專利名稱：一種重載機(jī)車保護(hù)裝置及保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)車保護(hù)裝置領(lǐng)域，具體為一種重載機(jī)車保護(hù)裝置及保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
目前重載機(jī)車的防碰撞裝置:一種是用緩沖器來(lái)吸收能量，如圖1所示。當(dāng)機(jī)車受到?jīng)_擊或碰撞時(shí)，車鉤受力后傳遞給緩沖器，若沖擊力小于緩沖器最大阻抗力時(shí)，緩沖器通過(guò)一次或多次的壓縮與回復(fù)，將沖擊或碰撞能量耗散掉；當(dāng)沖擊力大于緩沖器最大阻抗力時(shí)，緩沖器被壓死，變成剛性，若沖擊力過(guò)大，則會(huì)對(duì)機(jī)車和司乘人員造成傷害。第二種是在緩沖器尾部裝有變形吸能元件，利用緩沖器和變形吸能元件來(lái)吸能，這種方式由于受車鉤鉤肩與沖擊座距離的限制，要么是設(shè)計(jì)的變形吸能元件的吸能量有限、要么是變形吸能元件不能發(fā)揮其全部作用；第三種是在車體前端的車鉤上部裝有沖擊座，在過(guò)載時(shí)希望進(jìn)行一定的保護(hù)，但這種方式由于變形觸發(fā)力設(shè)計(jì)不合理，要么起不到保護(hù)變形作用、要么作用極其有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的重載機(jī)車保護(hù)裝置難以起到保護(hù)作用的不足，本發(fā)明旨在提供一種重載機(jī)車保護(hù)裝置及保護(hù)方法，該保護(hù)裝置及保護(hù)方法將緩沖器、變形吸能元件、沖擊座吸能元件按一定的設(shè)計(jì)順序，將三者組合在一起，在機(jī)車正常運(yùn)行和受到異常碰撞、沖擊時(shí)，依順序起作用，既能最大限度的節(jié)約運(yùn)用成本，又能最大限度的起到保護(hù)作用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種重載機(jī)車保護(hù)裝置，包括裝在車鉤箱里的鉤尾框、車鉤、從板、緩沖器、變形吸能元件以及在車鉤箱外部的沖擊座吸能元件；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述車鉤與鉤尾框通過(guò)鉤銷連接，所述沖擊座吸能元件固定在牽引梁上(可方便拆卸更換)，所述緩沖器裝在鉤尾框內(nèi)，從板裝在車鉤尾部與緩沖器之間，所述變形吸能元件固定在車鉤箱內(nèi)的尾部并與緩沖器接觸；所述沖擊座吸能元件與車鉤的鉤肩之間的距離L為緩沖器的最大行程LI加20mnT30mm ；所述沖擊座吸能元件與車鉤的鉤肩之間的距離L為緩沖器的最大行程LI加20mm-30mm ;所述變形吸能元件塑性變形的最大長(zhǎng)度L2為沖擊座吸能元件塑性變形的長(zhǎng)度加 20mm 30mm ；
所述緩沖器的最大阻抗力不大于車體能承受的最大壓縮載荷F ;所述變形吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2的取值范圍為1.0F〈 F2〈l.1F，所述沖擊座吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F3的取值范圍為500KN 800KN，且F2 +F3〈l.28F。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種利用上述的重載機(jī)車保護(hù)裝置對(duì)重載機(jī)車進(jìn)行保護(hù)的方法:
O當(dāng)機(jī)車正常運(yùn)行、連掛、制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的沖擊能量?jī)H由緩沖器吸收；
2)當(dāng)機(jī)車受到非正常運(yùn)用的碰撞沖擊，且其能量小于緩沖器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態(tài) 觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，采用兩級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置保護(hù)機(jī)車:
第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器組成，當(dāng)沖擊碰撞能量小于緩沖器的能量時(shí)，第一級(jí)防碰撞沖擊啟動(dòng)，吸能元件為緩沖器；
第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件組成，當(dāng)沖擊碰撞能量大于緩沖器的能量但小于緩沖器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，此時(shí)變形吸能元件部分發(fā)生塑性變形吸收能量;
3)當(dāng)機(jī)車受到非正常運(yùn)用的碰撞沖擊，且其能量大于緩沖器的能量與變形吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，采用三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置保護(hù)機(jī)車:
第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器組成，吸能元件為緩沖器；第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件組成，此時(shí)變形吸能元件部分發(fā)生塑性變形吸收能量；
第三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件、沖擊座吸能元件組成，此時(shí)變形吸能元件剩余的未變形的部分和沖擊座吸能元件共同發(fā)生塑性變形吸收能量。藉由上述結(jié)構(gòu)和方法， 本發(fā)明將緩沖器、變形吸能元件、沖擊座吸能元件按一定的設(shè)計(jì)方法，將三者組合在一起，在機(jī)車正常運(yùn)行和異常碰撞、沖擊時(shí)，依順序起作用，形成三級(jí)保護(hù)。本發(fā)明的具體保護(hù)方法為:
以車體能承受的最大壓縮載荷F為基準(zhǔn)，選擇緩沖器的最大阻抗力不大于F。變形吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2的取值范圍為1.0F〈 F2<1.1F，沖擊座吸能元件塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F3的取值范圍為500KN 800KN，F(xiàn)2 +F3〈l.28F ;沖擊座吸能元件端面距鉤肩的距離L等于緩沖器的最大行程LI+ (20mnT30mm);變形吸能元件塑性變形的最大長(zhǎng)度L2等于(20mnT30mm)+沖擊座吸能元件塑性變形的長(zhǎng)度。在正常運(yùn)行、連掛、制動(dòng)情況下，所產(chǎn)生的能量由緩沖器吸收；在非正常運(yùn)行，發(fā)生小事故時(shí)，采用第二級(jí)保護(hù)；發(fā)生較大事故時(shí)，則采用第三級(jí)保護(hù)。當(dāng)機(jī)車正常運(yùn)行、連掛、制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的沖擊能量由緩沖器吸收。變形吸能元件、沖擊座吸能元件不起變形吸能作用。當(dāng)機(jī)車受到較小的異常碰撞沖擊時(shí)，則采用兩級(jí)防碰撞沖擊保護(hù):
當(dāng)沖擊或碰撞能量小于緩沖器的能量時(shí)，第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器組成，吸能元件為緩沖器。當(dāng)沖擊或碰撞能量大于緩沖器的能量、且小于緩沖器的能量+ F2X (20 30mm) X0.85 (動(dòng)態(tài)系數(shù))時(shí)，第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件組成，此時(shí)變形吸能元件的薄壁圓筒部分發(fā)生塑性變形吸收能量。當(dāng)機(jī)車受到的沖擊或碰撞能量大于緩沖器的能量+ F2X (20 30mm)X0.85 (動(dòng)態(tài)系數(shù))時(shí)，則采用三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù):
第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器組成，吸能元件為緩沖器。第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件組成，此時(shí)變形吸能元件的薄壁圓筒部分發(fā)生塑性變形吸收能量。如圖2所示，第三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤、鉤尾框、從板、緩沖器、變形吸能元件、沖擊座吸能元件組成，此時(shí)剩余的未變形吸能元件的薄壁圓筒部分和沖擊座吸能元件共同發(fā)生塑性變形吸收能量。此時(shí)重載機(jī)車保護(hù)裝置吸收的能量為正常時(shí)吸收能量的6 7倍，而損壞的吸能元件都是易被更換的部件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
I)當(dāng)機(jī)車受到較大的異常沖擊時(shí)，采用三級(jí)保護(hù)時(shí)，吸收能量大，能夠更好的保護(hù)列車和司乘人員的安全。2)本發(fā)明的變形吸能元件、沖擊座吸能元件與車體的螺栓安裝方式，更換方便，成本低。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。


圖1是現(xiàn)有的重載機(jī)車消能保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖。在圖中
1-車鉤；2_從板；3_鉤尾框；4_緩沖器；5_沖擊座吸能元件；6_變形吸能元件。
具體實(shí)施例方式一種重載機(jī)車保護(hù)裝 置，如圖2所示，包括裝在鉤尾框3上的車鉤1，該車鉤I的尾部固定連接有從板2 ;所述車鉤I上裝有沖擊座吸能元件5，所述從板2上固定連接有裝在鉤尾框3內(nèi)的緩沖器4，所述緩沖器4的尾部固定連接有變形吸能元件6，整個(gè)重載機(jī)車車體能承受的最大壓縮載荷F為3000kN ;緩沖器4的容量為100kJ，最大行程LI為73mm，最大阻抗力為2500kN ;變形吸能元件6塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2為3050kN，最大變形距離L2為180mm，最小動(dòng)態(tài)能量吸收量為450kJ ;沖擊座吸能元件5塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F3為750kN,最大變形距離為151mm。當(dāng)列車的沖擊、碰撞力不大于3050kN時(shí)，緩沖器4通過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸收沖擊、碰
撞能量。當(dāng)列車的沖擊、碰撞力大于3050kN時(shí)，第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)啟動(dòng)，緩沖器4吸收(存儲(chǔ)，不是消耗)122kJ，緩沖器4被壓死，變成剛形體；接著第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)啟動(dòng)，變形吸能元件6開(kāi)始發(fā)生塑性變形，變形長(zhǎng)度為29mm時(shí)，變形吸能元件6吸收約81kJ，系統(tǒng)共吸收203kJ的能量；當(dāng)列車的沖擊、碰撞沒(méi)有被完全吸收掉時(shí)，第三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)啟動(dòng)，沖擊座吸能元件5和變形吸能元件6均發(fā)生塑性變形，到最終塑性變形結(jié)束時(shí)，沖擊座吸能元件5吸能為90kJ，系統(tǒng)共吸能665kJ。上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種重載機(jī)車保護(hù)裝置，包括裝在車鉤箱里的鉤尾框(3)、車鉤(I)、從板(2)、緩沖器(4)、變形吸能元件(6)以及在車鉤箱外部的沖擊座吸能元件(5);其特征在于，所述車鉤(I)與鉤尾框(3)通過(guò)鉤銷連接，所述沖擊座吸能元件(5)固定在牽引梁上，所述緩沖器(4)裝在鉤尾框(3)內(nèi)，從板(2)裝在車鉤(I)尾部與緩沖器(4)之間，所述變形吸能元件(6)固定在車鉤箱內(nèi)的尾部并與緩沖器(4)接觸；所述沖擊座吸能元件(5)與車鉤(I)的鉤肩之間的距離L為緩沖器(4)的最大行程LI加20mnT30mm ； 所述變形吸能元件(6)塑性變形的最大長(zhǎng)度L2為沖擊座吸能元件(5)塑性變形的長(zhǎng)度加 20mm 30mm ； 所述緩沖器(4)的最大阻抗力不大于車體能承受的最大壓縮載荷F ;所述變形吸能元件(6)塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2的取值范圍為L(zhǎng) 0F〈 F2<1.1F，所述沖擊座吸能元件(5)塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F3的取值范圍為500KN 800KN，且F2 +F3〈l.28F。
2.一種利用權(quán)利要求1所述的重載機(jī)車保護(hù)裝置對(duì)重載機(jī)車進(jìn)行保護(hù)的方法，其特征在于: O當(dāng)機(jī)車正常運(yùn)行、連掛、制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的沖擊能量?jī)H由緩沖器(4)吸收； 2)當(dāng)機(jī)車受到非正常運(yùn)用的碰撞沖擊，且其能量小于緩沖器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，采用兩級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置保護(hù)機(jī)車: 第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩沖器(4)組成，當(dāng)沖擊碰撞能量小于緩沖器的能量時(shí)，第一級(jí)防碰撞沖擊啟動(dòng)，吸能元件為緩沖器(4)； 第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩沖器(4)、變形吸能元件(6)組成，當(dāng)沖擊碰撞能量·大于緩沖器的能量但小于緩沖器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，此時(shí)變形吸能元件(6)部分發(fā)生塑性變形吸收能量； 3)當(dāng)機(jī)車受到非正常運(yùn)用的碰撞沖擊，且其能量大于緩沖器的能量與變形吸能元件(6)塑性變形的靜態(tài)觸發(fā)力F2X (20 30mm) X動(dòng)態(tài)系數(shù)0.85之和時(shí)，采用三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置保護(hù)機(jī)車: 第一級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩沖器(4)組成，吸能元件為緩沖器； 第二級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩沖器(4)、變形吸能元件(6)組成，此時(shí)變形吸能元件部分發(fā)生塑性變形吸收能量； 第三級(jí)防碰撞沖擊保護(hù)裝置由車鉤(I)、鉤尾框(3)、從板(2)、緩沖器(4)、變形吸能元件(6)、沖擊座吸能元件(5)組成，此時(shí)變形吸能元件(6)剩余的未變形的部分和沖擊座吸能元件(5)共同發(fā)生塑性變形吸收能量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重載機(jī)車保護(hù)裝置及保護(hù)方法。為了解決現(xiàn)有的重載機(jī)車保護(hù)裝置難以起到保護(hù)作用的問(wèn)題，所述重載機(jī)車保護(hù)裝置包括車鉤、從板、緩沖器、沖擊座、變形吸能元件。本發(fā)明的保護(hù)裝置及保護(hù)方法將緩沖器、變形吸能元件、沖擊座吸能元件按一定的設(shè)計(jì)順序，將三者組合在一起，在機(jī)車正常運(yùn)行和受到異常碰撞、沖擊時(shí)，依順序起作用，既能最大限度的節(jié)約運(yùn)用成本，又能最大限度的起到保護(hù)作用。
文檔編號(hào)B61G9/04GK103241262SQ201310202529
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者閔陽(yáng)春, 楊小榮 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車有限公司