一种复合式仿生轨道车辆吸能装置

1.本实用新型涉及车辆吸能装置技术领域，具体涉及的是一种复合式仿生轨道车辆吸能装置。


背景技术：

2.随着社会经济的不断发展，轨道列车的数量和速度都有显著的提高，如何在最大程度上减少人员伤亡越来越受到社会各界的关注，通过对轨道列车耐撞性研究，可为司乘人员提供被动安全防护，这是当今世界轨道车辆全面发展的趋势。
3.现有的吸能结构一般有切削式结构、膨胀式结构和压溃式结构等。压溃式吸能结构依靠塑形变形来吸收碰撞过程中的能量，但因其体积较大，吸能行程有限，因此吸能量较低。切削式吸能装置，通过将碰撞动能转化为做功和热能来吸收能量，提高了吸能效率的同时，因初始阶段冲击载荷大，切削力较难掌握，又受到行程路径的影响，因此不利于司乘安全，吸能效果仍需进一步改善。膨胀式吸能装置通过膨胀头被冲击到吸能管中使其变形达到耗散能量的目的，且膨胀头和吸能管易发生粘滞效应，通过鼓胀式结构来吸收能量时效率不高，对乘客的人身安全不利。基于此，设计一种新型的复合式仿生轨道车辆吸能装置，来提升吸能装置吸能量和吸能率，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提高产品的适用性，提供一种体积小、能够有效提高车辆碰撞时能量吸收效率的的复合式仿生轨道车辆吸能装置。
5.一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，包括防爬器、安装座，所述防爬器一端固定连接有膨胀头，所述膨胀头外壁均匀设置有切削刀具，所述安装座一端固定连接有仿生吸能管，所述仿生吸能管可伸缩地套接于所述膨胀头外壁，所述膨胀头远离所述防爬器的一端连接有撞击台，所述撞击台靠近所述膨胀头的一侧设置有导向管，所述导向管与所述安装座固定连接，所述导向管内部设有蜂窝式吸能器，所述蜂窝式吸能器固定设于所述安装座上。
6.进一步的，所述蜂窝式吸能器包括可移动隔板、蜂窝筋、底板和储油箱，所述储油箱固定设置于所述安装座上，所述储油箱远离所述安装座一端滑动连接有所述可移动隔板，所述可移动隔板固定连接有所述蜂窝筋，所述蜂窝筋顶部固定连接有所述底板。
7.进一步的，所述可移动隔板与所述安装座之间形成油腔，所述油腔装有用于缓震的油性液体。
8.进一步的，所述安装座底部阵列设有多个排液孔，所述排液孔为通孔，所述排液孔可拆卸地连接有活塞，所述活塞与所述排液孔过盈配合。
9.进一步的，所述仿生吸能管包括膨胀管和约束圈，所述约束圈等间距焊接于所述膨胀管外壁。
10.进一步的，所述蜂窝筋由六边形蜂窝胞元构成。
11.进一步的，所述膨胀头外壁均匀阵列设有刀具安装槽，所述刀具安装槽内设有第一安装孔，所述切削刀具与所述第一安装孔螺纹连接，所述刀具安装槽数量与所述切削刀具数量相适应。
12.进一步的，所述安装座底部设有第二安装孔，所述第二安装孔用于将所述安装座螺纹连接于轨道车辆前端。
13.进一步的，所述防爬器远离所述膨胀头一端设有防爬齿，所述防爬齿用于防止轨道车辆倾覆。
14.进一步的，所述安装座底部设有导向孔，所述导向管靠近所述安装座的一端伸入到所述导向孔中，所述导向孔用于为吸能装置提供导向作用。
15.有益效果
16.1.本实用新型提供的吸能装置有效地结合了膨胀式吸能结构、切削式吸能结构、薄壁压溃式吸能结构、折叠式吸能结构以及液压式吸能结构，每种方式均可吸收一部分撞击能量，总吸能量大，有效降低对切削工具的要求。
17.2.当轨道车辆发生碰撞时，刀刃仅沿吸能膨胀管的厚度方向与吸能膨胀管接触，接触面积小，容易传热，避免出现熔刀、断刀的情况。切削刀具设置在膨胀头的一端，在仿生吸能膨胀管发生膨胀变形后才进行切削，避免刀具的切削过程对吸能膨胀管变形过程的影响，解决了现有吸能防爬器的膨胀头与吸能管容易发生粘滞效应、切削刀具容易出现熔刀断刀效应的问题。
18.3.本实用新型提供的仿生吸能膨胀管通过约束圈提高轴向吸收能量的能力。
19.4.蜂窝式吸能器位于导向管内部，在发生压缩变形后，材料堆积在安装座上的储液箱内，极大地提高了吸能结构的空间利用率。
附图说明
20.图1为本实用新型的一种复合式轨道车辆吸能装置的剖面图。
21.图2为本实用新型的一种复合式轨道车辆吸能装置的整体结构示意图。
22.图3为本实用新型的一种复合式轨道车辆吸能装置的爆炸图。
23.图4为本实用新型的一种复合式轨道车辆吸能装置中防爬器和膨胀头的结构示意图。
24.图5为本实用新型的一种复合式轨道车辆吸能装置中安装座的结构示意图。
25.其中：1、防爬器；2、膨胀头；3、仿生吸能膨胀管；4、切削刀具；5、导向管；6、撞击台；7、安装座；8、底板；9、蜂窝筋；10、第二安装孔；11、第一安装孔；21、刀具安装槽；31、膨胀管；32、约束圈；71、导向孔；72、储液箱；73、可移动隔板；74、柱塞；75、油腔；76、排液孔。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例
性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
31.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
32.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
33.一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，包括防爬器1、安装座7，所述防爬器1一端固定连接有膨胀头2，所述膨胀头2外壁均匀设置有切削刀具4，所述安装座7一端固定连接有仿生吸能管3，所述仿生吸能管3可伸缩地套接于所述膨胀头2外壁，所述膨胀头2远离所述防爬器1的一端连接有撞击台6，所述撞击台6靠近所述膨胀头2的一侧设置有导向管5，所述导向管5与所述安装座7固定连接，所述导向管5内部设有蜂窝式吸能器，所述蜂窝式吸能器固定设于所述安装座7上。在实际使用时，膨胀头2与仿生吸能膨胀管3通过预压缩连接。
34.所述蜂窝式吸能器包括可移动隔板73、蜂窝筋9、底板8和储油箱72，所述储油箱72
固定设置于所述安装座7上，所述储油箱72远离所述安装座7一端滑动连接有所述可移动隔板73，所述可移动隔板73固定连接有所述蜂窝筋9，所述蜂窝筋9顶部固定连接有所述底板8。
35.进一步的，所述可移动隔板73与所述安装座7之间形成油腔75，所述油腔75装有用于缓震的油性液体。
36.进一步的，所述安装座7底部阵列设有多个排液孔，所述排液孔为通孔，所述排液孔可拆卸地连接有活塞74，所述活塞74与所述排液孔76过盈配合。
37.进一步的，所述仿生吸能管3包括膨胀管31和约束圈32，所述约束圈32等间距焊接于所述膨胀管31外壁。
38.进一步的，所述蜂窝筋9由六边形蜂窝胞元构成。由于吸能结构应用于不同速度等级的高速列车，蜂窝胞元的尺寸以及底板的数量可以动态调整。
39.进一步的，所述膨胀头2外壁均匀阵列设有刀具安装槽21，所述刀具安装槽21内设有第一安装孔11，所述切削刀具4与所述第一安装孔11螺纹连接，所述刀具安装槽21数量与所述切削刀具4数量相适应。所述切削刀具4通过第一安装孔11进行螺栓连接在所述膨胀头2的外周，所述切削刀具4为一组4个，布置在同一平面、同一圆周上，所述切削刀具4的刀刃朝向所述仿生吸能膨胀管3的端部，所述切削刀具4的规格、前角角度、切削厚度可根据实际情况进行设置。
40.进一步的，所述安装座7底部设有第二安装孔10，所述第二安装孔10用于将所述安装座7螺纹连接于轨道车辆前端。
41.进一步的，所述防爬器1远离所述膨胀头2一端设有防爬齿，所述防爬齿可以使轨道车辆发生碰撞时可以与被碰撞物相互咬合，防止车辆发生爬车、倾覆，使车体能够沿轴向压缩。
42.进一步的，所述安装7座底部设有导向孔71，所述导向管5靠近所述安装座7的一端伸入到所述导向孔71中，所述导向孔71用于为吸能装置提供导向作用。
43.当两辆列车发生碰撞时，防爬器1首先受到冲击，仿生吸能膨胀管3在膨胀头2的作用下发生膨胀变形，将冲击动能转换成仿生吸能膨胀管3的塑性变形能；膨胀之后的吸能膨胀管被切削刀具4均匀切割，切削层金属在刀具刃口和前后刀面的推挤、摩擦作用下，发生剪切滑移变形和摩擦变形，将撞击能量耗散掉，切削后的仿生吸能膨胀管3发生撕裂卷曲变形，吸收部分能量。在仿生吸能膨胀管3发生作用的同时，撞击台撞击到底板8，底板8将撞击力传导到蜂窝筋9以及可移动隔板73上，在蜂窝筋9发生折叠变形前，可移动隔板73在撞击力的作用下，压缩油腔75内油，当压力达到设定界限时，柱塞74会在压力作用下脱落，此时，油腔75内油在撞击力作用下通过排液孔76排除，将部分能量以动能损失形式耗散掉；当油腔75内油排净后，可移动隔板73接触安装座7，蜂窝筋9在撞击力的作用下发生折叠变形，吸收部分撞击能量，随着撞击过程的进行，折叠后的蜂窝筋9会存储在储液箱72内。该轨道车辆吸能装置有效的结合了膨胀式吸能结构、切削式吸能结构、薄壁压溃式吸能结构、折叠变形式吸能结构以及液压式吸能结构，在撞击时，每种变形方式均可承受一定的冲击力，大大地提升了吸能装置的吸能量，降低了轨道车辆受到的冲击力。

技术特征：
1.一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，包括防爬器、安装座，所述防爬器一端固定连接有膨胀头，所述膨胀头外壁均匀设置有切削刀具，所述安装座一端固定连接有仿生吸能管，所述仿生吸能管可伸缩地套接于所述膨胀头外壁，所述膨胀头远离所述防爬器的一端连接有撞击台，所述撞击台靠近所述膨胀头的一侧设置有导向管，所述导向管与所述安装座固定连接，所述导向管内部设有蜂窝式吸能器，所述蜂窝式吸能器固定设于所述安装座上。2.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述蜂窝式吸能器包括可移动隔板、蜂窝筋、底板和储油箱，所述储油箱固定设置于所述安装座上，所述储油箱远离所述安装座一端滑动连接有所述可移动隔板，所述可移动隔板固定连接有所述蜂窝筋，所述蜂窝筋顶部固定连接有所述底板。3.根据权利要求2所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述可移动隔板与所述安装座之间形成油腔，所述油腔装有用于缓震的油性液体。4.根据权利要求2所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述安装座底部阵列设有多个排液孔，所述排液孔为通孔，所述排液孔可拆卸地连接有活塞，所述活塞与所述排液孔过盈配合。5.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述仿生吸能管包括膨胀管和约束圈，所述约束圈等间距焊接于所述膨胀管外壁。6.根据权利要求2所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述蜂窝筋由六边形蜂窝胞元构成。7.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述膨胀头外壁均匀阵列设有刀具安装槽，所述刀具安装槽内设有第一安装孔，所述切削刀具与所述第一安装孔螺纹连接，所述刀具安装槽数量与所述切削刀具数量相适应。8.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述安装座底部设有第二安装孔，所述第二安装孔用于将所述安装座螺纹连接于轨道车辆前端。9.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述防爬器远离所述膨胀头一端设有防爬齿，所述防爬齿用于防止轨道车辆倾覆。10.根据权利要求1所述的一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，其特征在于，所述安装座底部设有导向孔，所述导向管靠近所述安装座的一端伸入到所述导向孔中，所述导向孔用于为吸能装置提供导向作用。

技术总结
一种复合式仿生轨道车辆吸能装置，包括防爬器、安装座，所述防爬器一端固定连接有膨胀头，所述膨胀头外壁均匀设置有切削刀具，所述安装座一端固定连接有仿生吸能管，所述仿生吸能管可伸缩地套接于所述所述膨胀头外壁，所述膨胀头远离所述防爬器的一端连接有撞击台，所述撞击台靠近所述膨胀头的一侧设置有导向管，所述导向管与所述安装座固定连接，所述导向管内部设有蜂窝式吸能器，所述蜂窝式吸能器固定设于所述安装座上，本实用新型提供的吸能装置有效地结合了膨胀式吸能结构、切削式吸能结构、薄壁压溃式吸能结构、折叠式吸能结构以及液压式吸能结构，每种方式均可吸收一部分撞击能量，总吸能量大，有效降低对切削工具的要求。有效降低对切削工具的要求。有效降低对切削工具的要求。


技术研发人员：郭悦 陈秉智 秦睿贤 张旭 郭宗春 王希 卢嘉茗
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/17