軌道車輛吸能裝置製造方法
2023-06-25 00:19:21 2
軌道車輛吸能裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種軌道車輛吸能裝置，包括防爬器、底梁和多根吸能單元梁；防爬器與所述底梁均呈橫向設置，吸能單元梁呈縱向且間隔排列在防爬器與底梁之間；吸能單元梁一端與防爬器之間以及所述吸能單元梁另一端與底梁之間均可拆卸地連接；吸能單元梁上沿長度方向間隔設置有多個用於使得吸能單元梁在受壓時能先產生塑性變形的誘導部。本發明的吸能裝置中吸能單元梁作為主要吸能部件產生塑性變形，在充分吸能的過程中可控有序地發生塑性變形，將吸能單元梁或者吸能裝置拆下後可通過修復設備進行修復或者將其替換成新的吸能結構，大大減少了車體維修成本，提高了吸能裝置的使用壽命，減少了浪費，降低了軌道車輛的維護費用。
【專利說明】軌道車輛吸能裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及軌道車輛技術，尤其涉及一種軌道車輛吸能裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國城市化進程的加速，軌道交通在城市交通運輸中的重要性也日益突出，軌道車輛的安全性能，尤其是突發事故下的被動防護性能越來越受到人們的關注。列車的碰撞能量主要集中在頭車部分，而耐撞擊結構實際上是通過在碰撞過程中吸收能量而自身產生局部變形的結構。
[0003]現有的技術方案如下:
[0004]圖1為傳統的軌道車輛的吸能裝置，該吸能裝置為左右對稱結構，以一側結構為例進行說明。該吸能裝置主要包括:縱梁組成1、防爬器組成2、底板3、邊梁組成4、橫梁組成5 ;其中縱梁組成I包括:一個U形梁和一個覆蓋於該U形梁開口上的蓋板，最終形成一個方形梁用來承擔縱向力；防爬器組成2包括:防爬器21以及壓饋管22 ;橫梁組成5包括:兩個較短的第一橫梁51和一個較長的第二橫梁52,通過三根橫梁包括兩根第一橫梁51和一根第二橫梁52將縱梁組成I以及防爬器組成2焊接到一起，兩邊梁組成4分別設置在橫梁組成5兩端，縱梁組成1、防爬器組成2、邊梁組成4、橫梁組成5均焊接在底板3上面，共同形成一個吸能結構。
[0005]上述吸能裝置可以為兩個、並可設置在司機室與車廂之間，其中橫梁組成5通過螺栓連接在車廂的車體底架上，並使兩吸能裝置的防爬器彼此靠近，防爬器21前端具有齒槽，兩防爬器的齒槽在高度上的位置彼此交錯，當兩車廂碰撞時，齒槽能彼此咬合從而防止車廂向上爬，進而將碰撞能量傳遞到吸能裝置上，防爬器組成2在碰撞的過程中通過壓饋管22變形起到吸能作用。
[0006]由於上述吸能裝置各組成件之間均焊接，當碰撞能量不是很大或者僅僅在局部受力時，吸能裝置可能產生局部變形，但是變形後的吸能裝置吸能作用會相應減弱，為了降低安全隱患，需要更換新產品或進行修復；但是，由於這種結構性破壞變形不規則，整體修復起來十分困難，難以實現，現有技術中一般採取換新的吸能裝置的方式，大大增加了維護成本。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種軌道車輛吸能裝置，用於克服現有技術中的缺陷，提高了吸能部件的可更換性，提高了吸能裝置的使用壽命、節約維護成本。
[0008]本發明提供一種軌道車輛吸能裝置，該吸能裝置包括防爬器、底梁和多根吸能單元梁；
[0009]所述防爬器與所述底梁均呈橫向延伸，所述吸能單元梁呈縱向且間隔排列在所述防爬器與底梁之間；
[0010] 所述吸能單元梁的一端與所述防爬器之間、以及所述吸能單元梁的另一端與所述底梁之間均可拆卸地連接；
[0011]所述吸能單元梁上沿長度方向間隔設置有多個用於使得所述吸能單元梁在受壓時能先產生塑性變形的誘導部。
[0012]本發明提供的軌道車輛吸能裝置，在車廂之間發生碰撞時，吸能單元梁作為主要吸能部件產生塑性變形，吸能單元梁受壓後在誘導部產生塑性變形，相鄰兩誘導部之間的吸能單元梁隨誘導部變形後逐漸層層摺疊，吸能裝置在充分吸能的過程中可控有序地發生塑性變形，為駕駛員提供了安全空間，且每根吸能單元梁上的誘導部均能充分發揮吸能作用；在維修吸能裝置時只需要將連接在底梁與防爬器之間產生變形的吸能單元梁更換掉即可，且當需要提高其吸收能量時可以只增加吸能單元梁的數量及其排布；大大節約了維修成本，提高了吸能裝置的使用壽命，減少了浪費，降低了軌道車輛的維護費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為現有技術中吸能裝置的結構示意圖；
[0014]圖2為本發明實施例一提供的吸能裝置的主視圖；
[0015]圖3為本發明實施例一提供的吸能裝置中去掉兩側端蓋板後的內部結構立體圖
[0016]圖4為本發明實施例一提供的吸能裝置中去掉兩側端蓋板後的內部立體圖二 ；
[0017]圖5為本發明實施例二提供的吸能單元梁的主視圖一；
[0018]圖6為圖5中沿A-A向剖視圖；
[0019]圖7為本發明實施例二提供的吸能單元梁的主視圖二 ；
[0020]圖8為圖7中沿B-B向剖視圖；
[0021]圖9為本發明實施例三提供的吸能單元梁的主視圖一；
[0022]圖10為圖9的俯視圖；
[0023]圖11為圖9中沿C-C向剖視圖；
[0024]圖12為本發明實施例三提供的吸能單元梁的主視圖二 ；
[0025]圖13為圖12的俯視圖；
[0026]圖14為圖12中沿D-D向剖視圖；
[0027]圖15為本發明實施例四中的吸能單元梁的立體圖；
[0028]圖16為本發明實施例四中的吸能單元梁的主視圖；
[0029]圖17為圖16中沿E-E向剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]實施例一
[0031]如圖2-4所示，本發明提供一種軌道車輛吸能裝置，該吸能裝置包括防爬器21、底梁6和多根吸能單元梁7 ;防爬器21與底梁7均呈橫向設置，吸能單元梁7呈縱向且間隔排列在防爬器21與底梁7之間；吸能單元梁7 —端與防爬器21之間以及吸能單元梁7另一端與底梁6之間均可拆卸地連接；吸能單元梁7上沿長度方向間隔設置有多個用於使得吸能單元梁7在受壓時能先產生塑性變形的誘導部8。
[0032]本發明提供的軌道車輛吸能裝置，在車廂之間發生碰撞時，吸能單元梁作為主要吸能部件產生塑性變形，吸能單元梁受壓後在誘導部產生塑性變形，相鄰兩誘導部之間的吸能單元梁隨誘導部變形後逐漸層層摺疊，吸能裝置在充分吸能的過程中可控有序地發生塑性變形，為駕駛員提供了安全空間，且每根吸能單元梁上的誘導部均能充分發揮吸能作用；在維修吸能裝置時只需要將連接在底梁與防爬器之間產生變形的吸能單元梁更換掉即可，且當需要提高其吸收能量時可以只增加吸能單元梁的數量及其排布；大大節約了維修成本，提高了吸能裝置的使用壽命，減少了浪費，降低了軌道車輛的維護費用。
[0033]當列車發生碰撞事故時，首先由車鉤緩衝裝置吸收能量，其次司機室端底架吸能裝置可以將剩餘能量通過壓潰變形來消耗吸收，在吸能單元梁上預設了一些誘導部，由於在碰撞過程中，吸能裝置主要受壓力載荷，具體製作時，可使誘導部的抗壓強度小於兩誘導部之間的吸能單元梁的抗壓強度，具體可通過減小誘導部橫截面面積、改變誘導部橫截面形狀或改變誘導部材質等方式來實現，上述實現方式均是將誘導部與吸能單元梁進行比較來說明的；碰撞產生的能量在單元梁的薄弱區域即誘導部上首先產生塑性變形，隨著碰撞的進行塑性變形不斷疊加從而將碰撞產生的能量轉化為塑性變形消耗了。這樣，就可以控制吸能單元梁在碰撞過程中產生塑性變形時只能在誘導部產生塑性變形；由於誘導部的存在使塑性變形沿著預期目標進行，這也就為駕駛員提供了安全空間。在修復吸能裝置時只需要將連接車體底架的螺栓拆卸就能夠實現其更換，且當需要提高其吸收能量時可以只增加吸能單元梁的數量及其排布。
[0034]本實施例中，為了方便連接吸能單元梁7，在防爬器21底部間隔設有多個方管22，方管22底部焊接有連接板23，吸能單元梁7端部通過螺栓與連接板23固定，底梁6包括底板61和扣設在底板61上的C形型材62，兩者之間焊接，底板61及C形型材62上垂直方向穿設有螺栓，用於連接底梁6與車架；C形型材62兩側壁上穿設有螺栓，用於連接吸能單元梁與底梁；上述結構的底梁，強度較大，同時又方便連接吸能單元梁與車架。
[0035]作為實施例一的優選方式，在底梁6兩端分別設置有側梁9 ;側梁9底端與底梁6連接，側梁9頂部具有一彎折部91，彎折部91與側梁9之間所成的角度為鈍角；彎折部9頂端靠近防爬器21，且彎折部9頂端牴觸在與其臨近的吸能單元梁7頂部；側梁9、彎折部91、底梁6以及臨近側梁9的吸能單元梁7之間能圍設成四邊形；側梁9的結構與吸能單元梁7的結構相同；側梁9上沿長度方向間隔設置有多個用於使得吸能單元梁9在受壓時能先產生塑性變形的誘導部8。
[0036]在底梁兩端設置輔助吸能變形的側梁9，圖2-4中側梁9為C形型材，誘導部8為設在C形型材兩側壁上的圓形孔，側梁9底部與底梁固定連接或可拆卸連接，彎折部頂部牴觸在半圓板10上，半圓板10設置防爬器21兩端，且彎折部91靠近連接板23，提高了整體結構穩定性的同時側梁9的折彎更容易使其隨著吸能單元梁的吸能而變形；
[0037]彎折部91與側梁9之間所成的角度為鈍角。鈍角保證彎折部頂端能牴觸在臨近它的吸能單元梁上。這裡的牴觸也可以理解為緊密貼合，主要作用在於當彎折部91受壓向靠近底梁6方向發生變形時，使得彎折部91始終牴觸在靠近它的吸能單元梁上，並沿吸能單元梁的長度方向移動，待彎折部91與側梁9之間的角度變成90度時，主要是側梁9受壓力產生變形，此時，彎折部91牴觸在靠近它的吸能單元梁上，防止側梁9向吸能單元梁所在方向傾斜，避免側梁9失去吸能作用以及減弱吸能裝置整體結構的穩定性。
[0038]吸能單元梁7變形時，彎折部91隨半圓板10而向靠近底梁6的方向移動，並沿彎折處產生塑性變形，待吸能單元梁7更進一步變形，頂部的彎折部91向內彎折並完全彎折於側梁9與臨近該側梁9的吸能單元梁7之間時，通過側梁9產生變形吸能；進一步增加了吸能裝置的吸能量。在方管22以及連接板23共同形成的結構上設蓋板24，蓋板24以滿足司機室設備的安裝。其中吸能單元梁可採用鋁型材或鋼板擠壓成型，它的厚度可以根據吸能大小的要求變化。
[0039]實施例二
[0040]如圖5-8所示,作為實施例一的優選方式,誘導部8包括至少一個設置在吸能單元梁7上的吸能孔81，和/或至少一個設置在吸能單元梁7上的吸能槽82。
[0041]圖5、圖6中所示的誘導部8是設在吸能單元梁7上的吸能孔81 ;通過吸能孔81的設置從而相對於吸能單元梁8而言減小了誘導部8的橫截面積和橫截面的形狀，使得誘導部8處的抗壓強度小於吸能單元梁8的抗壓強度，結構簡單，易於製作。吸能孔81的具體形狀和數量在此不限，可以是直線形、曲線形、十字形或Z字形等。
[0042]本實施例中吸能單元梁7採用圓鋼，吸能孔81呈直線形，每兩個吸能孔81形成一個誘導部8，該兩個吸能孔81垂直交叉布置，且位於吸能單元梁7的同一橫截面上；當然也可以說是一個吸能孔81，呈十字形；當吸能單元梁7的橫截面呈實心狀，且面積較大時，吸能孔81布置於吸能單元梁7的同一橫截面上，更容易使得吸能單元梁在該橫截面處產生變形，增強吸能單元梁7在誘導部8處彎折的可控性。
[0043]圖7、圖8中所示的誘導部是設在吸能單元梁7上的吸能槽82 ;通過吸能槽81的設置從而相對於吸能單元梁8而言減小了誘導部8的橫截面積和橫截面的形狀，使得誘導部8處的抗壓強度小於吸能單元梁8的抗壓強度，結構簡單，易於製作。
[0044]本實施例中吸能單元梁7採用鋼板，吸能槽82交替設置在鋼板的上、下兩側面上，有利於吸能單元梁7在內外兩個方向交替彎折，形成Z形，吸能更加充分。
[0045]實施例三
[0046]如圖9-14所示，作為實施例二的優選實施方式，誘導部8包括兩個以上吸能孔81 ；吸能孔81沿吸能單元梁7的橫截面所在位置布置。
[0047]當吸能單元梁7橫截面形狀較複雜時，比如採用C形型材或H形型材時，單個吸能孔81或僅僅靠吸能孔81的形狀就不足以形成可控性較高的誘導部，就需要通過多個吸能孔81的具體布置才能完成誘導部的設置，下面以這兩種具體型鋼為例對誘導部的設置進行詳細說明:
[0048]圖9-11中所示為C形型材作為吸能單元梁7，五個吸能孔81圍繞C形型材的一周設置形成一個誘導部，其中位於頂壁上的三個吸能孔81呈圓形，位於兩側壁上的吸能孔81為長圓孔，上述五個吸能孔的中心線的連線位於吸能單元梁7的同一橫截面上。
[0049]圖12-14中所示為H形型材或工字鋼作為吸能單元梁7，五個吸能孔81圍繞H形型材的一周設置形成一個誘導部，其中位於上翼71的兩個吸能孔81和位於下翼72上的兩個吸能孔81均呈圓形，位於中間的腹板73上的吸能孔81為長圓孔，上述五個吸能孔的中心線的連線位於吸能單元梁7的同一橫截面上。
[0050]實施例四
[0051]作為實施例三的優選方式，如圖15-17所示，吸能單元梁7為方形梁，吸能單元梁7的橫截面呈中空的方形，吸能孔81繞方形梁的一周布置，且吸能孔81之間的連線位於方形梁的橫截面上。
[0052]方形梁可以採用成型的方形鋼管，也可以採用兩個C形型材開口相對組焊而成，本實施例中採用後者，吸能單元梁7自身的強度相對更高。
[0053]方形梁外形規整，易於吸能孔的加工，此外方形梁壁較薄，減輕吸能裝置自重，減少車輛承載量。
[0054]在上述實施例的基礎上，為了避免夾角處受力集中，使得吸能單元梁7在吸能過程中在誘導部處產生斷裂，將吸能孔81和吸能槽82的內壁面均設置呈過渡曲面狀。吸能孔81可以是圓形、橢圓形、長圓形或其他不規則封閉曲線形，吸能槽82可以是弧形或其他不規則半封閉曲線形。
[0055]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 該吸能裝置包括防爬器、底梁和多根吸能單元梁； 所述防爬器與所述底梁均呈橫向延伸，所述吸能單元梁呈縱向且間隔排列在所述防爬器與底梁之間； 所述吸能單元梁的一端與所述防爬器之間、以及所述吸能單元梁的另一端與所述底梁之間均可拆卸地連接； 所述吸能單元梁上沿長度方向間隔設置有多個用於使得所述吸能單元梁在受壓時能先產生塑性變形的誘導部。
2.根據權利I所述的軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 所述誘導部包括至少一個設置在所述吸能單元梁上的吸能孔， 和/或至少一個設置在所述吸能單元梁上的吸能槽。
3.根據權利要求2所述的軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 所述吸能孔和所述吸能槽的內壁面均呈過渡曲面狀。
4.根據權利要求3所述的軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 所述誘導部包括兩個以上所述吸能孔； 所述吸能孔沿所述吸能單元梁的橫截面所在位置布置。
5.根據權利要求4所述的軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 所述吸能單元梁為方形梁，所述吸能孔繞所述方形梁的一周布置，且所述吸能孔之間的連線位於所述方形梁的橫截面上。
6.根據權利要求1-5任一所述的軌道車輛吸能裝置，其特徵在於: 所述底梁兩端分別設置有側梁； 所述側梁底端與所述底梁連接； 所述側梁頂部具有一彎折部，所述彎折部與所述側梁之間所成的角度為鈍角；所述彎折部頂端靠近所述防爬器，且牴觸在臨近的所述吸能單元梁頂部； 所述彎折部、側梁、底梁以及臨近所述側梁的吸能單元梁之間能圍設成四邊形； 所述側梁上沿長度方向間隔設置有多個用於使得所述吸能單元梁在受壓時能先產生塑性變形的誘導部。
【文檔編號】B61F19/04GK103909948SQ201410138376
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】劉晉, 馮亮, 羅超, 左銀龍, 王卉子, 趙紅軍, 張碩韶 申請人:唐山軌道客車有限責任公司