一种轨道车辆吸能结构制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道车辆吸能结构，其结构特点是，包括梯度多胞吸能管、填充件、安装板、导向杆，所述梯度多胞吸能管的一端固定连接所述安装板；所述梯度多胞吸能管包括若干胞格，每个胞格由若干侧壁围绕而呈管状，每个胞格的侧壁的厚度从侧壁中部到侧壁两端边缘以预定梯度逐渐增大；位于中心位置的胞格中穿设有所述导向杆，位于四周位置的每个胞格内的至少一个侧壁上设有折角筋板结构，所述折角筋板结构的延伸方向与胞格的侧壁的延伸方向平行；位于四周位置的胞格的空腔内填充有所述填充件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆吸能结构


[0001]本专利技术涉及车辆碰撞安全结构设计领域，特别是一种轨道车辆吸能结构。

技术介绍

[0002]轨道车辆发生碰撞时的被动安全性是车辆运行安全的重要部分，随着我国轨道交通的蓬勃发展，对车辆安全性的要求越来越高，轨道车辆上碰撞吸能结构的设计备受关注。
[0003]轨道车辆的被动吸能装置一般由钩缓装置、防爬吸能装置、主吸能器装置组成。在碰撞发生时，被动吸能装置根据碰撞能量的不同，依次进行塑性变形，将碰撞能量以可控、渐进的方式耗散掉，从而更好地保护司乘人员及车辆安全。防爬吸能装置是轨道车辆上应用范围最广、最为重要的吸能装置，不仅要求其在承受纵向冲击时，触发峰值应力小，塑性压溃变形的压溃力平稳，还要求其具备一定的垂向刚度，防止前端防爬齿锁定后的抬升力引起吸能部件折弯。
[0004]目前轨道交通车辆上应用最多的是抽屉式防爬吸能器，其外壳不参与变形，能量吸收完全靠抽屉盒中填充的蜂窝铝等多孔吸能材料。当车辆要求的吸能量大时，抽屉式吸能结构只能通过增大内部吸能材料的体积或者增加多孔吸能材料的孔密度来提高能量吸收效果，前者需要更大的设计空间和外壳体积，但车辆前端的空间容易受限，且外壳及内部吸能材料的体积增加也与结构轻量化相背离，后者增加孔密度会造成吸能装置的压溃峰值力增大，但车体前端能够承受的压应力也同样受限。同时防爬吸能装置需要具有一定的垂向刚度，而抽屉式吸能装置的垂向刚度完全由抽屉外壳承担，也要求其外壳具有一定的厚度，这无疑会增加吸能结构的重量，而外壳不参与变形吸能，也导致材料利用率低。为提高吸能材料利用率，在汽车行业，出现了一些新型的前端吸能结构，如专利CN104890604B提出一种多胞薄壁结构的汽车吸能盒，采用的是方形梯度多胞结构，其胞型间采用了梯度厚度的隔板，有效提高了吸能效果。但轨道交通车辆载重远大于汽车，发生碰撞时的产生的能量巨大，纵向冲击力和垂向力都相当显著，一般汽车用的吸能结构在轨道交通上并不适用。
[0005]因此开发一种能量吸收率大，材料利用度高，触发峰值应力低，压溃平台力稳定的新式轨道交通防爬吸能装置具有显著的经济价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种轨道车辆吸能结构，该轨道车辆吸能结构材料利用度高，触发峰值力较低，压溃力稳定且比吸能大，能满足轨道车辆碰撞的大动能耗散要求。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种轨道车辆吸能结构，其结构特点是，包括梯度多胞吸能管、填充件、安装板、导向杆，所述梯度多胞吸能管的一端固定连接所述安装板；
[0009]所述梯度多胞吸能管包括若干胞格，每个胞格由若干侧壁围绕而呈管状，每个胞格的侧壁的厚度从侧壁中部到侧壁两端边缘以预定梯度逐渐增大；
[0010]位于中心位置的胞格中穿设有所述导向杆，位于四周位置的每个胞格内的至少一个侧壁上设有折角筋板结构，所述折角筋板结构的延伸方向与胞格的侧壁的延伸方向平行；
[0011]位于四周位置的胞格的空腔内填充有所述填充件。
[0012]本专利技术的轨道车辆吸能结构主要由填充件填充梯度多胞吸能管构成，其中，梯度多胞吸能管的截面厚度呈梯度变化，通过合理的材料分布，提升多胞吸能管本身的比吸能，在同等质量下进一步增强吸能效率，实现结构轻量化设计；折角筋板结构由至少两块筋板加工或首尾连接成一呈角度的折角形状，其折角形状的两端固定在侧壁上，筋板可采用金属材料或合金材料制成。通过在梯度多胞吸能管的胞格内设置折角筋板结构，使得吸能管在压溃变形过程中的膜变形所贡献的膜能量更多，提高吸能结构的整体吸能能力；填充件由多孔材料(如“泡沫材料”、“蜂窝材料”)制成，采用多孔材料填充梯度多胞吸能管，利用多孔材料的压缩变形特性，进一步提高吸能特性，且保障吸能结构能适应多角度的冲击，提高吸能结构的稳定性；导向杆前后贯穿梯度多胞吸能管的中心，起引导变形作用，并提供一定的横向支撑力和垂向支撑力，防止碰撞过程中防爬器发生折弯，更适合于大碰撞动能的轨道交通车辆。
[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]所述填充件为梯度多孔填充件，所述梯度多孔填充件的密度从胞格中心位置到胞格四周位置以预定梯度逐渐减小。梯度多孔填充件由密度按预定梯度变化(增大或减小)的多孔材料制成，由不同密度的多孔材料填充在梯度多胞吸能管的空腔内，梯度多孔填充件与梯度多胞吸能管的不同壁厚的胞格耦合，不仅大幅增加吸能结构的整体吸能效率，满足轨道车辆碰撞过程的大能量耗散需求，且变形更加平稳，使得吸能结构的压溃平台力更加平稳，发挥出一加一大于二的有益效果。
[0015]进一步的，所述折角筋板结构靠近所述侧壁的中部设置，所述折角筋板结构的壁厚从中部到两端边缘以预定梯度逐渐增大。折角筋板结构靠近侧壁的中部设置，使得在后续的压溃变形过程中，筋板结构的扩展性能更好，与梯度多孔填充件的耦合吸能作用的配合上更具优势。
[0016]进一步的，位于四周位置的每个胞格内设有2个折角筋板结构，2个折角筋板结构对称设在相对设置的2个侧壁上，使胞格中的空腔结构呈哑铃状。与常规的等厚度的多胞结构相比，梯度多胞哑铃空腔结构能够有效增大吸能材料的利用率，提高比吸能。
[0017]进一步的，所述梯度多孔填充件的密度从相对设置的2个折角筋板结构的中部到两端边缘以预定梯度逐渐减小。通过匹配性设计，胞格内不同壁厚的筋板配合不同密度的多孔填充件，二者实现耦合变形吸能，达到一加一大于二的效果，使吸能结构的比吸能得到大幅提升，在降低了变形触发力的同时，还使得压溃力更为稳定，最大程度地减少车辆碰撞对车上司乘人员的伤害。
[0018]进一步的，所述梯度多胞吸能管的另一端设有若干诱导槽，所述诱导槽位于所述梯度多胞吸能管的侧壁上，用以降低碰撞初始峰值，以及引导梯度多胞吸能管的各胞格以预定变形模式相继折叠变形。
[0019]进一步的，所述填充件为多孔元件、泡沫元件或多孔格栅元件。多孔元件可采用多
孔透气钢，泡沫元件可采用泡沫铝，多孔格栅元件可采用多孔格栅管。填充件由多孔材料(如“泡沫材料”、“蜂窝材料”)制成，多孔材料是由相互贯通或封闭的、有方向性或随机的孔洞构成网络结构的金属或非金属材料，孔洞的形状包括但不限于泡沫型、藕状型、蜂窝型等，多孔材料具备比重小、比强度大、吸振吸音性能好、冲击韧性高等优点。
[0020]进一步的，所述折角筋板结构的壁厚为1mm～2mm，所述胞格为边长在70mm～120mm之间的矩形，胞格的壁厚为2mm～4mm，所述梯度多胞吸能管的截面外轮廓为边长在200mm～350mm之间的矩形，所述梯度多孔填充件的密度为0.3g/cm3～0.6g/cm3。
[0021]进一步的，所述安装板上设有导向孔，所述导向孔的大小与所述导向杆的截面大小相配合，所述导向杆的一端穿过所述导向孔。导向杆与安装板配合，在碰撞过程中提供一定的垂向及横向支撑作用，保证吸能结构只沿纵向压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆吸能结构，其特征在于，包括梯度多胞吸能管(1)、填充件、安装板(3)、导向杆(4)，所述梯度多胞吸能管(1)的一端固定连接所述安装板(3)；所述梯度多胞吸能管(1)包括若干胞格，每个胞格由若干侧壁(11)围绕而呈管状，每个胞格的侧壁(11)的厚度从侧壁(11)中部到侧壁(11)两端边缘以预定梯度逐渐增大；位于中心位置的胞格中穿设有所述导向杆(4)，位于四周位置的每个胞格内的至少一个侧壁(11)上设有折角筋板结构(5)，所述折角筋板结构(5)的延伸方向与胞格的侧壁(11)的延伸方向平行；位于四周位置的胞格的空腔内填充有所述填充件。2.根据权利要求1所述的轨道车辆吸能结构，其特征在于，所述填充件为梯度多孔填充件(2)，所述梯度多孔填充件(2)的密度从胞格中心位置到胞格四周位置以预定梯度逐渐减小。3.根据权利要求1所述的轨道车辆吸能结构，其特征在于，所述折角筋板结构(5)靠近所述侧壁(11)的中部设置，所述折角筋板结构(5)的壁厚从中部到两端边缘以预定梯度逐渐增大。4.根据权利要求1或3所述的轨道车辆吸能结构，其特征在于，位于四周位置的每个胞格内设有2个折角筋板结构(5)，2个折角筋板结构(5)对称设在相对设置的2个侧壁(11)上。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周礼，蒋忠城，康巍，陈晶晶，王宇，江大发，
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：