一種重載機車保護裝置及保護方法

2023-07-22 00:00:56

專利名稱：一種重載機車保護裝置及保護方法
技術領域：
本發明涉及機車保護裝置領域，具體為一種重載機車保護裝置及保護方法。
背景技術：
目前重載機車的防碰撞裝置:一種是用緩衝器來吸收能量，如圖1所示。當機車受到衝擊或碰撞時，車鉤受力後傳遞給緩衝器，若衝擊力小於緩衝器最大阻抗力時，緩衝器通過一次或多次的壓縮與回復，將衝擊或碰撞能量耗散掉；當衝擊力大於緩衝器最大阻抗力時，緩衝器被壓死，變成剛性，若衝擊力過大，則會對機車和司乘人員造成傷害。第二種是在緩衝器尾部裝有變形吸能元件，利用緩衝器和變形吸能元件來吸能，這種方式由於受車鉤鉤肩與衝擊座距離的限制，要麼是設計的變形吸能元件的吸能量有限、要麼是變形吸能元件不能發揮其全部作用；第三種是在車體前端的車鉤上部裝有衝擊座，在過載時希望進行一定的保護，但這種方式由於變形觸發力設計不合理，要麼起不到保護變形作用、要麼作用極其有限。

發明內容
為了克服現有的重載機車保護裝置難以起到保護作用的不足，本發明旨在提供一種重載機車保護裝置及保護方法，該保護裝置及保護方法將緩衝器、變形吸能元件、衝擊座吸能元件按一定的設計順序，將三者組合在一起，在機車正常運行和受到異常碰撞、衝擊時，依順序起作用，既能最大限度的節約運用成本，又能最大限度的起到保護作用。為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是:
一種重載機車保護裝置，包括裝在車鉤箱裡的鉤尾框、車鉤、從板、緩衝器、變形吸能元件以及在車鉤箱外部的衝擊座吸能元件；其結構特點是，所述車鉤與鉤尾框通過鉤銷連接，所述衝擊座吸能元件固定在牽引梁上(可方便拆卸更換)，所述緩衝器裝在鉤尾框內，從板裝在車鉤尾部與緩衝器之間，所述變形吸能元件固定在車鉤箱內的尾部並與緩衝器接觸；所述衝擊座吸能元件與車鉤的鉤肩之間的距離L為緩衝器的最大行程LI加20mnT30mm ；所述衝擊座吸能元件與車鉤的鉤肩之間的距離L為緩衝器的最大行程LI加20mm-30mm ;所述變形吸能元件塑性變形的最大長度L2為衝擊座吸能元件塑性變形的長度加 20mm 30mm ；
所述緩衝器的最大阻抗力不大於車體能承受的最大壓縮載荷F ;所述變形吸能元件塑性變形的靜態觸發力F2的取值範圍為1.0F〈 F2〈l.1F，所述衝擊座吸能元件塑性變形的靜態觸發力F3的取值範圍為500KN 800KN，且F2 +F3〈l.28F。進一步地，本發明提供了一種利用上述的重載機車保護裝置對重載機車進行保護的方法:
O當機車正常運行、連掛、制動時，產生的衝擊能量僅由緩衝器吸收；
2)當機車受到非正常運用的碰撞衝擊，且其能量小於緩衝器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態 觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，採用兩級防碰撞衝擊保護裝置保護機車:
第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器組成，當衝擊碰撞能量小於緩衝器的能量時，第一級防碰撞衝擊啟動，吸能元件為緩衝器；
第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件組成，當衝擊碰撞能量大於緩衝器的能量但小於緩衝器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，此時變形吸能元件部分發生塑性變形吸收能量;
3)當機車受到非正常運用的碰撞衝擊，且其能量大於緩衝器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，採用三級防碰撞衝擊保護裝置保護機車:
第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器組成，吸能元件為緩衝器；第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件組成，此時變形吸能元件部分發生塑性變形吸收能量；
第三級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件、衝擊座吸能元件組成，此時變形吸能元件剩餘的未變形的部分和衝擊座吸能元件共同發生塑性變形吸收能量。藉由上述結構和方法， 本發明將緩衝器、變形吸能元件、衝擊座吸能元件按一定的設計方法，將三者組合在一起，在機車正常運行和異常碰撞、衝擊時，依順序起作用，形成三級保護。本發明的具體保護方法為:
以車體能承受的最大壓縮載荷F為基準，選擇緩衝器的最大阻抗力不大於F。變形吸能元件塑性變形的靜態觸發力F2的取值範圍為1.0F〈 F2<1.1F，衝擊座吸能元件塑性變形的靜態觸發力F3的取值範圍為500KN 800KN，F2 +F3〈l.28F ;衝擊座吸能元件端面距鉤肩的距離L等於緩衝器的最大行程LI+ (20mnT30mm);變形吸能元件塑性變形的最大長度L2等於(20mnT30mm)+衝擊座吸能元件塑性變形的長度。在正常運行、連掛、制動情況下，所產生的能量由緩衝器吸收；在非正常運行，發生小事故時，採用第二級保護；發生較大事故時，則採用第三級保護。當機車正常運行、連掛、制動時，產生的衝擊能量由緩衝器吸收。變形吸能元件、衝擊座吸能元件不起變形吸能作用。當機車受到較小的異常碰撞衝擊時，則採用兩級防碰撞衝擊保護:
當衝擊或碰撞能量小於緩衝器的能量時，第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器組成，吸能元件為緩衝器。當衝擊或碰撞能量大於緩衝器的能量、且小於緩衝器的能量+ F2X (20 30mm) X0.85 (動態係數)時，第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件組成，此時變形吸能元件的薄壁圓筒部分發生塑性變形吸收能量。當機車受到的衝擊或碰撞能量大於緩衝器的能量+ F2X (20 30mm)X0.85 (動態係數)時，則採用三級防碰撞衝擊保護:
第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器組成，吸能元件為緩衝器。第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件組成，此時變形吸能元件的薄壁圓筒部分發生塑性變形吸收能量。如圖2所示，第三級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩衝器、變形吸能元件、衝擊座吸能元件組成，此時剩餘的未變形吸能元件的薄壁圓筒部分和衝擊座吸能元件共同發生塑性變形吸收能量。此時重載機車保護裝置吸收的能量為正常時吸收能量的6 7倍，而損壞的吸能元件都是易被更換的部件。與現有技術相比，本發明的有益效果是:
I)當機車受到較大的異常衝擊時，採用三級保護時，吸收能量大，能夠更好的保護列車和司乘人員的安全。2)本發明的變形吸能元件、衝擊座吸能元件與車體的螺栓安裝方式，更換方便，成本低。以下結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述。


圖1是現有的重載機車消能保護裝置的結構示意 圖2是本發明一個實施例的結構原理圖。在圖中
1-車鉤；2_從板；3_鉤尾框；4_緩衝器；5_衝擊座吸能元件；6_變形吸能元件。
具體實施例方式一種重載機車保護裝 置，如圖2所示，包括裝在鉤尾框3上的車鉤1，該車鉤I的尾部固定連接有從板2 ;所述車鉤I上裝有衝擊座吸能元件5，所述從板2上固定連接有裝在鉤尾框3內的緩衝器4，所述緩衝器4的尾部固定連接有變形吸能元件6，整個重載機車車體能承受的最大壓縮載荷F為3000kN ;緩衝器4的容量為100kJ，最大行程LI為73mm，最大阻抗力為2500kN ;變形吸能元件6塑性變形的靜態觸發力F2為3050kN，最大變形距離L2為180mm，最小動態能量吸收量為450kJ ;衝擊座吸能元件5塑性變形的靜態觸發力F3為750kN,最大變形距離為151mm。當列車的衝擊、碰撞力不大於3050kN時，緩衝器4通過多次往復運動吸收衝擊、碰
撞能量。當列車的衝擊、碰撞力大於3050kN時，第一級防碰撞衝擊保護啟動，緩衝器4吸收(存儲，不是消耗)122kJ，緩衝器4被壓死，變成剛形體；接著第二級防碰撞衝擊保護啟動，變形吸能元件6開始發生塑性變形，變形長度為29mm時，變形吸能元件6吸收約81kJ，系統共吸收203kJ的能量；當列車的衝擊、碰撞沒有被完全吸收掉時，第三級防碰撞衝擊保護啟動，衝擊座吸能元件5和變形吸能元件6均發生塑性變形，到最終塑性變形結束時，衝擊座吸能元件5吸能為90kJ，系統共吸能665kJ。上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用於更清楚地說明本發明，而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
權利要求
1.一種重載機車保護裝置，包括裝在車鉤箱裡的鉤尾框(3)、車鉤(I)、從板(2)、緩衝器(4)、變形吸能元件(6)以及在車鉤箱外部的衝擊座吸能元件(5);其特徵在於，所述車鉤(I)與鉤尾框(3)通過鉤銷連接，所述衝擊座吸能元件(5)固定在牽引梁上，所述緩衝器(4)裝在鉤尾框(3)內，從板(2)裝在車鉤(I)尾部與緩衝器(4)之間，所述變形吸能元件(6)固定在車鉤箱內的尾部並與緩衝器(4)接觸；所述衝擊座吸能元件(5)與車鉤(I)的鉤肩之間的距離L為緩衝器(4)的最大行程LI加20mnT30mm ； 所述變形吸能元件(6)塑性變形的最大長度L2為衝擊座吸能元件(5)塑性變形的長度加 20mm 30mm ； 所述緩衝器(4)的最大阻抗力不大於車體能承受的最大壓縮載荷F ;所述變形吸能元件(6)塑性變形的靜態觸發力F2的取值範圍為L 0F〈 F2<1.1F，所述衝擊座吸能元件(5)塑性變形的靜態觸發力F3的取值範圍為500KN 800KN，且F2 +F3〈l.28F。
2.一種利用權利要求1所述的重載機車保護裝置對重載機車進行保護的方法，其特徵在於: O當機車正常運行、連掛、制動時，產生的衝擊能量僅由緩衝器(4)吸收； 2)當機車受到非正常運用的碰撞衝擊，且其能量小於緩衝器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，採用兩級防碰撞衝擊保護裝置保護機車: 第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩衝器(4)組成，當衝擊碰撞能量小於緩衝器的能量時，第一級防碰撞衝擊啟動，吸能元件為緩衝器(4)； 第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩衝器(4)、變形吸能元件(6)組成，當衝擊碰撞能量·大於緩衝器的能量但小於緩衝器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，此時變形吸能元件(6)部分發生塑性變形吸收能量； 3)當機車受到非正常運用的碰撞衝擊，且其能量大於緩衝器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態觸發力F2X (20 30mm) X動態係數0.85之和時，採用三級防碰撞衝擊保護裝置保護機車: 第一級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩衝器(4)組成，吸能元件為緩衝器； 第二級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩衝器(4)、變形吸能元件(6)組成，此時變形吸能元件部分發生塑性變形吸收能量； 第三級防碰撞衝擊保護裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩衝器(4)、變形吸能元件(6)、衝擊座吸能元件(5)組成，此時變形吸能元件(6)剩餘的未變形的部分和衝擊座吸能元件(5)共同發生塑性變形吸收能量。
全文摘要
本發明公開了一種重載機車保護裝置及保護方法。為了解決現有的重載機車保護裝置難以起到保護作用的問題，所述重載機車保護裝置包括車鉤、從板、緩衝器、衝擊座、變形吸能元件。本發明的保護裝置及保護方法將緩衝器、變形吸能元件、衝擊座吸能元件按一定的設計順序，將三者組合在一起，在機車正常運行和受到異常碰撞、衝擊時，依順序起作用，既能最大限度的節約運用成本，又能最大限度的起到保護作用。
文檔編號B61G9/04GK103241262SQ201310202529
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月28日 優先權日2013年5月28日
發明者閔陽春, 楊小榮 申請人:南車株洲電力機車有限公司