一种金属吸能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属吸能装置，包括金属防爬板、金属吸能管、变形诱导结构，所述变形诱导结构包括依次连接且平均外周直径依次增大的第一段、第二段、第三段、第四段；所述金属吸能管的上端固定连接所述金属防爬板，下端至少套接在所述变形诱导结构的第一段的外周，并与所述第一段紧密连接；所述第一段的上端面沿外周设有刨削刀具，所述金属吸能管的一端在管内壁上沿长度方向开设有诱导凹槽，所述刨削刀具的位置和数量与所述诱导凹槽的位置和数量相适应。本发明专利技术的金属吸能装置对金属吸能管实现了刨削、鼓胀变形、撕裂、卷曲变形四种形式和四个阶段的吸能，四种形变模式及产生的阻抗力皆按照预先设计的进行，整个过程有序可控，吸能效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种金属吸能装置


[0001]本专利技术涉及轨道车辆被动安全防护领域，特别是一种金属吸能装置。

技术介绍

[0002]随着轨道交通行业的快速发展，轨道车辆的安全越来越受到重视。金属金属吸能装置作为轨道车辆中最常见的吸能结构，在碰撞发生时能够有效地吸收冲击动能，对轨道车辆和乘员的安全起到决定性作用。因此，具有优秀冲击特性的吸能装置受到广泛的研究和应用。
[0003]现有技术中有不少关于防爬吸能装置的专利技术创造，如专利技术专利CN109515468 A中提供了一种轨道车辆吸能防爬器，其吸能原理是通过金属管的刨削及流体的阻尼进行能量耗散，该技术方案结合了切削式吸能和液压式吸能的优点，提高了装置的吸能量和抗偏载性，但其后期阻抗力稳定性差，且行程利用率低；又如专利技术专利CN111055874B中提供了一种多级防撞缓冲结构，能够进行多级缓冲，其原理为通过切削金属方管壁上的突起以及金属管的压溃进行能量耗散，该技术方案采用多级可伸缩的结构，占用空间小，吸能效果好，但其阻抗力稳定性差，初始峰值高。
[0004]现有技术中的防爬吸能装置，尤其是对于含有金属型材的防爬吸能装置，在其压缩变形过程中可控性差，撞击力波动较大，阻抗力不稳定，往往导致吸能效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种金属吸能装置，该金属吸能装置初始峰值力低、阻抗力稳定、吸能量大、过程可控。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种金属吸能装置，包括金属吸能管，其结构特点是，还包括变形诱导结构，所述变形诱导结构包括从上到下依次连接的第一段、第二段、第三段、第四段；
[0008]所述金属吸能管的下端套接在所述变形诱导结构的至少所述第一段的外周；
[0009]所述第一段的上端面沿外周设有刨削刀具，所述金属吸能管的下端在管内壁上沿长度方向开设有诱导凹槽，所述刨削刀具的位置和数量与所述诱导凹槽的位置和数量相适应；
[0010]所述第二段至少包括第一圆台，所述第三段至少包括第二圆台，所述第四段围绕所述第三段的底端四周，并且第四段的底面与第三段的底面平齐；
[0011]所述第一段、第二段、第三段、第四段同轴设置，各段之间圆滑过渡。
[0012]本专利技术的金属吸能装置通过设置金属防爬板、金属吸能管、变形诱导结构等结构，在列车发生碰撞时对金属吸能管实现了刨削、鼓胀变形、撕裂、卷曲变形四种形式和四个阶段的吸能。在车辆受到初始冲击时，金属吸能管沿着第一段轴向运动，位于第一段上端的刨削刀具对金属吸能管的内壁进行刨削，避免了金属压缩变形造成初始峰值过大的弊端。经刨削后的金属吸能管在第二段的第一圆台的作用下发生鼓胀变形，接着在第三段的第二圆
台的作用下，金属吸能管沿着诱导凹槽产生撕裂，最后在第四段的作用下发生卷曲。本装置采用上述四种吸能方式相结合，将冲击动能进行能量耗散，四种形变模式及产生的阻抗力皆按照预先设计的进行，整个过程有序可控，金属吸能管的金属材料重复使用了四次，利用率高，吸能效率高。
[0013]根据本专利技术的实施例，还可以对本专利技术作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
[0014]多个所述刨削刀具沿所述第一段上端面的外周均匀分布，所述刨削刀具的刀刃位于所述金属吸能管的诱导凹槽内，所述诱导凹槽的初始长度大于所述刨削刀具的垂向高度。一方面通过对金属吸能管的刨削进行冲击动能的耗散，另一方面，刨削时与金属吸能管相适应的诱导凹槽能够有效诱导金属吸能管在后续发生撕裂行为时的撕裂位置，使撕裂行为可控。
[0015]优选的，所述第一段为圆柱体结构，第一段过盈装配于所述金属吸能管中，避免金属吸能管发生径向移动。
[0016]可替换的，所述金属吸能管的下端套接在所述变形诱导结构的第一段和所述第二段的外周，所述第一段的外径比所述金属吸能管的内径小0～1mm，所述金属吸能管与所述第二段之间过盈配合连接。此种方式中，第一段起到轴向导向作用，第二段起到避免金属吸能管发生径向移动的作用。
[0017]所述第二段还包括第一圆柱，所述第一圆柱连接于所述第一圆台的下端，所述第一圆台的圆台锥面角度为1～60
°
，所述第一圆柱的外径为金属吸能管的内径的1.05～1.15倍。
[0018]优选的，所述第一圆台的圆台锥面角度为30～45
°
。
[0019]所述第三段的第二圆台的圆台锥面角度为5～70
°
，第二圆台的底面外径为金属吸能管的内径的1.3～2倍。
[0020]所述变形诱导结构的中部轴向设置有减重孔，减重孔既能起到减重作用，又能利于将刨削产生的金属碎屑排出。
[0021]还包括防爬板，所述金属吸能管的上端固定连接所述金属防爬板，所述金属防爬板的外表面设有防爬齿。在碰撞发生时，相对接触的防爬齿之间发生啮合，能够有效抑制机构垂向运动。
[0022]还包括安装座，安装座与所述变形诱导结构相连接，且二者底面平齐，所述安装座上设有安装孔，金属吸能装置通过安装孔、安装件固定连接在轨道车辆前端，。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：
[0024]1)本专利技术的金属吸能装置在工作过程中，金属吸能管在刨削刀具、第二段、第三段、第四段的作用下依次经历了刨削、鼓胀变形、撕裂及卷曲变形，金属吸能管的金属材料重复使用了四次，利用率高，吸能效率高。
[0025]2)本专利技术的金属吸能装置中的金属吸能管在任一时刻与刨削刀具、第二段、第三段、第四段相作用发生的形变模式及产生的阻抗力皆按照预先设计的进行，整个过程有序可控。
[0026]3)冲击过程中，本专利技术的金属吸能装置进入稳定状态后，其阻抗力为金属材料的刨削阻抗力、鼓胀变形阻抗力、撕裂阻抗力及卷曲阻抗力之和，阻抗力高，吸能量大。
[0027]4)本专利技术的刨削刀具在刨削金属吸能管的内壁过程中，一方面通过对金属材料的刨削进行冲击动能的耗散，另一方面，刨削时在金属吸能管内壁产生的诱导凹槽能够有效诱导后续金属吸能管发生撕裂行为时的撕裂位置，使撕裂行为可控。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。
[0029]图1为本专利技术的金属吸能装置一实施例的外观示意图。
[0030]图2为本专利技术的金属吸能装置一实施例的剖视图。
[0031]图3为四分之一轴向剖切金属吸能管后的本专利技术的金属吸能装置的结构示意图。
[0032]图4为图3中的A部分的放大图。
[0033]图5为金属吸能管的四分之一轴向剖切示意图。
[0034]图6为本专利技术的金属吸能装置在工作过程中的结构示意图。
[0035]图7为本专利技术的金属吸能装置的冲击特性仿真曲线示意图。
[0036]附图标记：
[0037]1‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属吸能装置，包括金属吸能管(2)，其特征在于，还包括变形诱导结构，所述变形诱导结构包括从上到下依次连接的第一段(3)、第二段(4)、第三段(5)、第四段(9)；所述金属吸能管(2)的下端套接在所述变形诱导结构的至少所述第一段(3)的外周；所述第一段(3)的上端面沿外周设有刨削刀具(6)，所述金属吸能管(2)的下端在管内壁上沿长度方向开设有诱导凹槽(7)，所述刨削刀具(6)的位置和数量与所述诱导凹槽(7)的位置和数量相适应；所述第二段(4)至少包括第一圆台(41)，所述第三段(5)至少包括第二圆台，所述第四段(9)围绕所述第三段(5)的底端四周，并且第四段的底面与第三段(5)的底面平齐；所述第一段(3)、第二段(4)、第三段(5)、第四段(9)同轴设置，各段之间圆滑过渡。2.根据权利要求1所述的金属吸能装置，其特征在于，多个所述刨削刀具(6)沿所述第一段(3)上端面的外周均匀分布，所述刨削刀具(6)的刀刃位于所述金属吸能管(2)的诱导凹槽(7)内，所述诱导凹槽(7)的初始长度大于所述刨削刀具(6)的垂向高度。3.根据权利要求1所述的金属吸能装置，其特征在于，所述第一段(3)为圆柱体结构，第一段(3)过盈装配于所述金属吸能管(2)中。4.根据权利要求1所述的金属吸能装置，其特征在于，所述金属吸能管(2)的下端套接在所述变形诱导结构的第一段(3)和所述第二段(4)的外周，所述第一段(3)的外径比所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂文斌，王帅，顾本兰，袁顺，袁航，张劼丽，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：