本實用新型屬于吸能裝置技術領域，尤其涉及一種用于交通工具的防爬吸能裝置。

背景技術：

近年來，隨著交通工具尤其是鐵路車輛的快速發(fā)展，列車的行駛速度大大增加，盡管采用了許多主動措施，但仍不能完全杜絕列車碰撞事故的發(fā)生，因此被動安全裝置對提高列車的被動安全性具有重要意義。列車端部的吸能裝置是列車被動安全裝置的重要組成部分之一，吸能裝置的作用機理是通過發(fā)生有效可控的塑性變形來有效吸收列車發(fā)生碰撞時的沖擊動能，從而提升乘車安全性。同時在吸能裝置前端還安裝有用于防止列車碰撞時吸能裝置發(fā)生垂向偏移的防爬器，從而降低了發(fā)生爬車和傾覆的風險。

目前在國內列車上安裝的防爬吸能裝置大部分僅包含防爬齒板和吸能管兩種結構，這種裝置結構簡單、易于生產和維護，但是并沒有具備抵抗較強垂向彎矩的單獨結構，一旦車輛以較高的動能發(fā)生碰撞，極易導致吸能管垂向屈曲失穩(wěn)，從而大大影響吸能管的潰縮吸能效果，最終會導致車廂發(fā)生爬壓毀壞等嚴重后果。為了提高整體抗彎能力，上述類型的裝置只能依靠增加吸能管的厚度或者材料強度來實現(xiàn)，但是這會顯著增加生產成本和結構重量。因此，如何合理設置和改進防爬吸能結構以提高裝置的整體抗彎能力和吸能效果成為目前軌道交通被動安全領域的一項重要課題。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種在車輛以較大動能發(fā)生沖擊碰撞時依然具備較好抗彎能力且吸能效果穩(wěn)定的防爬吸能裝置，以解決軌道車輛被動安全領域中傳統(tǒng)防爬吸能裝置垂向抗彎能力不足、吸能容量小的問題。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種用于交通工具的防爬吸能裝置，包括與交通工具頭部和/或尾部連接的后擋板及表面設有防爬齒的防爬齒板，后擋板與防爬齒板之間設有吸能管，其特征在于：還包括設于吸能管上部和/或下部的導向裝置；所述導向裝置包括導向桿和設于后擋板上的與吸能管垂直的導軌，所述導向桿一端與防爬齒板連接并可轉動，另一端可沿所述導軌滑動；所述導向桿包括交叉設置的第一導向桿和第二導向桿，所述第一導向桿和第二導向桿之間的夾角≥90°；所述導軌的長度≥所述導向桿的長度。

在本裝置中，第一導向桿和第二導向桿之間的夾角變化范圍為90°-180°，由于導軌長度的限制，導向桿的長度應小于導軌的長度，這樣可以保證當吸能管被完全壓潰時，第一導向桿和第二導向桿之間的夾角正好為180°。防爬齒板和導軌限制了導向桿的運動自由度，使得其只能在平面內做伸縮旋轉運動，當列車發(fā)生碰撞時，防爬齒板將縱向撞擊力傳遞給導向桿并推動其在導軌內進行滑動，同時防爬齒板推動中間的吸能管進行軸向潰縮吸收沖擊能量，撞擊動能的大部分能量將通過吸能管的塑性疊縮變形而耗散掉，有效保護了車體端部結構和車內乘客。本裝置在設計時將導向裝置放在了防爬齒板與后擋板之間，沒有占用后擋板后面的空間，節(jié)省了車輛底部寶貴的設計空間。由于本裝置中導向桿和導軌的作用僅是阻止車輛爬升，并不會產生塑性變形，因此在上述結構完好的情況下，整個裝置只需更換一定數(shù)量的吸能管即可再次投入使用，亦可按需靈活增加或減少吸能管的數(shù)量，提高了裝置的可重復利用率，大大減少了材料不必要的浪費。本裝置結構簡單，易于生產和維護。導向桿和導軌應為可有效抗彎的鋼材，優(yōu)選為Q345鋼材、Q390鋼材和Q420鋼材中的任意一種。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述吸能管包括由內而外依次設置的第一金屬層、吸能材料層和第二金屬層；吸能管具有中空的結構，可以最大程度地降低吸能管的重量；設置內外金屬層的好處是可以使內外金屬層在軸向壓縮過程中同步發(fā)生疊縮變形，其產生的疊縮鉸將進一步壓縮夾層內的吸能材料層，與單層金屬管填充吸能材料的吸能管相比的最大的優(yōu)點就是可以做到在大大節(jié)省吸能管制作材料和重量的前提下盡可能提高其吸能效果。所述吸能管呈柱形，所述柱形可為圓柱形或棱柱形，所述棱柱形可為四棱柱、五棱柱或六棱柱。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述吸能管的至少一端設有誘導孔。誘導孔能使吸能管能產生更多的疊縮鉸以提升吸能管的吸能效果，能大大減小撞擊力峰值并使得撞擊過程更平穩(wěn)。優(yōu)選為沿吸能管的中心軸呈對稱分布地設置所述誘導孔。所述誘導孔優(yōu)選為圓形誘導孔。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述吸能材料層包括至少兩層吸能材料；每一層吸能材料為多孔金屬材料；所述第一金屬層和/或第二金屬層包括至少兩層金屬材料。吸能材料可以是泡沫鋁、蜂窩鋁等容易壓縮的材料，如果選用蜂窩鋁作為吸能材料，蜂窩鋁的孔隙方向應該優(yōu)選為與吸能管的管口方向保持一致以獲得較好的吸能效果。通過將第一金屬層、第二金屬層、吸能材料層設計為多層結構，能有效提高單個吸能管的吸能效果。為了使得第一金屬層和第二金屬層在壓潰時能有相似的力學特性，應盡量為這兩種結構選用相同的金屬材料。第一金屬層、第二金屬層、吸能材料層可以采用粘接或其它方式緊密連接。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述導向桿采用鉸接螺栓與防爬齒板連接。鉸接螺栓是抗彎的主要部件，優(yōu)選采用低碳合金鋼或中碳鋼制成的高強度螺栓，性能等級優(yōu)選為8.8級以上，其中，性能等級由兩部分數(shù)字組成，分別表示螺栓材料的公稱抗拉強度值和屈強比值。例如，性能等級為8.8級表示：螺栓材料的公稱抗拉強度達800MPa級、屈強比值為0.8、公稱屈服強度達640MPa級(800×0.8)。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述第一導向桿和第二導向桿分別與防爬齒板的左右端部連接，此時，導向桿沿導軌滑動的距離更長，防爬效果更好。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述第一導向桿與導軌之間設有第一滑塊；所述第二導向桿與導軌之間設有第二滑塊。如果列車在撞擊過程中有垂向爬升的趨勢，本裝置中的導軌將卡住滑塊，使其垂向運動受到限制，從而有效阻止了車輛的爬壓。基于同樣的理由，第一滑塊和第二滑塊也優(yōu)選采用Q345鋼材、Q390鋼材和Q420鋼材。為了防止第一導向桿和第二導向桿因高度差而滑動受限，可以使第一導向桿在第一滑塊上的鉸接位置高于第二導向桿在第二滑塊上的鉸接位置。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述第一導向桿與第一滑塊鉸接；所述第二導向桿與第二滑塊鉸接。此時，第一連接桿和第二連接桿會進一步限制導向桿的垂向運動，從而有效阻止了車體爬升。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，在所述導軌上設有限制第一導向桿與第二導向桿相向運動的攔截結構，可有效防止碰撞初始階段防爬齒板的橫向偏移。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述導向桿的端部形狀為半圓形，此時導向桿在壓縮過程中能夠更高效地伸縮轉動。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述第一滑塊與導軌之間和/或第二滑塊與導軌之間設有潤滑劑和/或滾珠。優(yōu)選地，第一滑塊和/或第二滑塊與導軌的每個接觸面上分別設有一個球形滾珠，滾珠可以確保碰撞時導向桿能沿著導軌快速滑動。

作為上述一種用于交通工具的防爬吸能裝置的進一步改進，所述導軌上設有橫截面為“C”形或“H”形的條形槽?？筛鶕?jù)導軌的形狀來設計導向桿的端部形狀。

附圖說明

圖1為實施例1的防爬吸能裝置的結構示意圖。

圖2為實施例1的導向裝置的結構示意圖。

圖3為實施例1-3的吸能管的結構示意圖。

圖4為實施例2的防爬吸能裝置的側視圖。

圖5為實施例3的導向裝置的結構示意圖。

圖6為實施例4的攔截結構的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1-2所示的一種用于交通工具的防爬吸能裝置，包括與交通工具頭部和尾部連接的后擋板1及表面設有防爬齒21的防爬齒板2，后擋板1與防爬齒板2之間設有吸能管3，在吸能管3的上部設有導向裝置，所述導向裝置包括導向桿6和設于后擋板1上的與吸能管3垂直的導軌5，所述導軌5上設有橫截面為“C”形的條形槽52，所述導向桿6包括交叉設置的第一導向桿61和第二導向桿62，所述第一導向桿61一端采用鉸接螺栓8與防爬齒板2左端連接，另一端與第一滑塊71鉸接，所述第一滑塊71可沿所述條形槽52滑動；所述第二導向桿62一端采用鉸接螺栓8與防爬齒板2右端連接，另一端與第二滑塊72鉸接，所述第二滑塊72可沿所述條形槽52滑動；所述第一導向桿61和第二導向桿62之間的夾角≥90°；所述導軌5的長度等于所述導向桿6的長度。第一導向桿61在第一滑塊71上的鉸接位置高于第二導向桿62在第二滑塊72上的鉸接位置。所述第一滑塊71與條形槽52的每個接觸面及第二滑塊72與條形槽52的每個接觸面中放置有球形滾珠9。所述導向桿6、導軌5、第一滑塊71、第二滑塊72采用Q390鋼材，鉸接螺栓8采用性能等級為8.8級的高強度螺栓。

如圖3所示，所述吸能管3為四棱柱形，其橫截面為方形；所述吸能管3包括由內而外依次設置的第一金屬層31、吸能材料層32和第二金屬層33，所述吸能材料層32包括兩層吸能材料，每一層吸能材料為蜂窩鋁，蜂窩鋁的孔隙方向與吸能管3的管口方向保持一致；所述第一金屬層31和第二金屬層32均包括兩層相同的金屬材料。所述吸能管3的靠近防爬齒板2的一端的每個面上均設有一個圓形誘導孔4。

實施例2

如圖4所示，本實施例的一種用于交通工具的防爬吸能裝置在實施例1的基礎上進一步的在吸能管3的下部也設有導向裝置。

實施例3

如圖5所示，本實施例的一種用于交通工具的防爬吸能裝置與實施例2的區(qū)別在于：所述導軌5上設有橫截面為“H”形的條形槽52。

實施例4

如圖6所示，本實施例的一種用于交通工具的防爬吸能裝置在實施例1的基礎上進一步的在所述導軌5上設有限制第一導向桿61與第二導向桿62相向運動的攔截結構51，可有效防止碰撞初始階段防爬齒板的橫向偏移，所述攔截結構51為擋板。