一种梯度蜂窝填充公路防撞筒制造技术

本发明专利技术属于交通安全设施及防撞设施技术领域，涉及一种梯度蜂窝填充公路防撞筒。包括中轴、钢板、立柱、转筒、弹簧、支撑座以及梯度蜂窝；支撑座内含螺纹孔；梯度蜂窝填充转筒；所述中轴与转筒数量相同；支撑座表面设有螺纹孔用于固定；立柱上连接有钢板，钢板和立柱连接；钢板和中轴间通过弹簧相连，钢板和弹簧、轴和弹簧间用螺栓固定；所述中轴的外侧壁连接转筒；转筒为TPU和EVA复合材料；所述梯度蜂窝通过一个内圆及若干圆弧连接而成，梯度蜂窝每一梯度的圆弧都以内圆圆心为中心圆周阵列的一部分，阵列后同一级圆弧间等角度且圆弧的半径以及圆周阵列个数可调。所述防撞筒有很好的吸能效率和减速效果且结构相对简单，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度蜂窝填充公路防撞筒


[0001]本专利技术属于交通安全设施及防撞设施
，涉及一种梯度蜂窝填充公路防撞筒。

技术介绍

[0002]公路防撞护栏是最重要的交通基础设施，是重要的维护公路安全的保障设施之一。车辆行驶在公路，尤其是高速公路上时，一旦车辆出现意外，方向失控后，很容易冲出公路，危险极大，因此需要设置公路防撞装置来降低意外造成的伤害。高速公路通常是半刚性护栏，在车辆撞击到护栏上时，一方面可通过护栏的变形吸能，减少车辆及人受到的损坏和伤害。另一方面，强行对车辆行驶方向进行矫正，避免车辆冲出道路。但是，由于高速公路车辆行驶速度很高，具有非常大的动能，因此护栏的作用非常有限﹐很容易造成车辆撞毁护栏冲出路外，或者车辆反向冲出，撞击到道路上其他正常行驶的车辆，造成更大的事故。为了增强护栏的抗撞击能力和吸能能力，近几年出现了一种转筒式的护栏，增强护栏的导向能力，通过转筒转动吸收一部分能量，且可以增大护栏撞击区域，使得局部受到的冲击强度大大降低，可有效降低车辆受到的撞击伤害。但是，使用此类护栏由于撞击瞬间几乎不发生能量转换，车辆反向弹出时仍然携带较大的动能，也会增加二次事故的严重程度。专利CN 211690088 U将撞击力传递给筒内的水使其被压，在水的压力下翻盖打开从而进行喷水来耗能。此外，高速公路上由于刹车失灵造成的事故时有发生，因此高速路上会设置用于制动的避险车道，但是由于不是所有路段都会设置避险车道，在没有避险车道的路段，失速车辆需要通过撞击护栏以减少车辆动能，但通过撞击护栏虽然能实现减速，但是也可能会导致车辆和护栏毁坏及人员伤害。
[0003]基于以上分析，公路防撞栏拥有广阔的应用前景，但是现有的公路防撞装置存在诸多不足。现有技术有成本较高的转筒式防撞栏，转筒内部设有轴承和大量弹簧等构件，此防撞栏吸能效果有待提高且不宜大规模使用。
[0004]现有的转筒式防撞栏，可起到一定防护作用，但装置成本较高且防撞栏在与汽车发生碰撞时，吸能效果有待加强，即当汽车与防撞栏发生碰撞时，汽车可能会被弹回道路中央，从而导致二次伤害。现有公路防撞栏都有防撞效果，但其在非垂直撞击的减速效果有待加强。
[0005]蜂窝结构最早起源于仿生学，与同类型的实心材料相比，蜂窝夹层结构具有比强度高、比刚度大、质量轻和有高的能量吸收能力等特点。这使得它们在航空航天、交通运输、车辆工程等众多领域得到了广泛的运用。现有技术，有将负泊松比蜂窝作为填充材料对桥墩进行防撞保护；还有用于桥墩、水上建筑等竖向承载结构的蜂窝格构双筒防撞设施。然而蜂窝结构的设计以及能量吸收在公路防撞筒中的应用仍然非常有限。针对以上问题，本申请致力于从结构及吸能效率提升两方面进行研究，实现减速与防碰撞效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有公路防撞装置存在成本高、吸能效果差、减速效果不理想，容易导致二次伤害的缺陷，提出了一种梯度蜂窝填充公路防撞筒。
[0007]为了达到上述目的，采取如下技术方案：
[0008]所述梯度蜂窝填充公路防撞筒，包括中轴、钢板、立柱、转筒、弹簧、支撑座以及梯度蜂窝；
[0009]钢板为U型钢板；梯度蜂窝填充至转筒中；支撑座的表面设有螺纹孔用于固定；
[0010]立柱连接钢板；钢板和中轴之间通过弹簧相连，所述中轴的外侧壁连接有转筒；支撑座安装于立柱底部；
[0011]所述梯度蜂窝通过一个内圆及若干圆弧连接而成；梯度蜂窝每一梯度的圆弧都是以内圆圆心为中心圆周阵列的一部分，阵列中同一级圆弧间等角度且圆弧的半径以及圆周阵列个数可调；
[0012]中轴的下端设置轴肩，用于定位转筒；转筒内填充梯度蜂窝以增加防撞筒的吸能能力；转筒绕中轴转动，用于导向和减速。
[0013]所述支撑座内含螺纹孔；所述中轴的数量与转筒的数量相同，钢板和立柱之间用螺栓连接。
[0014]所述中轴和转筒采用直接间隙配合连接，且转筒和中轴之间有一定摩擦力。
[0015]所述钢板和弹簧、轴和弹簧之间都是用螺栓固定，钢板能防止汽车冲出路面。
[0016]所述转筒的材料为TPU和EVA复合材料，转筒上设置反光条起警示作用。
[0017]所述弹簧的圈数范围10
‑
20圈，中径范围为10
‑
20cm，刚度通过弹簧丝径表征，根据公路限速调整。
[0018]所述钢板的厚度范围为0.3
‑
1.2cm，宽度范围为15
‑
25cm。
[0019]所述转筒的高度范围为80
‑
150cm，转筒的直径范围50
‑
90cm；相邻转筒的间距为100
‑
180cm。
[0020]所述梯度蜂窝的梯度即圆弧的级数范围为3
‑
8级，蜂窝的相对密度范围为0.2
‑
0.4。
[0021]所述弹簧的数量大于等于2且弹簧和转筒配合对失控车辆进行减速，具体通过转筒的变形、弹簧弯曲和拉伸共同作用来实现。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术所述的一种梯度蜂窝填充公路防撞筒，与现有公路防撞装置相比，具有如下有益效果：
[0024]1、所述防撞筒采用梯度蜂窝填充，极大地保护了驾驶员和乘客的安全，具有良好的应用前景，以增强吸能能力，避免二次事故或降低二次事故的强度；
[0025]2、所述防撞筒，与现有技术相比，不仅能在撞击时有很好的吸能效率，尽可能保护人身安全和车体损伤，也可起到减速效果，可用于失控车辆的减速；这对于一些刹车失灵的车辆起了更好的保护作用；
[0026]3、所述防撞筒的梯度蜂窝填充，根据有限元计算，该设计使得吸收能量的能力大大增强，能防止车辆反向弹出时仍然携带较大的动能，避免或降低二次事故的强度；
[0027]4、所述梯度蜂窝结构与相同相对密度的正六边形蜂窝相比，其填充在防撞筒内受
径向冲击时的吸能效果更好；
[0028]5、所述防撞筒结构相对简单，成本较低。
附图说明
[0029]图1是本专利技术一种梯度蜂窝填充公路防撞筒的组成及连接关系正视图；
[0030]图2是本专利技术一种梯度蜂窝填充公路防撞筒的组成及连接关系左视图；
[0031]图3是本专利技术一种转筒和中轴具体实施时的安装图；
[0032]图4是本专利技术一种转筒的导向工作流程图；
[0033]图5是本专利技术一种转筒和弹簧的减速工作受力图；
[0034]图6是本专利技术一种梯度蜂窝填充安装图；
[0035]图7是本专利技术一种基于梯度蜂窝设计；
[0036]图8是本专利技术中的梯度蜂窝与正六边形蜂窝受径向冲击时的吸收能量图；
[0037]图9是本专利技术中的梯度蜂窝与正六边形蜂窝受径向冲击时的车速对比；
[0038]图10是本专利技术一种不同数量的弹簧与中轴和钢板连接方式俯视图；
[0039]图示说明：
[0040]1‑
中轴、2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度蜂窝填充公路防撞筒，其特征在于，包括中轴、钢板、立柱、转筒、弹簧、支撑座以及梯度蜂窝；钢板为U型钢板；梯度蜂窝填充至转筒中；支撑座的表面设有螺纹孔用于固定；立柱连接钢板；钢板和中轴之间通过弹簧相连，所述中轴的外侧壁连接有转筒；支撑座安装于立柱底部；所述梯度蜂窝通过一个内圆及若干圆弧连接而成；梯度蜂窝每一梯度的圆弧都是以内圆圆心为中心圆周阵列的一部分，阵列中同一级圆弧间等角度且圆弧的半径以及圆周阵列个数可调；中轴的下端设置轴肩，用于定位转筒；转筒内填充梯度蜂窝以增加防撞筒的吸能能力；转筒绕中轴转动，用于导向和减速。2.根据权利要求1所述的公路防撞筒，其特征在于，所述支撑座内含螺纹孔；所述中轴的数量与转筒的数量相同，钢板和立柱之间用螺栓连接。3.根据权利要求1所述的公路防撞筒，其特征在于，所述中轴和转筒采用直接间隙配合连接，且转筒和中轴之间有一定摩擦力。4.根据权利要求1所述的公路防撞筒，其特征在于，所述钢板和弹簧、轴和弹簧之间都是用螺栓固定，钢板能防止汽车冲出路面。5.根据权利要求1所述的公路防撞筒，其特征在于，所述转筒的材料为TPU和EVA复合材料，转筒上设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君华，马佩，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：