導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)及其在列車上的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸能結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，尤其涉及一種專用吸能結(jié)構(gòu)及其在列車上的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外頻繁發(fā)生的鐵道車輛碰撞事故，給人們帶來(lái)了沉重和慘痛的教訓(xùn)。尤其是近年來(lái)隨著路面有軌電車的不斷興起，地面碰撞概率大大增加。鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)設(shè)施和大眾交通工具，應(yīng)始終把保護(hù)旅客和司乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全作為軌道交通運(yùn)行安全的出發(fā)點(diǎn)。因此，當(dāng)列車碰撞事故無(wú)法避免時(shí)，亟需開(kāi)展鐵道車輛被動(dòng)安全保護(hù)研究。
[0003]當(dāng)鐵道車輛發(fā)生碰撞事故后，在碰撞過(guò)程中由于被動(dòng)安全保護(hù)的需要，初始碰撞動(dòng)能要被完全吸收或耗散，車輛結(jié)構(gòu)必須滿足一定的耐撞性要求。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的耐撞性結(jié)構(gòu)必須以可控制的方式吸收或耗散全部撞擊動(dòng)能，在材料和結(jié)構(gòu)的這些能量吸收機(jī)制中，金屬薄壁結(jié)構(gòu)和鋁蜂窩結(jié)構(gòu)作為一種低成本、高強(qiáng)重比、高吸能效率的吸能結(jié)構(gòu)，得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
[0004]吸能結(jié)構(gòu)分為承載吸能結(jié)構(gòu)和專用吸能結(jié)構(gòu)。所謂承載吸能結(jié)構(gòu):在正常運(yùn)行條件下，具有良好的傳遞縱向力性能，在發(fā)生撞擊事故時(shí)產(chǎn)生塑性大變形吸收能量;所謂專用吸能結(jié)構(gòu):不作為結(jié)構(gòu)承載用，僅在發(fā)生撞擊事故時(shí)產(chǎn)生塑性大變形吸收能量，以增加吸能結(jié)構(gòu)的“比吸能”，專用吸能結(jié)構(gòu)在碰撞中失效后可以替換。然后，現(xiàn)有的吸能結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作繁瑣、安裝困難、吸能方式不可控、吸能效果不佳等缺陷，開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便、變形穩(wěn)定可控、比吸能大的新型吸能結(jié)構(gòu)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一種具有結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便、變形穩(wěn)定可控、比吸能大的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)及其在列車上的應(yīng)用。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，所述專用吸能結(jié)構(gòu)包括前擋板、導(dǎo)向桿、薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)和后擋板，所述前擋板通過(guò)薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)與所述后擋板固接成一整體，所述導(dǎo)向桿的一端固接在前擋板的背面，所述導(dǎo)向桿的另一端穿過(guò)薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)后插入到后擋板上開(kāi)設(shè)的通孔中，所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的外表面開(kāi)設(shè)有供所述導(dǎo)向桿穿過(guò)的凹槽。
[0007]上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，在薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的外表面設(shè)置有凹槽結(jié)構(gòu)，設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)的作用包括:一是提高專用吸能結(jié)構(gòu)的耗能量，二是更方便安裝導(dǎo)向桿，三是可以進(jìn)一步提高整體專用吸能結(jié)構(gòu)的橫向和垂向抗彎能力，防止整個(gè)專用吸能結(jié)構(gòu)在橫向和垂向上失穩(wěn)。更優(yōu)選的，所述導(dǎo)向桿的數(shù)量為偶數(shù)多根(例如兩根)，所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的外表面開(kāi)設(shè)的凹槽的數(shù)量為偶數(shù)多條(例如兩條)，每條凹槽中分別布設(shè)一根導(dǎo)向桿;且偶數(shù)多根導(dǎo)向桿相對(duì)于薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的中截面呈對(duì)稱布置。更優(yōu)選的，所述導(dǎo)向桿為圓柱形、三棱柱或四棱柱，所述凹槽的橫截面為梯形，所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的橫截面呈工字形或蝶形;特別是在薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的上、下表面均設(shè)置凹槽，這不僅優(yōu)化了布局，而且可與對(duì)稱布置的導(dǎo)向桿形成更好的配合，同時(shí)還能夠使薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的橫截面呈現(xiàn)工字形或蝶形，起到更好的吸能效果和防失穩(wěn)效果。
[0008]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:多根導(dǎo)向桿穿過(guò)通孔的端部通過(guò)一連接板固接成一整體。在該優(yōu)選的技術(shù)方案中，使兩根導(dǎo)向桿的后端通過(guò)一連接板結(jié)構(gòu)固接起來(lái)，可以增加整個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的橫向和垂向抗彎強(qiáng)度，更好地起到縱向?qū)虻男Ч?br>[0009]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:在所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)未開(kāi)設(shè)凹槽的兩個(gè)相對(duì)外側(cè)面上，還設(shè)有多個(gè)長(zhǎng)條形的誘導(dǎo)槽;所述誘導(dǎo)槽靠近薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的前端布置。這些誘導(dǎo)槽優(yōu)選也是相對(duì)于薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的中截面呈對(duì)稱布置，用以引導(dǎo)該專用吸能結(jié)構(gòu)從前端開(kāi)始發(fā)生有序塑性變形，并且削弱結(jié)構(gòu)的初始縱向承載能力，降低初始撞擊力峰值，從而降低碰撞初始階段產(chǎn)生的沖擊減速度。
[0010]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，所述后擋板上開(kāi)設(shè)的通孔與所述導(dǎo)向桿之間的配合為間隙配合。所述導(dǎo)向桿通過(guò)在后擋板上圓柱形通孔的相對(duì)滑動(dòng)，來(lái)控制整個(gè)專用吸能結(jié)構(gòu)只沿縱向變形。
[0011]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，所述后擋板的兩側(cè)開(kāi)設(shè)有用于設(shè)置緊固件的安裝孔，這樣可以用螺栓等緊固件將專用吸能結(jié)構(gòu)固定在各種車輛的底架橫梁上。
[0012]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)為中空腔體結(jié)構(gòu)，且薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的腔體中填充有吸能蜂窩結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選的:所述吸能蜂窩結(jié)構(gòu)為蜂窩鋁、蜂窩鋼或泡沫鋁，且蜂窩鋁或蜂窩鋼的孔隙方向與所述薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的中空管孔方向一致。
[0013]上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，所述前擋板上均勻分布有防爬齒。
[0014]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)在列車上的應(yīng)用，具體是將所述專用吸能結(jié)構(gòu)(可通過(guò)螺栓等)安裝在列車車體底架結(jié)構(gòu)前端橫梁上。
[0015]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述前端橫梁上設(shè)置兩組所述的專用吸能結(jié)構(gòu)，且兩組專用吸能結(jié)構(gòu)相對(duì)于底架結(jié)構(gòu)的中心垂向平面呈對(duì)稱布置。
[0016]當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，本發(fā)明的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)在縱向沖擊力的作用下發(fā)生變形，其中薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)通過(guò)縱向屈曲變形、而吸能蜂窩結(jié)構(gòu)可通過(guò)縱向壓潰變形來(lái)耗散大量的沖擊動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)車輛的被動(dòng)安全保護(hù)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:在本發(fā)明的技術(shù)方案中，綜合了薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)、金屬蜂窩結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等的特點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明的導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定可控、比吸能大，可廣泛應(yīng)用于鐵道車輛或汽車等系統(tǒng)的能量耗散裝置中。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)在列車上應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1中A框選處的局部放大圖。
[0021]圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為圖3中所示導(dǎo)向復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)的分解圖。
[0023]圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中圓柱形導(dǎo)向桿與前擋板組合后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為與圓柱形導(dǎo)向桿相配合的后擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明三棱柱形導(dǎo)向桿與前擋板組合后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8為與三棱柱形導(dǎo)向桿相配合的后擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9為本發(fā)明四棱柱形導(dǎo)向桿與前擋板組合后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖10為與四棱柱形導(dǎo)向桿相配合的后擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖11為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖12為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0031]圖13為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中吸能蜂窩結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖例說(shuō)明
[0033]1、前擋板；11、防爬齒；2、導(dǎo)向桿;3、吸能蜂窩結(jié)構(gòu)；4、薄壁金屬吸能結(jié)構(gòu)；41、凹槽;42、誘導(dǎo)槽;5、后擋板;51、通孔;52、安裝孔;6、連接