一种轨道车辆的三向多级吸能装置的制作方法

本实用新型属于轨道交通车辆被动安全技术领域，涉及列车端部的被动安全技术。

背景技术：

近年来随着我国高速铁路快速发展，对列车高速化和轻量化的要求也越来越高，在速度提高和质量减少的同时列车的运行安全性也越来越得到业界人士的高度关注，其中列车的被动安全性能尤为关注。吸能防爬装置是轨道列车被动安全性中的重要部分，其主要作用是在机车车辆发生不可避免的碰撞时通过吸能防爬装置吸收车端的碰撞能量，减少车辆冲击，最大程度保护司乘人员和车上设备的安全，尽可能地减少碰撞事故带来的损失。

现有的轨道车辆防爬吸能装置是主要有切削式吸能、压溃式吸能和膨胀式吸能三种，切削式吸能主要靠刀具切削材料来吸能，吸收能量较少，无法克服碰撞过程中产生的大能量波动。

压溃结构主要依靠压溃管或者蜂窝结构吸能。压溃结构在吸收能量的时候阻抗力波动较大，容易出现变形失稳，阻抗力会突然减小失去吸能能力。

膨胀式吸能装置主要有管材的扩胀和气体膨胀，在碰撞发生时很难有效地控制其吸收的能量范围，无法克服阻抗力水平低，吸能容量小的缺点。

通过以上分析可以发现，现有吸能结构各有优势和不足，最大的问题是克服阻抗力的能力和提高阻抗力平稳性水平。本实用新型提供的一种用于轨道车辆的三向多级吸能装置在机车车辆发生碰撞时将碰撞力分解为三个方向的力，降低了纵向冲击力，增加了吸能装置的能量吸收能力，采用三级吸能管同轴等差长度嵌套和三切削轴结构，形成单向切削双向压溃的结构，克服了大阻抗力，提高了阻抗力平稳性水平，大大降低了司乘人员和车上设备的纵向冲击，对解决现存问题很有价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种轨道车辆的三向多级吸能装置，它能有效地分解机车车辆发生碰撞时产生的碰撞力的问题。

本实用新型的目是通过以下技术方案来实现的：一种轨道车辆的三向多级吸能装置，包括防爬器、支架、第一吸能管和切削轴；防爬器与螺杆的一端固定；螺杆的另一端穿过两个水平设置的凸台的通孔和单孔顶块中心的诱导环并通过螺母固定；四支撑臂的两端分别与上、下布置的两个双孔顶块和两个水平设置的凸台通过栓销铰接形成平行四边形结构的支架，单孔顶块的背端面设有翻卷槽和诱导环且与第一吸能管固接；双孔顶块的背端面设有翻卷槽和诱导台，第一吸能管一端与诱导台过盈配合，另一端设有小切削头，小切削头与第二吸能管的一端轴向嵌套，第二吸能管的另一端设有中切削头，中切削头与第三吸能管的一端轴向嵌套，第三吸能管的另一端设有大切削头；小、中、大三个切削头的内环分别与各自结合的第一切削轴、第二切削轴和第三切削轴的小端通过螺纹连接，切削头端面设有刀具安装座和W 形刀具，W形刀具的尖刀位于诱导槽内；第一、第二、第三切削轴均为阶梯轴，侧面间隔设有诱导槽和螺纹，第三切削轴端面设有安装座。

所述防爬器为二级内凹结构。

所述支架为平行四边形结构，其四个铰接点的外侧，水平方向的一端设有防爬器，另一端设有第一吸能管，垂直方向的两端均设有第一吸能管。

所述第一吸能管、第二吸能管、第三吸能管为同轴等差长度轴向嵌套结构。

所述第一、第二、第三切削轴的阶梯结构相同。

所述小、中、大三个切削头的刀具安装座和W形刀具结构相同。

顶块两侧设有加强筋用于增加强度，端面设有翻卷槽、诱导台或诱导环，翻卷槽用于扩胀和翻卷吸能管，诱导台或诱导环与吸能管过盈配合将吸能结构和支架连接起来。

进一步地，所述吸能结构包括第一吸能管、第二吸能管、第三吸能管、各自的切削头、刀具安装座、W形刀具构成的第一切削轴、第二切削轴、第三切削轴。第三切削轴尾端设有安装座和螺栓孔；所述吸能结构连接顶块，用于吸收机车车辆碰撞能量，该吸能结构中的三级吸能管为同轴等差长度嵌套结构，第一吸能管一端与诱导台过盈配合，另一端设有小切削头，小切削头与第二吸能管的一端轴向嵌套，第二吸能管的另一端设有中切削头，中切削头与第三吸能管的一端轴向嵌套，第三吸能管的另一端设有大切削头；小、中、大三个切削头的内环分别与各自结合的第一切削轴、第二切削轴和第三切削轴的小端通过螺纹连接，切削头端面设有刀具安装座和W形刀具，W形刀具的尖刀位于诱导槽内；第一、第二、第三切削轴均为阶梯轴，侧面间隔设有诱导槽和螺纹，第三切削轴端面设有安装座。

进一步地，所述切削头包括切削头体、内环螺纹、刀具安装座和W形刀具；所述切削头内环设有大刚度螺纹与三段切削轴小端小刚度螺纹啮合，端面设有刀具安装座和W形刀具，刀具通过螺钉连接在刀具安装座上；所述W形刀具凸出的尖刀位于诱导槽内，在进行切割切削轴侧面时限制切削头的转动，沿着诱导槽进行切削。

与现有技术相比的优点与效果：本实用新型涉及的这种用于轨道车辆的三向多级吸能装置，将碰撞力通过平行四边形支架结构分解为三个方向的力，降低了纵向冲击力。阶梯状切削轴和三个吸能管、切削头配合形成多级吸能装置，力的作用下顶块上的翻卷槽扩胀翻卷吸能管吸收一部分能量，同时W形刀具切削阶梯轴吸收一部分能量，另外切削头大刚度螺纹压溃切削轴上的小刚度螺纹吸能，形成单向切削双向压溃的结构，具有吸能能力大、结构紧凑、冲击力小、体积小、质量小等优点。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型的四边形结构示意图；

图3为本实用新型的纵向传力部件图；

图4为本实用新型的吸能装置爆炸图；

图5为本实用新型的吸能装置局部图；

图6为本实用新型的切削轴示意图；

图7为本实用新型的三级吸能管配合示意图；

图8为本实用新型的切削头示意图；

图9为本实用新型的双孔顶块立体图；

图10为本实用新型的单孔顶块立体图

图11为本实用新型的凸台结构立体图

具体实施方式

如图1所示，一种轨道车辆的三向多级吸能装置，包括防爬器1、支架2、第一吸能管8 和切削轴9；防爬器1连接于螺杆19一端；螺杆19的另一端穿过设在单孔顶块24内凸台21 的孔和诱导环23并通过螺母20限制其纵向位移；支架2通过栓销铰接形成平行四边形结构；双孔顶块3或单孔顶块24连接支架2和第一吸能管8，顶块两侧设有加强筋22，双孔顶块3 背端面设有翻卷槽5和诱导台4，单孔顶块24背端面设有诱导环23；第一吸能管8一端与诱导台4过盈配合；第三吸能管6的一端与切削头17焊接在一起，三个吸能管同轴等差长度嵌套；大、中、小三个切削头内环与第一切削轴9、第二切削轴10和第三切削轴11小端分别通过螺纹连接，切削轴的大端面设有刀具安装座13和W形刀具12，W形刀具12的凸出部分位于诱导槽18内。切削轴为阶梯轴，侧面间隔设有诱导槽18和螺纹16，第三切削轴11 的端面设有安装座15，安装座15上设有螺栓孔14，安装座15通过螺栓连接车体上。所述双孔顶块3或单孔顶块24连接支架2和第一吸能管8，顶块两侧设有加强筋22用于增加强度。

进一步地，所述吸能结构连接双孔顶块3和单孔顶块24，用于吸收机车车辆碰撞能量，该吸能结构中的三级吸能管为同轴等差长度嵌套结构，第一吸能管8一端与诱导台4过盈配合，另一端设有小切削头，小切削头与第二吸能管7的一端轴向嵌套，第二吸能管7的另一端设有中切削头，中切削头与第三吸能管6的一端轴向嵌套，第三吸能管6的另一端设有大切削头17；小、中、大三个切削头的内环分别与各自结合的第一切削轴9、第二切削轴10和第三切削轴11的小端通过螺纹连接，切削头端面设有刀具安装座13和W形刀具12，W形刀具12的尖刀位于诱导槽18内；第一、第二、第三切削轴均为阶梯轴，侧面间隔设有诱导槽18和螺纹16，第三切削轴11端面设有安装座15。

进一步地，所述切削头17包括切削头体、内环螺纹、刀具安装座13和W形刀具12；所述切削头17内环设有大刚度螺纹与切削轴小端的小刚度螺纹16啮合，端面设有刀具安装座13和W形刀具12，W形刀具12通过螺钉连接固定在刀具安装座13上；所述W形刀具 12凸出的尖刀位于诱导槽18内，在进行切割切削轴侧面时限制切削头17的转动，沿着诱导槽18进行切削。

用于轨道车辆的三向多级吸能装置将碰撞力通过平行四边形支架结构分解为三个方向的力，降低了纵向冲击力。阶梯状切削轴和三个吸能管、切削头配合形成多级吸能装置，力的作用下顶块上的翻卷槽扩胀翻卷吸能管吸收一部分能量，同时W形刀具切削阶梯轴吸收一部分能量，另外切削头大刚度螺纹压溃切削轴上的小刚度螺纹吸能，形成单向切削双向压溃的结构，具有吸能能力大、结构紧凑、冲击力小、体积小、质量小等优点。当机车车辆发生碰撞时首先撞击防爬器，防爬器为一个二级内凹的结构，有效地防止了爬车；防爬器连接于螺杆；螺杆穿过凸台通孔和诱导环并通过螺母限制纵向位移，支架通过栓销铰接形成平行四边形结构；阻抗力通过防爬器传递给螺杆，螺杆纵向移动而螺母贴紧顶块不动，所以阻抗力通过平行四边形支架结构传递给三个顶块，顶块连接支架和吸能管，顶块上设有翻卷槽和诱导台(孔)，第一吸能管与诱导台过盈配合；所以阻抗力通过顶块传递给吸能管。三个吸能管同轴等差长度嵌套且与切削头相连，切削头又与切削轴通过螺纹啮合，切削轴通过安装座连接到车体上；所以阻抗力通过吸能管和切削轴传递到安装座上，安装座不动，吸能装置在两端力的作用下开始吸能。第一吸能管在诱导台的诱导下通过第一翻卷槽向外翻卷，第一吸能管开始吸能，同时第一切削头上的W形刀具的尖刀在第一切削轴上诱导槽的诱导下开始轴向切削第一切削轴，另外W形刀具在第一切削轴上切出四个长条之后第一切削头内的大刚度螺纹又会压溃切削轴上的小刚度螺纹吸能，同时W形刀具在切削轴上切出四个长条之后切削轴上小刚度螺纹形成不连续的结构，更有利于切削头内的大刚度螺纹压溃切削轴的小刚度螺纹。当切削头切完第一切削轴后，第二吸能管刚好到达第二翻卷槽内，同时未翻卷的第一吸能管为第二吸能管起诱导作用；第二吸能管通过第二翻卷槽向外翻卷，第二吸能管开始吸能，同时第二切削头上的W形刀具的尖刀在第二切削轴上诱导槽的诱导下开始轴向切削第二切削轴，另外W形刀具在第二切削轴上切出四个长条之后第二切削头内的大刚度螺纹又会压溃第二切削轴上的小刚度螺纹吸能，当切削头切完第二切削轴后，第三吸能管刚好到达第三翻卷槽内，同时未翻卷的第二吸能管为第三吸能管起诱导作用；第三吸能管通过第三翻卷槽向外翻卷，第三吸能管开始吸能，同时第三切削头上的W形刀具的尖刀在第三切削轴上诱导槽的诱导下开始轴向切削第三切削轴，另外W形刀具在第三切削轴上切出四个长条之后第三切削头内的大刚度螺纹又会压溃第三切削轴上的小刚度螺纹吸能，当三个方向的第三切削头都到达安装座时切削结束。

本实用新型所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。