專利名稱：一種復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩沖消能器，尤其是涉及一種復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器。
背景技術(shù)：
在人們的社會(huì)生活中，有著許許多多難以避免的機(jī)械碰撞現(xiàn)象發(fā)生，每年給社會(huì)和人類造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了減小碰撞帶來(lái)的傷害，現(xiàn)有各種設(shè)備上一般都自帶有 緩沖器。但是，現(xiàn)有緩沖器大多采用彈簧、彈簧矩陣或橡膠構(gòu)件。這類緩沖器的緩沖能力是 在設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)確定了的一個(gè)參量，消能性能差。然而，現(xiàn)實(shí)生活中所發(fā)生的機(jī)械碰 撞力量具有不確定性的特點(diǎn)，若緩沖器的能力參量取值較大，則對(duì)于碰撞力量較小的機(jī)械 碰撞，就可近似于剛性碰撞。若緩沖器的能力參量取值較小，則對(duì)于碰撞力量較大的機(jī)械碰 撞，超出能力參量后的剛性碰撞部分仍可造成較大的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種消能性能更好的復(fù)合 氣墊式氣缸緩沖消能器。本發(fā)明的技術(shù)方案是其包括氣缸、一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球，所述氣 缸固定于碰撞受力支座上，一級(jí)緩沖活塞體后端置于氣缸中，前端伸出氣缸外，萬(wàn)向傳導(dǎo)碰 撞鋼球設(shè)于一級(jí)緩沖活塞體前端端部，一級(jí)緩沖活塞體兩側(cè)設(shè)有一級(jí)活塞復(fù)位彈簧，氣缸 底部設(shè)有復(fù)位氣門(mén)；所述一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球、一級(jí)活塞復(fù)位彈簧組成受力 部，設(shè)有復(fù)位氣門(mén)的氣缸、碰撞受力支座構(gòu)成緩沖部。以下為進(jìn)一步改進(jìn)的優(yōu)選方案所述氣缸內(nèi)還設(shè)有二級(jí)緩沖活塞體，二級(jí)緩沖活 塞體與氣缸底部之間設(shè)有固定于氣缸內(nèi)壁上的二級(jí)活塞復(fù)位彈簧。當(dāng)萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球受到迎面不同角度的碰撞后，萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球在一級(jí)緩沖 活塞體端頭內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來(lái)消除側(cè)向的剪切力，同時(shí)，將碰撞動(dòng)量直接傳導(dǎo)到一級(jí)緩沖活塞 體上；此時(shí)，一級(jí)緩沖活塞體開(kāi)始向氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，壓縮氣缸內(nèi)氣體，氣缸內(nèi)氣體體積逐漸減 小，壓強(qiáng)逐漸增加，即對(duì)抗碰撞動(dòng)量的后作用力逐漸增大，以此完成一次以氣體為碰撞界面 的消能減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣缸的氣體被壓縮時(shí)，氣缸底部的活塞復(fù)位氣門(mén)在氣壓的作用下被封堵，當(dāng)機(jī) 械碰撞完成后，氣缸缸體內(nèi)呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，復(fù)位氣門(mén)開(kāi)啟，外界空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，在一級(jí)活 塞復(fù)位彈簧的作用下，一級(jí)緩沖活塞體與氣缸完成相對(duì)位置的復(fù)原。本發(fā)明的工作原理是在兩個(gè)剛體的機(jī)械碰撞過(guò)程中，剛體的彈性模量越大，則兩 剛體在碰撞時(shí)的彈性變形越小，碰撞接觸的時(shí)間就越短，由運(yùn)動(dòng)平衡方程式(Vt — V。=FXt， 其中V。為運(yùn)動(dòng)初速度，Vt為運(yùn)動(dòng)末速度，F(xiàn)為運(yùn)動(dòng)力，t為運(yùn)動(dòng)時(shí)間)可知，接觸時(shí)間越短，所 受到的碰撞力就越大。相反，當(dāng)兩物體的彈性模量越小，在機(jī)械碰撞時(shí)的彈性變形就越大， 碰撞接觸時(shí)間就越長(zhǎng)，則所受到的碰撞力就越小。本發(fā)明就是根據(jù)上述原理，采用了體積壓縮比較大的空氣，作為剛性機(jī)械碰撞的受力界面，由平衡方程式Ft=PXS (其中，S為氣缸截面積，P為氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng))可知，氣體 的壓強(qiáng)P隨碰撞沖量的變化而變化，碰撞力F隨碰撞接觸的時(shí)間t增大而減小；另外，氣缸 的氣體增壓的過(guò)程是氣體壓縮變形的過(guò)程，也是一個(gè)消能減速的過(guò)程。綜上所述，將剛體的機(jī)械碰撞轉(zhuǎn)變成以氣體為碰撞接觸的受力界面的消能減速運(yùn) 動(dòng)的復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器完全符合力學(xué)原理，并適用于任何的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的剛性碰撞 的緩沖消能之用。本發(fā)明通過(guò)延長(zhǎng)剛體機(jī)械碰撞的接觸時(shí)間，將剛性機(jī)械碰撞變成以氣體為碰撞界 面的柔性減速消能碰撞，從而減小對(duì)機(jī)械碰撞事故的損害程度。并且由于一級(jí)緩沖活塞體 前端設(shè)有萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球，對(duì)迎面不同角度的碰撞都可以起到緩沖消能的作用，避免被 撞物體側(cè)滑、側(cè)翻。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例包括氣缸3、一級(jí)緩沖活塞體2、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球1，所述氣缸3固定于 碰撞受力支座6上，一級(jí)緩沖活塞體2后端置于氣缸3中，前端伸出氣缸3外，萬(wàn)向傳導(dǎo)碰 撞鋼球1設(shè)于一級(jí)緩沖活塞體2前端端部，一級(jí)緩沖活塞體2兩側(cè)設(shè)有一級(jí)活塞復(fù)位彈簧 5，氣缸3底部設(shè)有復(fù)位氣門(mén)7 ；所述一級(jí)緩沖活塞體2、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球1、一級(jí)活塞復(fù)位 彈簧5組成受力部，設(shè)有復(fù)位氣門(mén)7的氣缸3、碰撞受力支座6構(gòu)成緩沖部。所述氣缸3內(nèi)還設(shè)有二級(jí)緩沖活塞體4，二級(jí)緩沖活塞體4與氣缸3底部之間設(shè)有 固定于氣缸3內(nèi)壁上的二級(jí)活塞復(fù)位彈簧8。應(yīng)用實(shí)施例1 將本發(fā)明復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器安裝在汽車的兩根縱向大梁 與前橫梁的交接部，其中的碰撞受力支座6固定在縱向大梁上，一級(jí)緩沖活塞體2伸出橫梁 與汽車的保險(xiǎn)杠無(wú)連接接觸。當(dāng)發(fā)生機(jī)械碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠將碰撞力傳導(dǎo)給萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼 球1，萬(wàn)向傳導(dǎo)鋼球1在一級(jí)緩沖活塞體2端頭內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，將橫向受力轉(zhuǎn)化為保險(xiǎn)杠的橫向位 移，縱向受力傳導(dǎo)至一級(jí)緩沖活塞體2，一級(jí)緩沖活塞體2迅速向氣缸3內(nèi)運(yùn)動(dòng)，壓縮氣缸 3內(nèi)氣體，氣體體積逐漸減小，氣體壓強(qiáng)逐漸增大，對(duì)抗碰撞動(dòng)量的反作用力也就逐漸增大， 同時(shí)，將氣體壓力傳導(dǎo)到碰撞受力支座6，在空氣被壓縮的過(guò)程中，延長(zhǎng)了碰撞的接觸時(shí)間， 削弱了原有的碰撞沖量，最終變成一次減速消能的制動(dòng)。應(yīng)用實(shí)施例2 將本發(fā)明復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器垂直安裝于電梯井底部對(duì)稱 于轎箱骨架四角的受力架上。倘若電梯發(fā)生墜落事故，轎箱接觸萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球1的同 時(shí)，一級(jí)緩沖活塞體2壓縮氣缸體內(nèi)氣體，氣體體積逐漸減小，氣體壓強(qiáng)逐漸增大，對(duì)抗碰 撞動(dòng)量的反作用力也就逐漸增大，最終減小接觸沖量對(duì)轎箱和人員的傷害。
權(quán)利要求
一種復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器，其特征在于，包括氣缸、一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球，所述氣缸固定于碰撞受力支座上，一級(jí)緩沖活塞體后端置于氣缸中，前端伸出氣缸外，萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球設(shè)于一級(jí)緩沖活塞體前端端部，一級(jí)緩沖活塞體兩側(cè)設(shè)有一級(jí)活塞復(fù)位彈簧，氣缸底部設(shè)有復(fù)位氣門(mén)；所述一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球、一級(jí)活塞復(fù)位彈簧組成受力部，設(shè)有復(fù)位氣門(mén)的氣缸、碰撞受力支座構(gòu)成緩沖部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器，其特征在于，所述氣缸內(nèi)還設(shè) 有二級(jí)緩沖活塞體，二級(jí)緩沖活塞體與氣缸底部之間設(shè)有固定于氣缸內(nèi)壁上的二級(jí)活塞復(fù) 位彈簧。
全文摘要
一種復(fù)合氣墊式氣缸緩沖消能器，其包括氣缸、一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球，所述氣缸固定于碰撞受力支座上，一級(jí)緩沖活塞體后端置于氣缸中，前端伸出氣缸外，萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球設(shè)于一級(jí)緩沖活塞體前端端部，一級(jí)緩沖活塞體兩側(cè)設(shè)有一級(jí)活塞復(fù)位彈簧，氣缸底部設(shè)有復(fù)位氣門(mén)；所述一級(jí)緩沖活塞體、萬(wàn)向傳導(dǎo)碰撞鋼球、一級(jí)活塞復(fù)位彈簧組成受力部，設(shè)有復(fù)位氣門(mén)的氣缸、碰撞受力支座構(gòu)成緩沖部。本發(fā)明通過(guò)延長(zhǎng)剛體機(jī)械碰撞的接觸時(shí)間，將剛性機(jī)械碰撞變成以氣體為碰撞界面的柔性減速消能碰撞，從而減小對(duì)機(jī)械碰撞事故的損害程度。
文檔編號(hào)F16F9/14GK101832353SQ20101017676
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者王悅 申請(qǐng)人:王悅