一种膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器的制作方法

本发明涉及轨道车辆吸能装置技术领域，具体而言，涉及一种膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器。

背景技术：

轨道交通以其速度快、运能大、能耗低、污染轻等一系列的技术优势，在各国的经济社会中发挥越来越重要的作用。目前，我国已成为世界上高速铁路运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。

然而，随着轨道交通的发展，其运行安全也吸引了社会各界的广泛关注。为了提高列车运行的被动安全，轨道车辆两端通常设计为变形吸能区域，在内部安装各类吸能元件。防爬器结构作为列车的重要吸能元件，一方面通过前端的防爬齿与被撞物之间的咬合防止列车发生爬车，另一方面通过结构的可控变形吸收列车的冲击动能，对列车的被动安全具有重要意义。

目前，常用的列车防爬器有切削式结构、膨胀式结构及各类可压缩薄壁结构。以目前工艺来说，切削式结构的列车防爬器对切削刀具要求较高，为达到列车碰撞的吸能需求，刀具需要承受较大的冲击力，在高速高温的环境下，刀具极容易发生熔化、断裂等现象，稳定性和可靠性较差。膨胀式防爬器结构主要由冲击膨胀头和膨胀吸能管组成，由于其结构限制，有效压缩率无法超过50％。此外，当所需冲击力较大时膨胀头与吸能管之间容易发生粘滞效应，令结构的可靠性大大降低。目前常用的各类可压缩薄壁结构通常横截面积较大，占用较大空间且抗偏载性能较弱。因此，现有防爬器均存在一定的不足，需要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器，通过有效结合膨胀式和切削式吸能防爬器的优势，以解决现有技术中膨胀式吸能防爬器中膨胀头与吸能管容易发生的粘滞效应以及切削式吸能防爬器中切削刀具容易出现的熔刀、断刀效应的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器，包括：

安装座，安装座上设有膨胀头；

吸能膨胀管，吸能膨胀管的一端套接在膨胀头上；

切削刀具，安装在安装座上且位于膨胀头的外周，切削刀具的刀刃朝向吸能膨胀管的端部且刀刃沿吸能膨胀管的径向延伸；

防爬齿部件，安装在吸能膨胀管远离膨胀头的一端。

进一步地，切削刀具的数量为多个，多个切削刀具沿周向均布设置在膨胀头的外周。

进一步地，安装座上沿膨胀头的外周均布设置有多个刀具安装槽。

进一步地，切削刀具通过形位配合和螺栓连接安装在刀具安装槽内。

进一步地，还包括：

导向管，安装座上设有一第一导向孔，膨胀头内设有一与第一导向孔相对应的第二导向孔，导向管穿设在第一导向孔和第二导向孔内，吸能膨胀管套设在导向管的外侧。

进一步地，防爬齿部件的一侧设有防爬齿，防爬齿部件的另一侧设有一凸台，导向管套设在凸台的外部。

进一步地，导向管和凸台之间通过过盈配合连接。

进一步地，防爬齿部件上于凸台的外周设有一环形凹槽，吸能膨胀管嵌设在环形凹槽内。

进一步地，安装座上开设有多个安装孔。

进一步地，吸能膨胀管和膨胀头之间通过预压缩连接。

应用本发明的技术方案，通过将切削刀具安装在膨胀头的外周，使切削刀具的刀刃朝向吸能膨胀管的端部，并且刀刃沿吸能膨胀管的径向延伸设置；在轨道车辆发生碰撞时，吸能膨胀管在膨胀头的作用下发生膨胀变形；膨胀之后的吸能膨胀管被切削刀具切割，切削刀具沿吸能膨胀管的径向切削，刀刃仅沿吸能膨胀管的厚度方向与吸能膨胀管接触，接触面积小，容易传热，避免了出现熔刀、断刀的情况；切削后的吸能膨胀管在膨胀头的导向作用下和安装座的挤压作用下发生撕裂卷曲变形，由于切削变形、安装座与切削后的膨胀管之间的挤压变形承担了一部分吸能需求，因此在相同的吸能需求下，膨胀变形所需承担的吸能量大大减小，同等工艺下，有效避免了吸能膨胀管与膨胀头之间发生粘滞效应。该轨道车辆吸能防爬器有效结合了膨胀式吸能结构、切削式吸能结构以及薄壁压溃式吸能结构，在相同的力级要求下，每种变形方式均可承受一定的冲击力，总吸能量大，且有效降低了对切削刀具的要求；通过切削刀具的相对位置设置，避免了刀具的切削过程对吸能膨胀管膨胀变形过程的影响，解决了现有吸能防爬器的膨胀头与吸能管容易发生粘滞效应、切削刀具容易出现熔刀断刀效应的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器的爆炸图。

图3为本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器中防爬齿部件的结构示意图。

图4为本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器中安装座和切削刀具的结构示意图。

图5为本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器中吸能膨胀管端部和刀刃的相对位置示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、安装座；2、吸能膨胀管；3、切削刀具；4、防爬齿部件；5、导向管；11、膨胀头；12、刀具安装槽；13、第一导向孔；14、安装孔；31、刀刃；41、防爬齿；42、凸台；43、环形凹槽；111、第二导向孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图5，一种本发明实施例的膨胀切削式轨道车辆吸能防爬器，该轨道车辆吸能防爬器主要包括安装座1、吸能膨胀管2、切削刀具3和防爬齿部件4。其中，在安装座1上设置有一个膨胀头11；吸能膨胀管2的一端套接在该膨胀头11上；切削刀具3安装在安装座1上，并且位于膨胀头11的外周，切削刀具3的刀刃31朝向吸能膨胀管2的端部且沿吸能膨胀管2的径向延伸设置；防爬齿部件4安装在吸能膨胀管2远离膨胀头11的一端。

上述的轨道车辆吸能防爬器，通过将切削刀具3安装在膨胀头11的外周，将吸能膨胀管2的一端套接在膨胀头11上，使切削刀具3的刀刃31朝向吸能膨胀管2的端部，并且刀刃31沿吸能膨胀管2的径向延伸设置；通过安装座1将该轨道车辆吸能防爬器整体安装于轨道车辆的端部，在轨道车辆发生碰撞时，吸能膨胀管2在膨胀头11的作用下发生膨胀变形，将冲击动能转换成吸能膨胀管2膨胀变形的塑性变形能；膨胀之后的吸能膨胀管2被切削刀具3均匀切割，切削后的吸能膨胀管2在膨胀头11的导向作用下和安装座1的挤压作用下发生撕裂卷曲变形；通过膨胀头11的膨胀作用、切削刀具3的切削作用以及安装座1的压溃作用，使吸能膨胀管2在设计作用下发生可控塑性变形；该轨道车辆吸能防爬器有效结合了膨胀式吸能结构、切削式吸能结构以及薄壁压溃式吸能结构，在相同的力级要求下，每种变形方式均可承受一定的冲击力，可以有效降低对切削刀具3的要求；通过将刀刃31沿吸能膨胀管2的径向延伸设置，使切削刀具3沿吸能膨胀管2的径向切削，刀刃31仅沿吸能膨胀管2的厚度方向与吸能膨胀管2接触，接触面积小，容易传热，避免了出现熔刀、断刀的情况；多种变形方式的结合，使结构在同等吸能需求及同等加工工艺下可以有效避免吸能膨胀管2与膨胀头11发生粘滞效应。

具体来说，参见图1、图2、图4和图5，在本实施例中，切削刀具3的数量为六个，六个切削刀具3沿周向均布设置在膨胀头11的外周。如此设置，通过六个切削刀具3可以将吸能膨胀管2沿其截面径向切削成均匀的六瓣，相比于传统的切削式吸能结构，可以有效减少切削刀具3的熔刀和断裂。进一步地，切削刀具3优选为正对着吸能膨胀管2设置，使得在切削时刀刃31沿吸能膨胀管2的轴向进行切削。

具体地，参见图1、图2和图4，在本实施例中，安装座1上沿膨胀头11的外周均布设置有六个刀具安装槽12，六个切削刀具3分别通过形位配合和螺栓连接安装在各自的刀具安装槽12内。这样设置，可以保证切削刀具3与安装座1的连接更为紧密，使切削刀具3在切削时更加稳定。

为了提高该轨道车辆吸能防爬器的抗偏载性，参见图2，在本实施例中，该轨道车辆吸能防爬器还包括一根导向管5，在安装座1上设置有一个第一导向孔13，在膨胀头11内设置有一个与该第一导向孔13相对应的第二导向孔111，导向管5穿设在该第一导向孔13和第二导向孔111内，吸能膨胀管2套设在导向管5的外侧。当轨道车辆发生碰撞时，导向管5沿第一导向孔13和第二导向孔111向安装座1的后方运动，为吸能膨胀管2的吸能变形提供导向作用，有效提高了轨道车辆吸能防爬器的抗偏载性。

具体地，参见图1、图2和图3，在本实施例中，防爬齿部件4的一侧设置有防爬齿41，在防爬齿部件4的另一侧设置有一个凸台42，导向管5套设在该凸台42的外部。如此设置，可使防爬齿部件4与导向管5之间连接更加牢固；防爬齿41在轨道车辆发生碰撞时可以与被撞物相互咬合，防止车辆发生爬车、倾覆，使车体能够沿轴向压缩。

进一步地，导向管5和凸台42之间通过过盈配合连接，可进一步增强轨道车辆吸能防爬器的抗偏载性。在防爬齿部件4上于凸台42的外周还设置有一个环形凹槽43，吸能膨胀管2嵌设在该环形凹槽43内，可使防爬齿部件4与吸能膨胀管2之间连接更加牢固。

参见图1、图2和图4，在本实施例中，在安装座1的多个角落处开设有多个安装孔14。安装座1通过该安装孔14和螺栓连接将轨道车辆吸能防爬器整体安装于轨道车辆的车体前端。吸能膨胀管2和膨胀头11之间通过预压缩连接，使得在未发生碰撞的状态下吸能膨胀管2能够与膨胀头11稳定连接；膨胀头11的外侧以及安装座1与膨胀头11的连接处还设置有倒角，有利于吸能膨胀管2在倒角的诱导作用下发生撕裂变形，进而在安装座1的挤压作用下发生卷曲变形。

总体而言，本发明的轨道车辆吸能防爬器有效地将膨胀式吸能结构、切削式吸能结构以及薄壁结构的变形模式有效结合在一起，继承了各类吸能结构的优点；在同等力级作用下可有效地防止膨胀头11与吸能膨胀管2之间的粘滞效应、避免切削刀具3的熔化、断裂；在目前工艺允许条件下，大大地提高了吸能结构的总吸能量和稳定性，满足不同列车碰撞速度等级工况，适用范围广，并且抗偏载性好。

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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