固液雙組元緩沖器制造技術(shù)

一種固液雙組元緩沖器，包含沖擊頭，組合彈簧和可變?nèi)莘e的液流腔，在沖擊頭受到碰撞后，組合彈簧、液流腔會組合吸能，特別對液流腔流量進行機械方式的非線性控制，會大大提高碰撞力的緩解作用。為使沖擊結(jié)束后沖擊頭能夠自動復位循環(huán)，液流腔內(nèi)設(shè)有復位彈簧提供負壓力。本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在實現(xiàn)同樣減沖力的情況下，其零件尺寸小，制造工藝簡單，安裝、維修方便。本發(fā)明專利技術(shù)是一個純機械系統(tǒng)，動作可行、可靠和安全，特別適應在水下的碰撞工程問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及減低碰撞力的一種緩沖機械裝置，特別涉及適用于大載荷碰撞的工作環(huán)境。
技術(shù)介紹
物體運動的速度突然改變會產(chǎn)生慣性力，慣性力在數(shù)值上等于質(zhì)量與加速度的乘積，物體的速度改變率越大或物體的質(zhì)量越大，物體所具有的慣性力就越大。碰撞是一種物理現(xiàn)象，碰撞力是物體慣性力的外在表現(xiàn)。一個簡單的例子，設(shè)二個物體在同一直線上運動，前物體運動速度慢，后物體運動速度快，一定時間二物體發(fā)生接觸碰撞，二物體的運動速度即發(fā)生改變，碰撞力就產(chǎn)生在二物之間，這個力是物體的慣性引起。·碰撞的效果會產(chǎn)生比碰撞物自身重量大出幾十甚至幾千倍的力，因此在工程上或被利用或被防止。例如用錘打夯，就是利用了碰撞。但是，因為操控失誤，火車或汽車追尾，大型船只靠岸，船舷與碼頭的撞擊就是因為產(chǎn)生了過大的力造成設(shè)備破壞和人員傷亡，這是碰撞的不利例證。對不期望的碰撞，需要減少它的碰撞力影響。例如，設(shè)計中的蘇州河防汛閘門是鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，長60m，高9m，寬6m，質(zhì)量約為8，000，000 (N*S2/m)，門的轉(zhuǎn)軸設(shè)在河岸的北側(cè)，門繞門軸開合(術(shù)稱一字門)，其在閉門時會出現(xiàn)碰撞問題。閉門的設(shè)計速度為O. 052 (m/s)，速度雖然小，但因閘門質(zhì)量大，門對門墩框基瞬間的撞擊力是巨大的。為了使撞擊力在墩基安全指標之內(nèi)，必須有合適的緩沖裝置來減緩閉門碰撞力。一般緩沖器的經(jīng)典機械元件常見采用簡單的彈簧零件(固體零件)，主要以彈簧變形達到減沖目的。但是，針對設(shè)計中的蘇州河防汛大型水閘門上的緩沖裝置，如果采用僅單一以彈簧為主的緩沖元件，緩沖裝置的結(jié)構(gòu)尺寸會很大，這不僅使得造價巨高，也帶來制造工藝和安裝的實施難度。對于設(shè)計中的蘇州河防汛大型閘門另外兩個特定要求是閘門關(guān)閉時不能有宏觀泄漏，即要求閘門與門墩基框保持緊密，因此緩沖裝置在門逢內(nèi)不能出現(xiàn)夾雜；其次裝置不得借助電動系統(tǒng)，所以要求必須是純機械的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是采用彈簧(固態(tài)組元)和流體(液態(tài)組元)緩沖雙組元原理設(shè)計的一種緩沖裝置，稱之為“固液雙組元緩沖器”，使之能夠在各種工作環(huán)境下對大載荷碰撞進行緩沖力降低；該裝置尤其可以滿足例如像蘇州河大型防汛閘門的設(shè)計要求，即為純機械構(gòu)造，安裝后，在可伸、縮的沖擊頭設(shè)計下不會形成對門的夾雜，由于是雙組元緩沖，因此在緩解相同碰撞力的工程問題上其結(jié)構(gòu)可以小型緊湊，使用可靠，裝拆維護方便。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是提供一種固液雙組元緩沖器，其是裝設(shè)在碰撞物上的筒體結(jié)構(gòu)；筒體內(nèi)設(shè)有一根可以沿軸向往復運動的空心的緩沖主軸，其通過連接若干零件并與筒體配合，形成實現(xiàn)緩沖機理的以下部件，包含 沖擊頭，即是所述緩沖主軸的前段部分，其伸出撞擊接觸平面之外，并在接受撞擊時使緩沖主軸向筒體內(nèi)移動以傳遞撞擊力； 彈簧腔，其是套設(shè)在所述緩沖主軸的中段部分上的組合彈簧，對經(jīng)由所述沖擊頭傳遞來的撞擊力完成固體吸能；所述緩沖主軸的中段部分，位于筒體的非封閉部位； 對應所述緩沖主軸的后段部分設(shè)置的可變?nèi)莘e的液流腔，其密閉的腔體內(nèi)充滿了流體；在所述緩沖主軸的后段部分設(shè)置有若干通水孔，在撞擊發(fā)生后，封閉在液流腔內(nèi)的流體經(jīng)由所述若干通水孔流出腔外，實現(xiàn)液態(tài)吸能； 在所述液流腔內(nèi)還設(shè)置有復位彈簧，其在一次碰撞結(jié)束后，提供可以使沖擊頭復位的足夠負壓力。所述沖擊頭包含金屬筒，以及在該金屬筒撞擊接觸部位設(shè)置的橡皮墊； 所述沖擊頭插入尺寸相匹配的金屬門套環(huán)，金屬門套環(huán)固定設(shè)置在安裝門基上；所述安裝門基是預設(shè)在碰撞物上的。所述金屬門套環(huán)包含金屬門環(huán)，通過在其后端設(shè)置的緊固法蘭，將該金屬門環(huán)與所述安裝門基固定連接； 所述金屬門套環(huán)還包含在其金屬門環(huán)的內(nèi)孔壁與所述沖擊頭的金屬筒之間設(shè)置的尼龍襯。所述固液雙組元緩沖器，還包含與所述緊固法蘭固定連接的筒狀主套；所述主套的前端設(shè)置有非封閉的側(cè)壁部分； 在所述主套非封閉的側(cè)壁部分內(nèi)，依次向緩沖主軸的中段部分套設(shè)了前彈簧襯座，所述組合彈簧，以及后彈簧襯座； 所述前彈簧襯座設(shè)置有定位環(huán)，其緊靠在所述沖擊頭的金屬筒后面；還設(shè)置有彈簧定位凸座，其與所述定位環(huán)的后端面固定連接。所述前彈簧襯座的彈簧定位凸座與所述后彈簧襯座相對的端面，設(shè)置為與兩者之間布置的組合彈簧形狀相匹配的階梯狀，來對該組合彈簧進行定位及支撐。對應所述可變?nèi)莘e的液流腔的位置，在所述主套內(nèi)還設(shè)置了活動法蘭環(huán)，其套設(shè)在所述緩沖主軸的中段部分至后段部分上，并與所述后彈簧襯座的后端面固定連接；在受到所述緩沖主軸傳遞的撞擊力時，所述活動法蘭環(huán)會向后移動并給予所述液流腔正壓力，以使該液流腔的容積減小； 所述活動法蘭環(huán)上固定連接有尼龍襯，其至少布置在所述活動法蘭環(huán)與所述緩沖主軸相接觸的位置之間。所述液流腔設(shè)置有后蓋，其套設(shè)在所述緩沖主軸的后段部分，并與所述主套的最后端固定連接；所述后蓋上設(shè)置了供所述后段部分的至少一部分軸體移出所述液流腔外的通道； 還設(shè)置了與所述后蓋固定連接的尼龍襯，其至少布置在所述緩沖主軸的后段部分與所述后蓋相接觸的位置之間。所述液流腔容積減小的速度，由所述活動法蘭環(huán)向后移動的速度調(diào)整，其速度由所述緩沖主軸上的若干出水孔的流量來控制。所述復位彈簧設(shè)置在所述主套內(nèi)，兩端分別與所述活動法蘭環(huán)及所述后蓋相抵；所述后蓋上設(shè)置有若干單向閥，使流體通過該些單向閥進入所述液流腔，使其容積得到恢復，進而推動所述活動法蘭環(huán)及所述彈簧腔向前移動，最終使所述沖擊頭恢復到之前外伸的狀態(tài)。對設(shè)計中的蘇州河防汛水閘門工程，兩個碰撞部件是閘門及與之配合的門墩；所述固液雙組元緩沖器裝設(shè)在該閘門上，并在置于水下工作時直接由河水作為其液流腔內(nèi)的流質(zhì)。本專利技術(shù)所述固液雙組元緩沖器，其優(yōu)點在于由伸出的沖擊頭來傳遞撞擊力，通過非封閉的彈簧腔和可變?nèi)莘e的液流腔，達到雙組元吸能作用。相比單應用彈簧作為緩沖元件的現(xiàn)有減沖裝置，本專利技術(shù)所述固液雙組元緩沖器結(jié)構(gòu)緊湊，零件尺寸小，機械加工要求低，降碰撞力效果明顯。尤其是液流腔部分，可以根據(jù)緩沖的分級要求來設(shè)計液流腔的流量，即可事先設(shè)定緩沖碰撞力大小，也可使整個碰撞過程 的降沖力保持恒定。對于像應用在蘇州河水閘門這類水下工程等的特定環(huán)境，本專利技術(shù)的液流腔中所指流體介質(zhì)可以直接使用河水，所以固液雙組元緩沖器應用在水下工程是最經(jīng)濟適合的。附圖說明圖I是本專利技術(shù)所述固液雙組元緩沖器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖說明本專利技術(shù)的具體實施方式。如圖I所示，本專利技術(shù)所述固液雙組元緩沖器，尤其適用于河道閘門與門墩之間撞擊力的緩沖；該緩沖器通過彈簧及流體作為緩沖組元，其中應用流體及液流腔的緩沖設(shè)計是該緩沖器的核心專利技術(shù)。為下文陳述方便，定義所述緩沖器的沖擊接觸端為“前端”，遠離沖擊接觸端的一端為“后端”。所述固液雙組元緩沖器，整體是架設(shè)在閘門上的筒體結(jié)構(gòu)，其緩沖的主要零件是設(shè)在該筒體內(nèi)的一個活塞柱。該活塞柱是在一個中空的緩沖主軸30，可以在筒狀主套40內(nèi)沿軸向往復運動。該緩沖主軸30的前段部分直徑較大，中段部分及后段部分直徑較小。整個緩沖器的工作部件包含沖擊頭31、彈簧腔及液流腔三大部分段。其中，沖擊頭31是所述緩沖主軸30的前段部分，包含一金屬筒312及該金屬筒312最前端設(shè)置的橡皮墊311 ;該沖擊頭31伸出撞擊體的平面外(即閘門上的接觸平面)，并在閉門時直接與門墩接觸，傳遞撞擊力。所述彈簧腔是在緩沖主軸本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種固液雙組元緩沖器，其特征在于，所述緩沖器是筒體結(jié)構(gòu)，其設(shè)在碰撞物上；筒體內(nèi)設(shè)有一根可以沿軸向往復運動的空心的緩沖主軸（30），其連接若干零件并與筒體配合，形成實現(xiàn)緩沖機理的部件包含：沖擊頭（31），即是所述緩沖主軸（30）的前段部分，其伸出撞擊接觸平面之外，并在接受撞擊時使緩沖主軸（30）向筒體內(nèi)移動以傳遞撞擊力；彈簧腔，其是套設(shè)在所述緩沖主軸（30）的中段部分上的組合彈簧（50），對經(jīng)由所述沖擊頭（31）傳遞來的撞擊力完成固體吸能；所述緩沖主軸（30）的中段部分，位于筒體的非封閉部位；對應所述緩沖主軸（30）的后段部分設(shè)置的可變?nèi)莘e的液流腔，其密閉的腔體內(nèi)充滿了流體；在所述緩沖主軸（30）的后段部分設(shè)置有若干通水孔（331），在撞擊發(fā)生后，封閉在液流腔內(nèi)的流體經(jīng)由所述若干通水孔（331）流出腔外，實現(xiàn)液態(tài)吸能；在所述液流腔內(nèi)還設(shè)置有復位彈簧（70），其在一次碰撞結(jié)束后，提供可以使沖擊頭（31）復位的足夠負壓力。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：瞿志豪，
申請(專利權(quán))人：上海華滋奔騰防汛設(shè)備制造有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：