CN105000029A - 一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，通过同时布置金属管部件和蜂窝芯部件，在不降低防爬器吸能能力的前提下，通过合理分配各吸能结构所需承担的吸能量，有效降低金属管的变径量，减少金属管因变径量过大导致的屈曲、开裂等现象发生的几率，克服了单一蜂窝芯结构承受侧向载荷能力差的缺点，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能有效完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。

Description

一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及的是一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器。
背景技术
随着轨道交通的迅速发展，列车运行速度越来越快，现在高速列车的运行时速已经超过300 km/h，高速列车一旦发生追尾等碰撞事故将带来大量的人员伤亡和财产损失，在提高主动控制可靠性的同时，被动安全防护也越来越受到重视。防爬器是轨道交通领域中广泛应用的一种兼备防止列车骑爬和缓冲吸能作用的机械装置，通常由防爬结构和吸能结构两部分组成，传统的防爬器如蜂窝芯压缩式或金属管变径式防爬器通常为单一形式使用，一旦出现蜂窝芯开裂、倾覆或金属管屈曲等故障易导致防爬器彻底失效，从而失去吸能防护能力的情况，可靠性无法保证。
单一金属管变径式防爬器的防爬器具有以下缺点：1、变径量大，变径困难；为了充分吸收列车撞击过程中的巨大能量，金属管式防爬器对结构形式和制造材料要求严苛，当金属管材料和径向尺寸（包括管径和壁厚，通常由安装空间确定）一定时，金属管变径式防爬器要想提高吸能能力，通常只有增加长度和增加变径量两种方法，而防爬器的长度尺寸通常受到列车车体两端可利用空间的限制，从而只能选择增加变径量，例如现在列车上使用的金属管变径式防爬器，当金属管尺寸为Φ170×10（外径×壁厚）时，变径量需要达到5mm以上才能满足吸能要求，巨大的变径力常导致金属管或法兰的破裂，导致变径难以进行；2、因为能量转化形式单一，初始吸能阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大，被保护装置振动大。
单一蜂窝芯式防爬器具有以下缺点：1、抗弯性能差；为了减轻防爬器质量，蜂窝芯自身常为厚度为0.2mm以下的薄壁箔材叠装而成，内部存在有大量孔腔，侧向承载能力要远小于轴向，在撞击初始时刻的侧向力作用下易因发生过度弯曲、折断或倾覆而失效，例如某种规格的蜂窝式防爬器，在10KN的侧向载荷作用下，防爬器中的蜂窝材料将发生撕裂现象。2、吸能初始阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，解决了现有技术中单一金属管变径式防爬器的变径困难，单一蜂窝芯式防爬器的抗弯能力差、且两者都因为初始吸能阶段冲击载荷的尖峰值大，平稳吸能阶段载荷波动大，导致被保护装置振动大的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件；
用于容纳所述蜂窝芯部件的车头底架框架结构；
与所述蜂窝芯部件连接的、具有变径端部的金属管部件；
固定设置在所述车头底架框架结构上、且套设在所述金属管部件上的、与所述金属管部件的变径端部相适配的法兰部件。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述蜂窝芯部件包括：
设置有用于容纳蜂窝芯的内部空间的通梁；
设置在所述通梁的一端、用于将所述金属管部件的碰撞能量传递至蜂窝芯的传力板。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述通梁包括一U型槽，及通过螺钉固定设置在所述U型槽的顶部开口的上盖。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述蜂窝芯为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述金属管部件包括：
防爬齿；
一端为外径可变、另一端与所述防爬齿连接的套管。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述车头底架框架结构包括正对设置的前支撑板和后支撑板，所述前支撑板与后支撑板之间的间距与所述蜂窝芯部件的长度相同。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述法兰部件包括设置有螺栓通孔的法兰部件本体，及设置在所述法兰部件本体上、并可套设在所述金属管部件的变径端部的变径特征部。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述法兰部件本体通过高强度螺栓固定设置在所述前支撑板上。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述套管的材料为20#钢。
所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其中，所述蜂窝芯的材料为箔材。
本发明所提供的蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，通过同时布置金属管部件和蜂窝芯部件，在不降低防爬器吸能能力的前提下，通过合理分配各吸能结构所需承担的吸能量，有效降低金属管的变径量，减少金属管因变径量过大导致的屈曲、开裂等现象发生的几率，克服了单一蜂窝芯结构难以承受侧向载荷的缺点，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。
附图说明
图1是本发明中蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器的结构示意图。
图2是本发明中蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器的***示意图。
图3a是本发明中蜂窝芯部件的轴向视图。
图3b是本发明中通梁的结构示意图。
图3c是本发明中蜂窝芯的结构示意图。
图4是本发明中金属管部件的结构示意图。
图5是本发明中法兰部件的结构示意图。
图6是本发明中蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器的总体结构装配剖面图。
具体实施方式
本发明提供一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，本发明提供的蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件100；
用于容纳所述蜂窝芯部件100的车头底架框架结构200；
与所述蜂窝芯部件100连接的、具有变径端部的金属管部件300；
固定设置在所述车头底架框架结构200上、且套设在所述金属管部件300上的、与所述金属管部件300的变径端部相适配的法兰部件400。
请同时参阅图1、图2及图3a-图3c，所述蜂窝芯部件100包括设置有用于容纳蜂窝芯110的内部空间的通梁120；设置在所述通梁120的一端、用于将所述金属管部件300的碰撞能量传递至蜂窝芯110的传力板130。具体实施时，如图3a-3c，所述通梁120包括一U型槽121，及通过螺钉122固定设置在所述U型槽121的顶部开口的上盖123；所述蜂窝芯110为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。所述蜂窝芯110由厚度小于0.2mm的箔材叠装而成，基体材料为铝材5052、不锈钢304等。
在发生碰撞时，金属管部件300后退，通过传力板130压缩蜂窝芯110向后运动，由于通梁120设置且限位在车头底架框架结构200中，因此碰撞力将通过通梁120同时传递给车头底架的前后支撑板，蜂窝芯110被压缩，将冲击能转化为蜂窝芯110的弹塑性变形能，保证了整体的刚度及稳定性。通梁120可重复利用，在发生碰撞情况后，蜂窝芯110压溃变形需要更换时，只需将通梁120的上盖123打开，取出压溃的蜂窝芯110，然后填充新的蜂窝芯110，盖上上盖123即可完成***修复。
请参阅图4，所述金属管部件300包括防爬齿310，一端为外径可变、另一端与所述防爬齿连接的套管320。具体实施时，所述套管320的材料为20#钢。防爬齿310与套管320是通过满焊焊接等方式实现连接，工作时两节车厢上各自安装的防爬器上的防爬齿互相咬合，避免列车相撞时出现骑爬现象，确保吸能装置能在水平撞击方向上发挥作用，提升装置的可靠性。
请参阅图2，所述车头底架框架结构200包括正对设置的前支撑板210和后支撑板220，所述前支撑板210与后支撑板220之间的间距与所述蜂窝芯部件100的长度相同。
请同时参阅图5和图6，所述法兰部件400包括设置有螺栓通孔411的法兰部件本体410，及设置在所述法兰部件本体410上、并可套设在所述金属管部件300的变径端部的变径特征部420。所述法兰部件本体410通过高强度螺栓固定设置在所述前支撑板210上。变径特征部420的内孔直径与套管外径不一致，当套管320在外加冲击力作用下运动经过该处时外径变化，发生弹塑性变形，将撞击能转化为套管320的弹塑性变性能和热能。
可见，本发明提供了一种蜂窝芯内置于车头底架前后支撑板之间的金属管-蜂窝芯复合式防爬吸能装置，在列车发生碰撞时，两辆列车上各自安装的防爬齿310互相咬合，位于车头底架框架结构200外的金属管部件300首先工作，通过套管320的变径弹塑性变形吸收能量，同时，在水平方向的撞击力的作用下，套管320将向后退，通过传力板130的作用，将置于车头底架框架结构200内通梁120中的蜂窝芯110吸能结构压缩，蜂窝芯110发生弹塑性变形吸收能量。两种吸能方式配合工作，降低了各自需要单独承担的载荷，减少了套管320的变径量，使得变径更易进行，避免套管320出现屈曲现象；同时蜂窝芯110无需承担侧向载荷，避免发生折断等形式破坏。
综上所述，本发明所提供的蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，通过同时布置金属管部件和蜂窝芯部件，在不降低防爬器吸能能力的前提下，通过合理分配各吸能结构所需承担的吸能量，有效降低金属管的变径量，减少金属管因变径量过大导致的屈曲、开裂等现象发生的几率，克服了单一蜂窝芯结构难以承受侧向载荷的缺点，提高设备可靠性和使用寿命，确保设备能完成吸能的任务，保护乘客的生命和财产安全。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，更改蜂窝芯或金属管的材料，将金属管的变径形式由缩径变更为扩径、更改所匹配车头底架的样式、将法兰处的螺栓连接方式更改为焊接等，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，包括：
用于吸收碰撞能量的蜂窝芯部件；
用于容纳所述蜂窝芯部件的车头底架框架结构；
与所述蜂窝芯部件连接的、具有变径端部的金属管部件；
固定设置在所述车头底架框架结构上、且套设在所述金属管部件上的、与所述金属管部件的变径端部相适配的法兰部件。
2.根据权利要求1所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯部件包括：
设置有用于容纳蜂窝芯的内部空间的通梁；
设置在所述通梁的一端、用于将所述金属管部件的碰撞能量传递至蜂窝芯的传力板。
3.根据权利要求2所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述通梁包括一U型槽，及通过螺钉固定设置在所述U型槽的顶部开口的上盖。
4.根据权利要求2所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯为具有规则排列的多边形孔格的拓扑结构的、由吸能材料组成的吸能模块。
5.根据权利要求1所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述金属管部件包括：
防爬齿；
一端为外径可变、另一端与所述防爬齿连接的套管。
6.根据权利要求1所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述车头底架框架结构包括正对设置的前支撑板和后支撑板，所述前支撑板与后支撑板之间的间距与所述蜂窝芯部件的长度相同。
7.根据权利要求6所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述法兰部件包括设置有螺栓通孔的法兰部件本体，及设置在所述法兰部件本体上、并可套设在所述金属管部件的变径端部的变径特征部。
8.根据权利要求7所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述法兰部件本体通过高强度螺栓固定设置在所述前支撑板上。
9.根据权利要求5所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述套管的材料为20#钢。
10.根据权利要求4所述蜂窝芯内置的金属管-蜂窝芯复合式防爬器，其特征在于，所述蜂窝芯的基体材料为箔材。
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