一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构制造技术

本发明专利技术提供一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构，包括受冲击杆、外管、阻尼结构、回复结构和端部底座；阻尼结构包括阻尼塞、导向管、阻尼弹性元件和端部小底座，所述回复结构包括回复活塞和回复弹性元件；外管为管状结构且内部由隔板分隔为前腔体和后腔体，隔板上设阻尼孔使得阻尼流体可以在前后腔体之间流通；阻尼塞在初始位置时至少有部分长度设置在所述阻尼孔中，且受冲击时阻尼塞能前后运动，阻尼塞径向最粗处与阻尼孔间形成缝隙而供阻尼流体在前后腔体之间流通，且导向管上还设有导通孔使阻尼流体能在前后腔体中流通。该吸能结构吸能效果好，能够减小在二次碰撞中对乘员进行的伤害，且可重复使用因而能显著降低吸能结构的成本。

A Reusable Energy Absorption Structure for Anti-collision of Railway Vehicles

The invention provides a reusable energy absorption structure for anti-collision of rail vehicles, including impact rod, outer tube, damping structure, recovery structure and end base; damping structure includes damping plug, guide tube, damping elastic element and end small base, the recovery structure includes recovery piston and recovery elastic element; outer tube is tubular structure and inner is separated by separator plate into front chamber. Damping holes are arranged on the diaphragm of the body and the rear cavity to allow the flow of the damped fluid between the front and rear cavities; at least part of the length of the damper plug is set in the damping hole at the initial position, and the damper plug can move forward and backward when impacted; a gap is formed between the thickest radial part of the damper plug and the damper hole for the flow of the damped fluid between the front and rear cavities, and a guide hole is arranged on the guide tube to make the damper flow between the front Damping fluid can flow in front and back of the cavity. The energy absorption structure has good energy absorption effect, can reduce the damage to the occupants in the secondary collision, and can be reused, thus significantly reducing the cost of the energy absorption structure.

【技术实现步骤摘要】
一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构
本专利技术属于轨道车辆用安全装置领域，具体涉及一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构。
技术介绍
随着轨道交通的发展，人们对轨道车辆的安全性能越来越重视。当前轨道车辆中吸能结构主要是以金属压溃吸能为主，压溃后该结构不能再次使用。其力学特性曲线一般为有很大峰值的锯齿状波浪线，有很高的触发阙值要求，导致减速度峰值很大，不利于乘员安全。本专利技术的专利技术人在先研究的专利技术专利CN201610860262.4和CN201610115228.4中均提供了一种轨道车辆用碰撞吸能装置，这些碰撞吸能装置均取得了良好的碰撞缓冲效果，但这些装置都不能重复使用。在其它领域，例如汽车碰撞吸能装置领域，其中有的应用可重复使用的油压缓冲器。但这些类型的装置结构可承受的冲击速度极限及其可吸收的能量水平都根本无法满足轨道车辆领域的相关要求。因此，本领域亟待开发一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构，所述吸能结构包括受冲击杆、外管、阻尼结构、回复结构和端部底座；所述阻尼结构包括阻尼塞、导向管、阻尼弹性元件和端部小底座，所述回复结构包括回复活塞和回复弹性元件；所述外管为管状结构且内部由隔板分隔为前腔体和后腔体，所述隔板上设置有通孔状的阻尼孔使得阻尼流体可以在前腔体和后腔体之间流通；所述受冲击杆包括位于前端的受冲击端和位于后端的活塞端，受冲击杆的活塞端设置在外管内，而受冲击端设置在外管以外；所述阻尼塞在初始位置时至少有部分长度设置在所述阻尼孔中，且在吸能结构受冲击时阻尼塞能沿着吸能结构的前后方向运动，外管的后端通过与端部底座固定连接使得整个吸能结构能固定设置在轨道车辆上，所述后腔体中设置有导向管、阻尼弹性元件、端部小底座、回复活塞和回复弹性元件，导向管为管状结构且其前端通过其连接板固定设置在所述隔板上，导向管上设置有过孔使得阻尼塞的后端穿过所述过孔而设置在导向管内部，导向管后端的内侧固定设置有端部小底座，且在初始位置时阻尼塞的后端经所述阻尼弹性元件而固定设置在端部小底座上，所述阻尼塞的后端的径向尺寸与所述导向管的内径匹配，因而在所述吸能结构受冲击后阻尼塞的后端能沿导向管的内壁做前后运动；所述回复活塞设置在导向管的轴向后端，在初始位置时回复活塞经所述回复弹性元件固定设置在端部底座上，且在所述吸能结构受冲击后回复活塞在外管内壁的导向下能前后运动；所述阻尼流体填充在受冲击杆后端与回复活塞前端之间的腔体内；所述阻尼塞径向最粗处的尺寸小于阻尼孔的径向尺寸，使得二者间形成缝隙而供阻尼流体在前腔体和后腔体之间流通，且在导向管上还设置有导通孔使得阻尼流体能在前腔体、缝隙、导通孔以及在导向管和端部小底座以外区域的后腔体中流动。在一种具体的实施方式中，所述缝隙为宽度在0.01～5mm的环缝，优选0.5～1.5mm。在一种具体的实施方式中，所述阻尼塞的前端为前细后粗的圆台形或棱椎台形结构。在一种具体的实施方式中，所述阻尼弹性元件和回复弹性元件均为弹簧和惰性气体中的一种。在一种具体的实施方式中，所述阻尼弹性元件为弹簧时，其弹簧刚度为50～2000N/mm，优选100～1000N/mm。在一种具体的实施方式中，所述阻尼流体为液压油。在一种具体的实施方式中，初始状态时，受冲击杆的后端面至隔板的前端面之间的腔体体积大于隔板的后端面至回复活塞的前端面之间的腔体体积。在一种具体的实施方式中，所述吸能结构还包括设置在端部小底座和回复活塞之间的用于防止回复活塞过度回复而碰撞端部小底座的阻挡件，优选所述阻挡件为固定设置在外管内壁上的阻挡环。在一种具体的实施方式中，所述吸能结构还包括设置在外管最前端以及设置在受冲击杆中部径向外侧的密封件，优选所述导向管前端的连接板通过螺栓固定设置在所述隔板上。在一种具体的实施方式中，所述隔板的轴向厚度为d，且d为5～100mm，优选d为15～45mm；吸能结构在初始位置时，所述阻尼塞的前端面与所述隔板的前端面平齐设置，或所述阻尼塞的前端面设置在所述隔板的前端面之前的0.5d距离以内，或所述阻尼塞的前端面设置在所述隔板的前端面之后的0.8d距离以内。在一种具体的实施方式中，导向管的内径尺寸大于过孔的径向尺寸，且导向管的内径尺寸大于等于阻尼孔的径向尺寸。本专利技术至少具有如下有益效果：1、本专利技术中在阻尼结构的初始位置时，在阻尼孔内设置阻尼塞的前端，当阻尼结构受冲击后，因为阻尼塞向后逐渐退出阻尼孔而使得阻尼孔中被阻尼塞填满的体积变小，相应的阻尼孔中阻尼流体的体积逐渐变大，因而本专利技术中在碰撞后发生的阻尼过程是“非恒定”过程，比现有技术中“阻尼孔内恒定的阻尼流体填充体积”的碰撞过程更为平缓。2、在一种优选的方式中，本专利技术中将阻尼塞的前端设置为前小后大的圆台形或棱椎台形时，在吸能结构受冲击后，不仅仅是阻尼塞退出阻尼孔中引起轴向上体积的变化，且阻尼孔中的阻尼塞的前端在径向上尺寸也有变化，使得本专利技术所述“碰撞后阻尼孔内非恒定的阻尼流体填充体积”的变化更为明显，该碰撞缓冲过程比使用圆柱形或棱柱形的阻尼塞前端时更平缓。3、本专利技术中，阻尼塞在不同位置受到阻尼弹性元件及阻尼流体的压力不同，在受冲击状态下，该阻尼结构可自动调整阻尼塞伸入阻尼孔中的长度，形成不同的阻尼结构，从而达到平缓的阻尼效果。4、总的说来，本专利技术所述阻尼结构在受到碰撞后，其力学特性曲线非常完美，阻尼结构零触发力，阻抗力上升快，缓冲力平稳，吸能效果好，能够减小在二次碰撞中对乘员进行的伤害，且可重复使用因而能显著降低阻尼结构的成本。附图说明图1为本专利技术所述吸能结构的外观结构示意图。图2为图1所示结构的主视图。图3为图1和图2所示结构的A-A向剖视图。图4为图3所示结构的部分位置放大示意图。图5为本专利技术所述吸能结构中阻尼结构的外观结构示意图。图6为图5所示结构的主视图。图7为图5和图6所示结构的B-B向剖视图。图8为本专利技术所述吸能结构在不同弹簧刚度下的碰撞仿真结果。具体实施方式本专利技术以下述实施例和附图加以说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此，本专利技术的保护范围应以权利要求书为准。实施例1如图1～7所示，本专利技术提供一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构，所述吸能结构包括受冲击杆、外管、阻尼结构、回复结构和端部底座；所述阻尼结构包括阻尼塞、导向管、阻尼弹性元件和端部小底座，所述回复结构包括回复活塞和回复弹性元件；所述外管为管状结构且内部由隔板分隔为前腔体和后腔体，所述隔板上设置有通孔状的阻尼孔使得阻尼流体可以在前腔体和后腔体之间流通；所述受冲击杆包括位于前端的受冲击端和位于后端的活塞端，受冲击杆的活塞端设置在外管内，而受冲击端设置在外管以外；所述阻尼塞在初始位置时至少有部分长度设置在所述阻尼孔中，且在吸能结构受冲击时阻尼塞能沿着吸能结构的前后方向运动，外管的后端通过与端部底座固定连接使得整个吸能结构能固定设置在轨道车辆上，所述后腔体中设置有导向管、阻尼弹性元件、端部小底座、回复活塞和回复弹性元件，导向管为管状结构且其前端通过其连接板固定设置在所述隔板上，导向管上设置有过孔使得阻尼塞的后端穿过所述过孔而设置在导向管内部，导向管后端的内侧固定设置有端部小底座，且在初始位置时阻尼塞的后端经所述阻尼弹性元件而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构，所述吸能结构包括受冲击杆(1)、外管(3)、阻尼结构(4)、回复结构和端部底座(7)；所述阻尼结构包括阻尼塞(8)、导向管(10)、阻尼弹性元件(11)和端部小底座(12)，所述回复结构包括回复活塞(5)和回复弹性元件(6)；所述外管为管状结构且内部由隔板分隔为前腔体(14)和后腔体(15)，所述隔板上设置有通孔状的阻尼孔(13)使得阻尼流体可以在前腔体和后腔体之间流通；所述受冲击杆包括位于前端的受冲击端和位于后端的活塞端，受冲击杆的活塞端设置在外管内，而受冲击端设置在外管以外；所述阻尼塞在初始位置时至少有部分长度设置在所述阻尼孔中，且在吸能结构受冲击时阻尼塞能沿着吸能结构的前后方向运动，外管的后端通过与端部底座固定连接使得整个吸能结构能固定设置在轨道车辆上，所述后腔体中设置有导向管、阻尼弹性元件、端部小底座、回复活塞和回复弹性元件，导向管为管状结构且其前端通过其连接板(101)固定设置在所述隔板上，导向管上设置有过孔(102)使得阻尼塞的后端穿过所述过孔而设置在导向管内部，导向管后端的内侧固定设置有端部小底座，且在初始位置时阻尼塞的后端经所述阻尼弹性元件而固定设置在端部小底座上，所述阻尼塞的后端的径向尺寸与所述导向管的内径匹配，因而在所述吸能结构受冲击后阻尼塞的后端能沿导向管的内壁做前后运动；所述回复活塞设置在导向管的轴向后端，在初始位置时回复活塞经所述回复弹性元件固定设置在端部底座上，且在所述吸能结构受冲击后回复活塞在外管内壁的导向下能前后运动；所述阻尼流体填充在受冲击杆后端与回复活塞前端之间的腔体内；所述阻尼塞径向最粗处的尺寸小于阻尼孔的径向尺寸，使得二者间形成缝隙而供阻尼流体在前腔体和后腔体之间流通，且在导向管上还设置有导通孔(16)使得阻尼流体能在前腔体、缝隙、导通孔以及在导向管和端部小底座以外区域的后腔体中流动。...

【技术特征摘要】
1.一种可重复使用的轨道车辆防碰撞用吸能结构，所述吸能结构包括受冲击杆(1)、外管(3)、阻尼结构(4)、回复结构和端部底座(7)；所述阻尼结构包括阻尼塞(8)、导向管(10)、阻尼弹性元件(11)和端部小底座(12)，所述回复结构包括回复活塞(5)和回复弹性元件(6)；所述外管为管状结构且内部由隔板分隔为前腔体(14)和后腔体(15)，所述隔板上设置有通孔状的阻尼孔(13)使得阻尼流体可以在前腔体和后腔体之间流通；所述受冲击杆包括位于前端的受冲击端和位于后端的活塞端，受冲击杆的活塞端设置在外管内，而受冲击端设置在外管以外；所述阻尼塞在初始位置时至少有部分长度设置在所述阻尼孔中，且在吸能结构受冲击时阻尼塞能沿着吸能结构的前后方向运动，外管的后端通过与端部底座固定连接使得整个吸能结构能固定设置在轨道车辆上，所述后腔体中设置有导向管、阻尼弹性元件、端部小底座、回复活塞和回复弹性元件，导向管为管状结构且其前端通过其连接板(101)固定设置在所述隔板上，导向管上设置有过孔(102)使得阻尼塞的后端穿过所述过孔而设置在导向管内部，导向管后端的内侧固定设置有端部小底座，且在初始位置时阻尼塞的后端经所述阻尼弹性元件而固定设置在端部小底座上，所述阻尼塞的后端的径向尺寸与所述导向管的内径匹配，因而在所述吸能结构受冲击后阻尼塞的后端能沿导向管的内壁做前后运动；所述回复活塞设置在导向管的轴向后端，在初始位置时回复活塞经所述回复弹性元件固定设置在端部底座上，且在所述吸能结构受冲击后回复活塞在外管内壁的导向下能前后运动；所述阻尼流体填充在受冲击杆后端与回复活塞前端之间的腔体内；所述阻尼塞径向最粗处的尺寸小于阻尼孔的径向尺寸，使得二者间形成缝隙而供阻尼流体在前腔体和后腔体之间流通，且在导向管上还...

【专利技术属性】
技术研发人员：高广军，王帅，姜琛，关维元，彭勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43