專利名稱：一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及軌道車輛技術領域，特別涉及機車車輛碰撞吸能與有效釋能的保護裝置。
背景技術：
機車車輛碰撞事故是機車車輛運行中最為嚴重的事故之一。盡管提高機車車輛主動安全防護措施可以降低事故的發生率，但機車車輛的碰撞事故還是不可避免，因此，被動安全防護技術越來越受到研究人員的重視。高速機車車輛采用了被動防護技術來保護旅客生命的安全，減少事故的損失。從技術層面上來講，為了提高車輛的耐撞性，必須使車輛在發生碰撞事故時能按照人為的意志使次要的部位首先產生塑性大變形，而在載客區或設備區僅產生小的彈性變形。為了減少沖擊和二次傷害，在司機室前端一般安裝吸能裝置，使之在發生碰撞事故時可以通過塑性變形吸收巨大的撞擊能量。目前相關的研究側重于薄壁結構吸能特性。發明內容
鑒于現有技術的以上不足，本發明的目的是提供一種基于機車車輛碰撞能量吸收釋放而提高機車車輛的碰撞吸能性能的裝置。
本發明的目的是通過如下手段實現的
一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，由串聯設置的至少兩個以上缸體壓縮氣缸-活塞對與附加氣瓶構成；活塞桿上的多個活塞沿多缸氣缸中心軸線設置，各活塞與相應氣缸構成一對氣缸-活塞機構；所述各活塞上設置有一覆蓋有爆破膜的常閉通孔，覆蓋在不同位置上各活塞上通孔的爆破膜具有遞增的抗壓強度，靠近活塞桿底端的活塞通孔的爆破膜抗壓強度最高；所述附加氣瓶與各氣缸底部附近的缸體側壁氣路相通，氣路上設置有氣閥。
采用本發明裝置將機車車輛的碰撞沖擊破壞過程轉化為壓縮氣體貯能與壓縮氣體爆破釋能的過程，從而有效地保護機車車輛在發生碰撞時所造成的危害，實現了對碰撞沖擊能量的定量轉換與釋放，以克服現有機車車輛的破壞性碰撞，保證機車車輛的安全運營。同時，多級爆破膜破裂后，可重新安裝爆破膜使氣缸、活塞等所構成的碰撞系統再用，屬于非破壞柔性碰撞保護系統。
如下
圖1是應用本發明階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置的結構示意圖。
圖2為圖1中I部局部放大圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
結合圖1和圖2可看出，本發明包括裝置包括氣缸6、氣缸蓋3、活塞桿2，活塞16、20、23裝套在活塞桿2之上，然后整個活塞(包括活塞桿)裝配在氣缸6內，氣缸蓋3與氣缸6之間加設密封片5，并通過固定螺栓4連接。活塞能在氣缸內左右自由滑動。活塞16、 20、23上設有通孔，通孔一側安裝了爆破膜17、19、21，爆破膜周邊與活塞通過壓緊環M和緊固螺栓組件22緊壓于活塞之上。氣缸端部設有緩沖墊14，在一級氣缸、二級氣缸、三級氣缸端部設有緩沖墊18。活塞桿端部設有活塞保護橡膠1，氣缸外側設有三個氣閥，氣閥與預充一定壓力不可燃氣體(如空氣、氮氣等)的附加氣瓶8相連，打開三個氣閥可給氣缸三個氣室充一定壓力的氣體，關閉三個閥門，氣缸三個氣室內氣體不能外逸。閥門9、11為附加氣瓶8的進出氣口。
使用時，整個裝置底部13固定在機車車輛頭部15上，通過氣瓶8的一級進氣閥7、 二級進氣閥10、三級氣閥12為一級氣缸、二級氣缸、三級氣缸充一定壓力的氣體，然后關閉三個氣閥。當碰撞物接觸活塞保護橡膠1時，沖擊力經過緩沖作用在活塞桿2上，活塞桿帶動一級活塞23、二級活塞20、三級活塞16壓縮氣缸內氣體，沖擊能量由此被傳遞到氣體中。 在三個氣缸中，氣缸壓縮區體積縮小，壓力增高；氣缸非壓縮區體積增大，壓力減小，沖擊得以緩和。同時，隨著三個活塞的推進，壓縮區壓力劇增，溫度升高，所設一級活塞23爆破膜 21強度較小，二級較大，三級最大。當壓力達到一級活塞爆破膜21強度極限時，一級爆破膜 21破裂，壓縮氣體沖破爆破膜，壓縮氣體能量被快速釋放到一級氣缸非壓縮區，能量得到部分釋放；當所剩余撞擊能量還較大時，二級活塞20、三級活塞16繼續壓縮第二氣室、第三氣室內氣體，當壓力達到第二級活塞20爆破膜19強度時，二級活塞20爆破膜19破裂，能量被釋放到二級氣缸非壓縮區；當所剩余撞擊能量還較大時將繼續壓縮第三級活塞16，壓力過大時，將通過第三級活塞16上的爆破膜17爆破進行能量釋放，直至活塞與緩沖墊14相碰。 當在一、二、三級壓縮過程中，壓力達不到使爆破膜破裂時，活塞將在氣缸一定位置停止，并隨著機車車輛運動狀況活塞有一定左右位移。
通過上述環節的能量吸收與能量釋放過程，本發明將機車車輛的碰撞沖擊破壞過程轉化為壓縮氣體貯能與壓縮氣體爆破釋能的過程，從而有效地保護機車車輛在發生碰撞時所造成的危害，實現了對碰撞沖擊能量的定量轉換與釋放。同時，多級爆破膜破裂后，可重新安裝爆破膜使氣缸、活塞等所構成的碰撞系統再用。
本發明之方法完全改變了現行通過其它破壞性吸能結構元件所帶來的不可重復使用，而且可在上述三級氣缸的基礎之上，結合機車車輛的結構調整氣缸的級數與活塞爆破膜的強度指標，實現系列能級的碰撞吸能與能量釋放。
本發明的氣體壓縮吸能與爆破釋能的柔性抗撞裝置除用于機車車輛端部外，也可應用于車箱端部的碰撞系統，還可應用于一般道路車輛的碰撞系統。
以上敘述力圖顯示和描述本發明的主要特征、發明實質、基本原理、技術優點以及具體實施方式
，本領域的技術人員將會意識到，這里所述的實施方式是為了幫助讀者理解本發明的原理，在不脫離本發明思想和范圍的前提下，本發明還會有其他各種變化和改進， 應被理解為本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，其特征在于，由串聯設置的至少兩個以上缸體壓縮氣缸-活塞對與附加氣瓶構成；活塞桿上的多個活塞沿多缸氣缸中心軸線設置，各活塞與相應氣缸構成一對氣缸-活塞機構；所述各活塞上設置有一覆蓋有爆破膜的常閉通孔，覆蓋在不同位置上各活塞上通孔的爆破膜具有遞增的抗壓強度，靠近活塞桿底端的活塞通孔的爆破膜抗壓強度最高；所述附加氣瓶與各氣缸底部附近的缸體側壁氣路相通；氣路上設置有氣閥。
2.根據權利要求1所述之一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，其特征在于，所述活塞桿頂端設置有保護橡膠。
3.根據權利要求1所述之一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，其特征在于，所述抗撞裝置由三個缸體壓縮氣缸-活塞對與附加氣瓶構成。
4.根據權利要求1所述之一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，其特征在于，各氣缸底部附近設置有緩沖墊。
全文摘要
本發明公開了一種階躍式多級氣體壓縮吸能機車車輛抗撞裝置，由串聯設置的至少兩個以上缸體壓縮氣缸-活塞對與附加氣瓶構成；活塞桿上的多個活塞沿多缸氣缸中心軸線設置，各活塞與相應氣缸構成一對氣缸-活塞機構；所述各活塞上設置有一覆蓋有爆破膜的常閉通孔，覆蓋在不同位置上各活塞上通孔的爆破膜具有遞增的抗壓強度，靠近活塞桿底端的活塞通孔的爆破膜抗壓強度最高；所述附加氣瓶與各氣缸底部附近的缸體側壁氣路相通。本發明將機車車輛的碰撞沖擊破壞過程轉化為壓縮氣體貯能與壓縮氣體爆破釋能的過程，從而有效地保護機車車輛在發生碰撞時所造成的危害，實現了對碰撞沖擊能量的定量轉換與釋放。
文檔編號B61F19/04GK102501875SQ201110341359
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者張衛華, 柳忠彬, 肖守訥, 陽光武 申請人:西南交通大學