一种波纹式复合吸能装置及具有该装置的轨道车辆制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波纹式复合吸能装置及轨道车辆，装置包括防爬齿板、吸能组件及后挡板，防爬齿板的背面连接导向杆，吸能组件包括波纹式塑变吸能组件和增强式吸能组件，波纹式塑变吸能组件为具有一中心通孔的柱体，其由若干相间设置的导向塑变管和波纹板围设而成，增强式吸能组件套设于中心通孔内，导向杆的自由端穿过导向塑变管后插设于后挡板上开设的导向通孔中固接，使吸能组件的两端分别与防爬齿板和后挡板接触。具有上述装置的轨道车辆能按照预设的波纹路径稳定有序可控地发生，相对传统的吸能结构本发明专利技术具有更稳定的载荷——位移曲线，其没有过高的初始峰值力，能有效地避免在冲击吸能过程中产生瞬间较大的载荷，进一步降低对乘员和车体的损害。

A corrugated composite energy absorption device and a rail vehicle with the device

The invention discloses a corrugated compound energy absorption device and a rail vehicle, the device comprises an anti climbing gear plate, an energy absorption component and a back baffle plate, the back side of the anti climbing gear plate is connected with a guide rod, the energy absorption component comprises a corrugated plastic energy absorption component and an enhanced energy absorption component, the corrugated plastic energy absorption component is a column with a central through hole, which is provided with a plurality of guide plastic pipes and corrugations arranged alternately The reinforced energy absorption component is sheathed in the central through-hole, the free end of the guide rod passes through the guide plastic transformation pipe and is inserted in the guide through-hole opened on the back baffle to make the two ends of the energy absorption component contact with the anti climbing tooth plate and the back baffle respectively. The rail vehicle with the above device can stably and orderly occur according to the preset ripple path. Compared with the traditional energy absorption structure, the invention has a more stable load displacement curve, which has no high initial peak force, can effectively avoid generating a large load in the instant during the impact energy absorption process, and further reduce the damage to the passengers and the vehicle body.

【技术实现步骤摘要】
一种波纹式复合吸能装置及具有该装置的轨道车辆
本专利技术涉及轨道车辆的被动安全防护
，尤其涉及波纹式复合吸能装置及具有该装置的轨道车辆。
技术介绍
轨道交通是国民经济的命脉，同时，我国的高铁网络渐趋完善，获得的巨大经济、社会效益也变得举世瞩目，这为出口轨道设备、轨道系统等产品树立了极佳的示范榜样。在这种发展趋势的促进下，为了更好地满足人类的需求，轨道列车运行的安全性应该引起人们足够的重视。一旦列车发生碰撞，其巨大的动能将导致多车辆耦合性冲击。产生碰撞后，连接的车厢会接二连三地与前面车厢发生接触式碰撞。特别是，高速列车运行时的碰撞将导致更严重的伤害。由于铁路列车事故原因的复杂性，单靠主动安全措施并不能保证避免事故发生。因此，为了降低难以制止的列车碰撞事故的损失，有必要依据轨道列车耐撞性的研究分析结果来设计研发优良的耐撞性结构部件。基于此，依据马蹄壁微观组织结构特征，设计了一种波纹式复合导向吸能装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，拆装方便，变形稳定、有序、可控，初始峰值力低且吸能效率高的波纹式复合吸能装置及及具有该装置的轨道车辆。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种波纹式复合吸能装置，包括防爬齿板、吸能组件以及后挡板，所述防爬齿板的背面垂直连接有若干导向杆，所述吸能组件包括波纹式塑变吸能组件和增强式吸能组件，所述波纹式塑变吸能组件为具有一中心通孔的柱体，其由若干相间设置的导向塑变管和波纹板围设而成，所述增强式吸能组件套设于所述中心通孔内，所述导向杆与导向塑变管的数量一致，导向杆的自由端通过间隙配合穿过对应的导向塑变管后插设于后挡板上开设的导向通孔中并通过紧固件固接，使所述吸能组件的两端分别与防爬齿板和后挡板接触。作为本专利技术的进一步改进：优选的，所述柱体为由四根导向塑变管和四块波纹板相间焊接形成的四棱柱，所述波纹板的波纹延伸方向与导向塑变管的长度方向一致，且所述导向塑变管和波纹板的长度一致。优选的，所述防爬齿板的背面焊接四个限位柱，各限位柱的端部均焊接一所述的导向杆；所述后挡板上于与防爬齿板相对的一面设有四个与相应导向通孔同轴的限位盲孔；所述限位柱和限位盲孔的几何形状均与所述导向塑变管的形状相一致，导向塑变管的一端通过过渡配合套设于限位柱上且端部与防爬齿板之间形成紧密接触，另一端插设于对应的限位盲孔内与后挡板之间形成封闭式紧密贴合接触。优选的，所述导向塑变管、限位柱、限位盲孔、导向杆均为形状相对应的圆形、方形、外凸多边形、正八边形、十字形或内凹多边形。优选的，所述导向塑变管的外径为L/N，波纹板是由y＝Asin(2πN/L*x)来控制的，其中：L为波纹式塑变吸能组件的轴向长度，N为波纹板的波纹波数，A为波纹板的波纹幅值。优选的，所述增强式吸能组件为压溃式塑性变形结构，包括蜂窝结构、泡沫铝或多胞吸能管；增强式吸能组件与波纹式塑变吸能组件的长度一致。优选的，所述紧固件为开口销，所述导向杆穿出所述后挡板的外端设有一垂直于轴线的销孔，所述开口销插设于销孔内并靠紧后挡板的背面。优选的，所述防爬齿板和后挡板均为矩形或方形结构，所述防爬齿板的前面均匀设置有防爬齿，所述后挡板的四周还设有若干用于与轨道车辆底架前端的横梁连接的安装孔。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种轨道车辆，包括车体底架，所述车体底架的前端横梁装设有上述的波纹式复合吸能装置。上述的轨道车辆中，所述横梁上设置两组所述的波纹式复合吸能装置，且两组波纹式复合吸能装置相对于轨道车辆底架的中心垂向平面呈对称布置。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的装置，发生碰撞后能在导向杆的引导下，使波纹式塑变吸能组件和增强式吸能组件发生稳定的轴向塑性变形，即碰撞过程中的冲击动能是通过波纹式塑变吸能组件和增强式吸能组件的双重作用来耗散的。且由于波纹板的存在，变形过程能按照预设的波纹路径稳定、有序、可控地发生，使本专利技术的装置相对传统的吸能结构具有更稳定的载荷——位移曲线，其没有过高的初始峰值力，能承受更大的冲击力且能有效地避免在冲击吸能过程中产生瞬间较大的载荷，可更大程度地降低对乘员和车体的损害。2、本专利技术的装置，在变形过程中，限位柱和限位孔可约束住波纹式塑变吸能组件和增强式吸能组件，能够确保整套吸能装置沿轴向运动。3、本专利技术的装置，波纹式塑变吸能组件中的导向塑变管能够依据安装空间更改构型，能够合理高效地利用空间位置。4、本专利技术的装置，能够打破传统吸能管的变形模式不稳定、初始峰值力过高和吸能效率低的局限，且本专利技术的结构简单、成本低、易于安装和拆卸，可以被广泛推广使用。附图说明图1是本专利技术实施例的波纹式复合导向吸能装置的立体结构示意图。图2是本专利技术实施例的波纹式复合导向吸能装置另一角度的立体结构示意图。图3是本专利技术波纹式复合导向吸能装置的立体结构分解示意图。图4是本专利技术实施例中防爬齿板与导向杆连接的立体结构示意图(导向杆为圆形结构时)。图5是本专利技术实施例中防爬齿板与导向杆连接的主视结构示意图(导向杆为圆形结构时)。图6是本专利技术实施例中波纹式塑变吸能组件的立体结构示意图(其中的导向塑变管为圆形时)。图7是本专利技术中波纹式塑变吸能组件可以变换的多种示意图；其中：(a)中的导向塑变管为圆形；(b)中的导向塑变管为方形；(c)中的导向塑变管为外凸多边形；(d)中的导向塑变管为正八边形；(e)中的导向塑变管为十字形；(f)中的导向塑变管为内凹多边形。图8是本专利技术实施例中增强式吸能组件的立体结构示意图。图9是本专利技术实施例中后挡板的立体结构示意图(导向通孔和限位盲孔均为圆形时)。图10是本专利技术实施例中后挡板的主视结构示意图(导向通孔和限位盲孔均为圆形时)。图11是本专利技术中开口销的结构示意图。图12是本专利技术的波纹式塑变吸能组件与传统方管吸能结构的载荷—位移曲线对比图。图13是本专利技术的波纹式塑变吸能组件与传统方管吸能结构的变形模式对比图；其中，(a)为波纹式塑变吸能组件变形模式的实验与仿真对比图；(b)为传统方式吸能结构变形模式的实验与仿真对比图。图14是本专利技术的波纹式复合导向吸能装置装设于轨道车辆前端的安装示意图。图中各标号表示：1、防爬齿板；11、防爬齿；12、限位柱；13、导向杆；14、销孔；2、波纹式塑变吸能组件；21、导向塑变管；22、波纹板；3、增强式吸能组件；4、后挡板；41、安装孔；42、导向通孔；43、限位盲孔；5、开口销；6、波纹式复合吸能装置。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术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3所示，本专利技术的一种波纹式复合吸能装置实施例，包括防爬齿板1、吸能组件以及后挡板4，设置防爬齿板1可以有效避免列车发生碰撞而造成的爬车事故。防爬齿板1的背面垂直连接有若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波纹式复合吸能装置，包括防爬齿板(1)、吸能组件以及后挡板(4)，所述防爬齿板(1)的背面连接有若干导向杆(13)，其特征在于，所述吸能组件包括波纹式塑变吸能组件(2)和增强式吸能组件(3)，所述波纹式塑变吸能组件(2)为具有一中心通孔的柱体，其由若干相间设置的导向塑变管(21)和波纹板(22)围设而成，所述增强式吸能组件(3)套设于所述中心通孔内，所述导向杆(13)与导向塑变管(21)的数量一致，导向杆(13)的自由端通过间隙配合穿过对应的导向塑变管(21)后插设于后挡板(4)上开设的导向通孔(42)中并通过紧固件固接，使所述吸能组件的两端分别与防爬齿板(1)和后挡板(4)接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种波纹式复合吸能装置，包括防爬齿板(1)、吸能组件以及后挡板(4)，所述防爬齿板(1)的背面连接有若干导向杆(13)，其特征在于，所述吸能组件包括波纹式塑变吸能组件(2)和增强式吸能组件(3)，所述波纹式塑变吸能组件(2)为具有一中心通孔的柱体，其由若干相间设置的导向塑变管(21)和波纹板(22)围设而成，所述增强式吸能组件(3)套设于所述中心通孔内，所述导向杆(13)与导向塑变管(21)的数量一致，导向杆(13)的自由端通过间隙配合穿过对应的导向塑变管(21)后插设于后挡板(4)上开设的导向通孔(42)中并通过紧固件固接，使所述吸能组件的两端分别与防爬齿板(1)和后挡板(4)接触。


2.根据权利要求1所述的波纹式复合吸能装置，其特征在于，所述柱体为由四根导向塑变管(21)和四块波纹板(22)相间焊接形成的四棱柱，所述波纹板(22)的波纹延伸方向与导向塑变管(21)的长度方向一致。


3.根据权利要求2所述的波纹式复合吸能装置，其特征在于，所述防爬齿板(1)的背面焊接四个限位柱(12)，各限位柱(12)的端部均焊接一所述的导向杆(13)；所述后挡板(4)上于与防爬齿板(1)相对的一面设有四个与相应导向通孔(42)同轴的限位盲孔(43)；所述限位柱(12)和限位盲孔(43)的几何形状均与所述导向塑变管(21)的形状相一致，导向塑变管(21)的一端通过过渡配合套设于限位柱(12)上且端部与防爬齿板(1)之间形成紧密接触，另一端插设于对应的限位盲孔(43)内与后挡板(4)之间形成封闭式紧密贴合接触。


4.根据权利要求3所述的波纹式复合吸能装置，其特征在于，所述导向塑变管(21)、限位柱(12)、限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢素超，马闻，冯哲骏，井坤坤，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43