同样在铰接位置处通过销柱7及螺旋弹簧8相连接；铰接式弹簧吸能结构3最上端外连杆5呈水平布置，通过销柱7与防爬板1上的铰接连接座4铰接；铰接式弹簧吸能结构3最上端外连杆5与其相连接的内连杆6的夹角为α，其他铰接式弹簧吸能基本单元中内连杆6与外连杆5的夹角为β；铰接式弹簧吸能结构3最下端外连杆5通过销柱7、螺旋弹簧8与所述后端安装结构2上的铰接连接座4铰接；
[0037]
如图6所示，铰接式弹簧吸能结构3中第一个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧8的扭转刚度为k1，第二个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧8的扭转刚度为k2，以此类推，第五个铰接式弹簧吸能基本单元的螺旋弹簧8的扭转刚度为k5，且k1<k2<k3<k4<k5；
[0038]
当轨道车辆发生低速碰撞时，此时碰撞能量较小，所述铰接弹簧式防爬吸能装置发生接触啮合后，所述中间铰接式弹簧吸能结构3中的所有螺旋弹簧8将产生弹性扭转，将碰撞动能转换成弹簧弹性内能并将能量存储起来，带轨道车辆碰撞缓减后再将存储的能量释放出来，而螺旋弹簧8将恢复原状，所述铰接弹簧式车辆防爬吸能装置不发生损坏，达到低速碰撞可恢复的目的；
[0039]
当轨道车辆发生较高速度碰撞时，此时碰撞能量较大，所述铰接弹簧式防爬吸能装置发生接触啮合后，所述中间铰接式弹簧吸能结构3中的所有螺旋弹簧8产生的弹性扭转吸能将不足以将全部碰撞能量吸收掉，此时螺旋弹簧8扭转变形将超过其弹性极限产生塑性不可恢复变形，从而达到吸能效果；
[0040]
如图6所示，所述铰接弹簧式车辆防爬吸能装置中，五个铰接式弹簧吸能基本单元中的螺旋弹簧8的扭转刚度从前往后依次增大，因此所产生的螺旋弹簧扭转抗力也将依次增大，当车辆发生碰撞时，将从第一个铰接式弹簧吸能基本单元最开始发生变形，依次向后，直到第五个铰接式弹簧吸能基本单元，吸能次序达到有序控制的目的。
[0041]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前端、后端、中间”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0042]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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