一种组合式吸能防爬装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种组合式吸能防爬装置，其包括：防爬齿板、组合式吸能管、结构底座及与车辆前端面固定连接的法兰座，所述法兰座与结构底座连接，用以进行轴向定位的组合式吸能管、防爬齿板；所述组合式吸能管的一端与防爬齿板连接，另一端与结构底座连接；所述组合式吸能管包括位于外侧的复合材料吸能管和位于内侧的金属薄壁吸能管。本发明专利技术具有结构简单紧凑、吸能效率高、工作力值稳定、制作方便等优点。工作力值稳定、制作方便等优点。工作力值稳定、制作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式吸能防爬装置


[0001]本专利技术主要涉及到轨道交通车辆安全
，特指一种组合式吸能防爬装置。

技术介绍

[0002]随着轨道交通的快速发展，列车运营速度的不断提高，人们对列车的运行安全问题越来越重视。现有技术中，防爬吸能装置常常被用于列车车辆发生不可避免的碰撞事故时，通过各种方式吸收和耗散车辆前端的碰撞能量、缓和冲击载荷，最大程度地保护人员的生命安全，它是轨道列车被动安全防护中的重要部分。
[0003]目前，随着列车安全标准的提高，其对防爬器的吸能量和压缩行程也提出了更加苛刻的要求，这就需要在更小尺寸空间内平稳吸收更大的能量。但是，传统常见的管式防爬器存在尺寸大、力值固定不可调且行程较长易失稳的不足，需要额外增设导向装置，碰撞事故发生后大多作为整体更换，维护成本较高。此外，有些防爬器装置组件数量多，安装繁琐，有些仍需要使用专用工具。
[0004]也有从业者提出了组合式的吸能结构，但是传统组合式结构仍然存在一些不足：
[0005]1、一般导向机构设计相较复杂，冲压过程吸能量会受压溃结构吸能行程限制。
[0006]2、吸能结构一般采用冲压吸能及压溃式吸能形式的组合，本质上装置吸能量以压溃式吸能为主，冲压吸能仅做补充，造成吸能效果不好。
[0007]3、制备过程复杂，制造成本较高；产品体积较大，造成安装不方便。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单紧凑、吸能效率高、工作力值稳定、制作方便的组合式吸能防爬装置。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种组合式吸能防爬装置，其包括：防爬齿板、组合式吸能管、结构底座及与车辆前端面固定连接的法兰座，所述法兰座与结构底座连接，用以进行轴向定位的组合式吸能管、防爬齿板；所述组合式吸能管的一端与防爬齿板连接，另一端与结构底座连接；所述组合式吸能管包括位于外侧的复合材料吸能管和位于内侧的金属薄壁吸能管。
[0011]作为本专利技术的进一步改进：所述金属薄壁吸能管包括吸能管变形段、吸能管中段过渡面、吸能管导向段、防爬齿安装面及结构底座安装面，位于金属薄壁吸能管中段的吸能管中段过渡面设有锥形面，用来与法兰座上对应的变形约束面接触进行轴向定位；所述金属薄壁吸能管上的结构底座安装面与结构底座通过螺栓固定连接，用以防止组合式吸能管沿轴线窜动脱出；所述金属薄壁吸能管上的吸能管变形段通过与防爬齿板固定连接。
[0012]作为本专利技术的进一步改进：所述结构底座上开有螺栓孔与结构底座安装面固定连接，所述法兰座的法兰座后端面、结构底座安装面和结构底座的端面处于同一平面；所述组合式吸能管中的复合材料吸能管受防爬齿安装面与法兰座前端面共同约束固定。
[0013]作为本专利技术的进一步改进：所述法兰座上设有车体安装螺栓孔用于与车辆前端结
构固定连接；所述法兰座的前端内部设置有变形约束面、用来与组合吸能管对应的端面/锥形面接触产生挤压变形。
[0014]作为本专利技术的进一步改进：所述法兰座的内部向后端面延伸出一定厚度的法兰座内导向面，所述法兰座内导向面构成一个导向面、用于金属薄壁吸能管挤压变形后的导向作用；所述法兰座的法兰座前端面与防爬齿板的防爬齿后端面在碰撞过程中挤压位于外侧的复合材料吸能管，以促使其产生轴向渐进塑性变形。
[0015]作为本专利技术的进一步改进：所述金属薄壁吸能管的轴向几何中心与法兰座的轴向几何中心重合，以防止轴向偏载。
[0016]作为本专利技术的进一步改进：所述防爬齿的一端上设置预留卡槽或凸台以保证与组合吸能管的轴向对中；在组合式吸能管的底部也设有卡槽或卡销与法兰座进行配合。
[0017]作为本专利技术的进一步改进：所述防爬齿上进一步设有一个以上的凸起，所述凸起的边缘设有弧形切边；作为与带有凸起的防爬齿咬合的另一个防爬齿也具有凸起，工作时两组防爬齿互相咬合、实现配合。
[0018]作为本专利技术的进一步改进：所述金属薄壁吸能管直接作为外侧的复合材吸能管的制造芯模。
[0019]作为本专利技术的进一步改进：所述复合材料吸能管是由多层纤维增强复合材料有序堆叠而成。
[0020]在列车之间发生碰撞事故时，首先是两列列车之间的前端防爬齿板发生碰撞，对应的防爬齿互相咬合接触在一起，在后续的过程中组合式吸能管将碰撞力进行纵向传递。在组合式吸能管受压纵向运动过程中，位于外侧的复合材料吸能管两端先受到防爬齿与安装法兰座两断面挤压，发生轴向渐进变形吸收初始撞击能量，缓冲初始峰值力。随后，位于内侧的金属薄壁吸能的外锥面与法兰座的内锥形面产生挤压作用，金属薄壁吸能管向内发生径向挤压塑性变形，同时传递塑性变形力和摩擦力并产生热量。最终，整个过程中的撞击动能将转化为复合
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金属组合吸能管的弹塑性变形能和热能来消耗能量降低列车运行速度，减少碰撞伤害。
[0021]由于组合式吸能管撞击初期有复合材料缓冲，撞击行程中外侧管轴向渐进压溃，内侧管吸能端径向逐步收缩，两者互相支撑互为导向，组合式吸能整体的塑性变形稳定、有序、可控，具备良好的能量吸收特性和被动安全防护性能。内侧金属薄壁管采用相对较软(强度相对比较小)、具有一定塑性流动性的薄壁金属材料，除外侧复合材料管外的其他结构采用相对比较硬(强度相对比较大)的金属材料。生产制造时，内侧金属薄壁管由原始棒材/管材按照设计要求经机械加工为变径结构，直径较小端作为固定导向段，直径较大端作为能量吸收段。随后将金属薄壁管作为芯模，在芯模上铺碳纤维预浸料，然后按照袋压/模压/热压罐等工艺要求完成后续复合材料外管加工过程。此外，所述的组合管轴向几何中心必须与法兰座的轴向几何中心重合，防止轴向偏载，避免影响碰撞变形稳定性。防爬齿后端面可预留卡槽或凸台以保证与组合吸能管轴向对中，连接方式可以选择紧固件等形式；组合吸能管底部可加装卡槽/卡销与法兰座配合，避免整体的延中心轴转动避免防爬齿侧倾；法兰座盘与组合吸能管配合位置尺寸可调整，以保证悬臂结构水平稳定，确保结构功能稳定。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点就在于：
[0023]1、本专利技术的组合式吸能防爬装置，结构简单紧凑，吸能效率高，工作力值稳定，轻量化效果显著。将组合式吸能装置的法兰座固定安装于列车前端，组合吸能管在法兰座内部连接，法兰座起到支点作用，法兰座一侧设计有导向段为组合吸能管导向，组合管自身塑性变形方向不一致也可互起导向作用，整体发生压杆失稳的概率急剧降低。
[0024]2、本专利技术的组合式吸能防爬装置，为一种复合材料与薄壁金属组合的管式吸能防爬装置，与现有防爬吸能装置相比，缩短了吸能行程提高了稳定性，装置整体结构简单紧凑，轻量化效果显著。在专利技术所涉组合式吸能结构的成型过程中，可以先采用传统方式完成内侧金属薄壁管的生产制造，随后将金属薄壁管作为芯模直接进行外侧复合材料的管的缠绕成型。该种组合式吸能管的全寿命周期中，金属薄壁管既作为生产制造的芯模降低了复合材料管的制造成本，又本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式吸能防爬装置，其特征在于，包括：防爬齿板、组合式吸能管、结构底座及与车辆前端面固定连接的法兰座，所述法兰座与结构底座连接，用以进行轴向定位的组合式吸能管、防爬齿板；所述组合式吸能管的一端与防爬齿板连接，另一端与结构底座连接；所述组合式吸能管包括位于外侧的复合材料吸能管和位于内侧的金属薄壁吸能管。2.根据权利要求1所述的组合式吸能防爬装置，其特征在于，所述金属薄壁吸能管包括吸能管变形段、吸能管中段过渡面、吸能管导向段、防爬齿安装面及结构底座安装面，位于金属薄壁吸能管中段的吸能管中段过渡面设有锥形面，用来与法兰座上对应的变形约束面接触进行轴向定位；所述金属薄壁吸能管上的结构底座安装面与结构底座通过螺栓固定连接，用以防止组合式吸能管沿轴线窜动脱出；所述金属薄壁吸能管上的吸能管变形段通过与防爬齿板固定连接。3.根据权利要求1所述的组合式吸能防爬装置，其特征在于，所述结构底座上开有螺栓孔与结构底座安装面固定连接，所述法兰座的法兰座后端面、结构底座安装面和结构底座的端面处于同一平面；所述组合式吸能管中的复合材料吸能管受防爬齿安装面与法兰座前端面共同约束固定。4.根据权利要求1所述的组合式吸能防爬装置，其特征在于，所述法兰座上设有车体安装螺栓孔用于与车辆前端结构固定连接；所述法兰座的前端内部设置有变形约束面、用来与组合式吸能管对应的端面/锥形面接触产生挤压变形。5.根据权利要求4所述的组合式吸能防爬装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，李林，黄志华，孙双成，王雅楠，沈振宇，
申请(专利权)人：株洲国创轨道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：