CN111322344A - 一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液压缓冲装置领域，具体公开了一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，所述的缓冲装置包括安装基座，所述安装基座的顶部设置有液压缸，所述液压缸内套设有活塞筒，所述液压缸内沿轴心轴向设置有卸荷锥，所述液压缸内设置有支撑，所述支撑的中部设置有节流孔，所述节流孔套设在卸荷锥上且之间存在溢流间隙，所述活塞筒的底部与支撑连接。本发明的优点是液压缓冲装置的缓冲过程较平稳，避免了传统缓冲装置在缓冲起点和终点存在的加速度突变，导致液压缸结构损坏。
Description
技术领域
本发明涉及液压缓冲装置领域，特别是一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置。
背景技术
导向跌落试验是试验过程中需要对试验产品在碰靶前进行姿态控制，以确保产品最终碰靶姿态满足试验要求。变节流式液压缓冲装置是跌落试验***一重要组成部分，其作用是对导向钢架进行缓冲，以确保其结构完好，并能重复使用。传统的变节流式液压缓冲装置主要用于液压缸内对运动活塞的缓冲，结构原理如图1和图2所示，安装在液压缸底部，缓冲行程短，缓冲能量小，不适用于跌落试验中长行程、大冲量物体的缓冲。同时，传统的变节流缓冲装置为等减速缓冲无速度突变，即无硬冲击存在，但在缓冲起点和终点都存在加速度突变，如图3所示，即存在软冲击问题，容易造成液压缸结构损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，在导向跌落试验中，通过设置缓冲***来吸收导向钢架所产生的冲击动能，确保导向钢架和液压缓冲装置本身结构完好，并能重复使用。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，所述的缓冲装置包括安装基座，所述安装基座的顶部设置有液压缸，所述液压缸内套设有活塞筒，所述液压缸内沿轴心轴向设置有卸荷锥，所述液压缸内设置有支撑，所述支撑的中部设置有节流孔，所述节流孔套设在卸荷锥上且之间存在溢流间隙，所述活塞筒的底部与支撑连接。
具体的，所述卸荷锥的顶部设置有支撑座，所述支撑座上设置有凸台，所述支撑座上阵列设置有溢流孔，所述凸台上套设有复位弹簧，所述的活塞筒的顶部设置有封盖，所述封盖的底部设置有圆柱台，所述复位弹簧的一端套设在所述圆柱台上。
具体的，所述封盖的顶部设置有牺牲体。
具体的，所述活塞筒的上端周向阵列设置有多个喷孔，所述的液压缸的底部设置有连通液压缸内部的阀门。
具体的，所述活塞筒的下端设置有至少两个环形限位凸台，环形限位凸台上设置有环形密封槽，所述环形密封槽内设置有密封胶圈实现活塞筒与液压缸的密封，所述液压缸的顶部设置有限位盖用于限制活塞筒的移动极限位置。
具体的，所述卸荷锥外形为抛物线曲面结构。
具体的，所述安装基座的底部设置有第一导向绳连接柱，所述安装基座、液压缸底部、卸荷锥、支撑座、封盖和牺牲体上均设置有中心孔，第一导向绳连接柱上连接有导向绳，所述导向绳另一端依次穿过安装基座、液压缸、卸荷锥、支撑座和封盖上设置的中心孔连接在跌落架连接。
本发明具有以下优点：
1、由于本发明采用了渐变节流式缓冲装置，其工作原理是随着行程的变化，使节流孔的面积由大到小按一定规律变化：开始冲击时，缓冲速度较大，匹配较大的节流孔面积；缓冲将结束时，速度较低，匹配较小的节流孔面积，从而使缓冲力和缓冲速度的变化量大致保持不变。流过节流孔的流量是由冲击运动体的质量和速度确定的，大部分冲击能在液体流过节流孔时变成热量，使缓冲介质水加温，然后逸散于空气中。
2、本渐变节流式液压缓冲装置顶部安装了蜂窝铝或泡沫铝结构，以削减试验时导向钢架与液压缓冲装置接触瞬间的冲击峰值同时加大冲击作用时间，减小了两者之间的相互冲击，延长了部件和液压缓冲装置的使用寿命。
3、本渐变节流式液压缓冲装置的卸荷锥即缓冲头采用了近似抛物线曲面形状的圆锥曲面，结构简单，容易加工，而且能使缓冲腔内的压力变化甚小，缓冲过程较平稳，避免了传统缓冲装置在缓冲起点和终点存在的加速度突变，导致液压缸结构损坏。
4、本渐变节流式液压缓冲装置的活塞筒上部开设了大量小孔，装置工作时，通过喷孔喷射水流，带走冲击动能，减小了缓冲介质对活塞筒内壁的冲击，同时，提高了缓冲效率。
附图说明
图1 为传统的缝隙节流原理示意图；
图2 为传统的小孔节流原理示意图；
图3 为传统节流缓冲装置缓冲过程速度、加速度曲线；
图4 为本发明的结构示意图；
图5 为图4中A处的放大结构示意图；
图6 为缓冲装置45m跌落时的缓冲力-位移曲线；
图中：1-安装基座，2-液压缸，3-活塞筒，4-卸荷锥，5-支撑，6-节流孔，7-支撑座，8-复位弹簧，9-限位盖，10-溢流孔，11-环形限位凸台，12-牺牲体，13-喷孔，14-封盖，15-导向绳连接柱，16-阀门，17-导向绳。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图4～6所示，一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，所述的缓冲装置包括安装基座1，所述安装基座1的顶部设置有液压缸2，所述液压缸2内套设有活塞筒3，所述液压缸2内沿轴心轴向设置有卸荷锥4，所述液压缸2内设置有支撑5，所述支撑5的中部设置有节流孔6，所述节流孔6套设在卸荷锥4上且之间存在溢流间隙，所述活塞筒3的底部与支撑5连接。本实施例的缓冲装置用于高度超过九米的跌落实验，用于给跌落实验的部件提供缓冲，部件在从20米左右高度下落到与缓冲装置接触的高度时，其重量大且速度快，需要具有很强缓冲能力的机构才能达到缓冲的作用，本方案优选采用液压缓冲的方式来进行缓冲，实验前在液压缸2内盛装缓冲介质，卸荷锥4的底部固定在液压缸2的底部，卸荷锥4外形采用了抛物线曲面结构，其上端的直径小于下端的直径，支撑5的侧壁是与液压缸2内侧壁紧密接触的，卸荷锥4的上端穿过支撑5中部开设的节流孔6，在部件落下与缓冲装置接触向下压活塞筒3时，活塞筒3将力传递给支撑5，进而使支撑5下压，在支撑5下压时，由于节流孔6与卸荷锥4之间存在供缓冲介质溢出的间隙，所以缓冲介质在支撑5下压时会通过节流孔6被挤入活塞筒3内，达到缓冲的目的，活塞筒3与部件一起在缓冲装置的作用下继续下落直至速度减为零，由于缓冲装置的卸荷锥4采用了抛物线曲面结构，其为渐变节流式缓冲结构，其优点是在整个缓冲过程中缓冲腔内的压力p近似不变，使得活塞筒3及部件在缓冲过程的运动近似于匀减速运动，其速度变化和能量的消耗较均匀，减少了两者之间的相互冲击，使缓冲过程平稳，避免了传统缓冲装置在缓冲起点和终点存在的加速度突变，导致液压缸结构损坏，由于本发明采用了渐变节流式缓冲装置，其工作原理是随着行程的变化，使节流孔6的面积由大到小按一定规律变化：开始冲击时，缓冲速度较大，匹配较大的节流孔6面积；缓冲将结束时，速度较低，匹配较小的节流孔6面积，从而使缓冲力和缓冲速度的变化量大致保持不变，流过节流孔6的流量是由冲击运动体的质量和速度确定的，大部分冲击能在液体流过节流孔6时变成热量，使缓冲介质水加温，然后逸散于空气中，其缓冲过程缓冲力随位移变化如图6所示；传统的变节流式液压缓冲装置主要用于液压缸内对运动活塞的缓冲，结构原理如图1和2所示，安装在液压缸2底部，缓冲行程短，缓冲能量小，不适用于跌落试验中长行程、大冲量物体的缓冲，同时，传统的变节流缓冲装置为等减速缓冲无速度突变，即无硬冲击存在，但在缓冲起点和终点都存在加速度突变，如图3所示，即存在软冲击问题，容易造成液压缸结构损坏。
进一步的，所述卸荷锥4的顶部设置有支撑座7，所述支撑座7上设置有凸台，所述支撑座7上阵列设置有溢流孔10，所述凸台上套设有复位弹簧8，所述的活塞筒3的顶部设置有封盖14，封盖14通过螺栓固定在活塞筒3上，所述封盖14的底部设置有圆柱台，所述复位弹簧8的一端套设在所述圆柱台上，支撑座7设置在卸荷锥4的顶部，在活塞筒3下压的过程中卸荷锥4是保持静止状态的，所以支撑座7也是保持静止装置，而复位弹簧8设置在封盖14与支撑座7之间，在活塞筒3下压的过程中会使复位弹簧8压缩，达到一定的缓冲效果，其主要用于活塞筒3的复位，在试验完成后将部件脱离缓冲装置时，活塞筒3可以在复位弹簧8的作用下自动复位，为下次的实验做准备。
进一步的，所述封盖14的顶部设置有牺牲体12，牺牲体12采用橡胶块或泡沫铝结构，用于削减试验时部件与缓冲装置接触瞬间的瞬间冲击，减小了两者之间的相互冲击，延长了部件和缓冲装置的使用寿命，而且采用泡沫铝不会引起部件的反弹。
进一步的，所述活塞筒3的上端周向阵列设置有多个喷孔13，在活塞筒3下压过程中液压缸2缸体内的缓冲介质通过节流孔6被挤入活塞筒3内部后并从活塞筒3壁上的大量喷孔13喷射出，带走冲击动能，减小了缓冲介质对活塞筒3内壁的冲击，同时，提高了缓冲效率。
进一步的，所述的液压缸2的底部设置有连通液压缸2内部的阀门16，阀门16包括进水阀和出水阀，试验前，首先关闭出水阀，然后通过进水阀向液压缸2内注缓冲介质，缓冲介质可以是水，直至水从液压缸2上部溢出，关闭进水阀，缓冲介质采用自来水，降低了装置运动部位的密封性要求，简化了密封结构，节约了研制和使用成本，同时还减少了对环境的污染。
进一步的，所述活塞筒3的下端设置有至少两个环形限位凸台11，环形限位凸台11上设置有环形密封槽，所述环形密封槽内设置有密封胶圈实现活塞筒3与液压缸2的密封，所述液压缸2的顶部设置有限位盖9用于限制活塞筒3的移动极限位置。
进一步的，所述卸荷锥4外形为抛物线曲面结构。
进一步的，所述安装基座1的底部设置有导向绳连接柱15，所述安装基座1、液压缸2底部、卸荷锥4、支撑座7、封盖14和牺牲体12上均设置有中心孔，导向绳连接柱15上连接有导向绳17，所述导向绳17另一端依次穿过安装基座1、液压缸2、卸荷锥4、支撑座7和封盖14上设置的中心孔连接在跌落架上，通过上述的方案将导向绳17固定在缓冲装置上，其工作不会受部件与缓冲装置接触缓冲的影响。
本发明的工作过程如下：试验前，首先关闭出水阀，然后通过进水阀向液压缸2内注水，直至水从液压缸2上部溢出，关闭进水阀。同时，注水过程在水的作用下，活塞筒3向上运动至顶部，此时液压缓冲装置处于工作状态。试验时，部件带着试验产品从试验初始高度沿着导向绳17下滑，当下落到低高度时，在自动控制***的控制下，部件与试验产品分离后继续下落直至与缓冲装置作用。作用的初始阶段，牺牲体12变形吸能，削减了部件与缓冲装置碰撞冲击的峰值并同时加大冲击作用持续时间；作用的后阶段，活塞筒3与部件一起在缓冲装置的作用下继续下落直至速度减为零，下落过程液压缸2缸体内的水通过节流孔6被挤入活塞筒3内部后并从活塞筒3上的大量喷孔13喷射出。由于该液压缓冲装置采用了渐变节流式缓冲结构，其特点是在整个缓冲过程中缓冲腔内的压力p近似不变，使得活塞筒及导向钢架在缓冲过程的运动近似于匀减速运动，其速度变化和能量的消耗较均匀，减少了两者之间的相互冲击，使缓冲过程平稳，如图5展示的缓冲过程缓冲力随位移变化计算结果，其前期保持匀速的状态下落，图中采用的实验条件是部件重量：2100kg、缓冲装置高度：5m、部件下落有效高度，距离牺牲体上表面：45m。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述的缓冲装置包括安装基座（1），所述安装基座（1）的顶部设置有液压缸（2），所述液压缸（2）内套设有活塞筒（3），所述液压缸（2）内沿轴心轴向设置有卸荷锥（4），所述液压缸（2）内设置有支撑（5），所述支撑（5）的中部设置有节流孔（6），所述节流孔（6）套设在卸荷锥（4）上且之间存在溢流间隙，所述活塞筒（3）的底部与支撑（5）连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述卸荷锥（4）的顶部设置有支撑座（7），所述支撑座（7）上设置有凸台，所述支撑座（7）上阵列设置有溢流孔（10），所述凸台上套设有复位弹簧（8），所述的活塞筒（3）的顶部设置有封盖（14），所述封盖（14）的底部设置有圆柱台，所述复位弹簧（8）的一端套设在所述圆柱台上。
3.根据权利要求2所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述封盖（14）的顶部设置有牺牲体（12）。
4.根据权利要求2所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述活塞筒（3）的上端周向阵列设置有多个喷孔（13）。
5.根据权利要求2所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述的液压缸（2）的底部设置有连通液压缸（2）内部的阀门（16）。
6.根据权利要求2所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述活塞筒（3）的下端设置有至少两个环形限位凸台（11），环形限位凸台（11）上设置有环形密封槽，所述环形密封槽内设置有密封胶圈实现活塞筒（3）与液压缸（2）的密封，所述液压缸（2）的顶部设置有限位盖（9）用于限制活塞筒（3）的移动极限位置。
7.根据权利要求2所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述卸荷锥（4）外形为抛物线曲面结构。
8.根据权利要求3所述的一种适用于导向跌落试验的渐变节流式缓冲装置，其特征在于：所述安装基座（1）的底部设置有导向绳连接柱（15），所述安装基座（1）、液压缸（2）底部、卸荷锥（4）、支撑座（7）、封盖（14）和牺牲体（12）上均设置有中心孔，导向绳连接柱（15）上连接有导向绳（17），所述导向绳（17）另一端依次穿过安装基座（1）、液压缸（2）、卸荷锥（4）、支撑座（7）和封盖（14）上设置的中心孔连接在跌落架上。
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