本实用新型专利技术公开一种非均匀壁厚恒阻吸能装置，其为钢板围接而成的多面壳体结构，壳体的上端面和下端面均为多边型结构，壳体上设有至少一个首尾连接而成的闭合折纹线，闭合折纹线包括内凹折纹线和外凸折纹线，内凹折纹线与外凸折纹线在闭合折纹线上呈交替设置，壳体上的内凹折纹线上下两侧位置分别设有上内凹面和下内凹面，壳体上的外凸折纹线上下两侧位置分别设有上外凸面和下外凸面，位于各上外凸面的外侧设有上承压支撑结构。本实用新型专利技术通过在各个上外凸面上设置多个承压支撑结构，使得外凸面的钢板结构呈现不等厚设置，在承压变形时，能承受较大的支撑力，解决了巷道支架在冲击地压发生时结构失效以及立柱折损的问题。
A non uniform wall thickness constant resistance energy absorbing device
【技术实现步骤摘要】
一种非均匀壁厚恒阻吸能装置
本技术属于采矿安全
，具体涉及一种非均匀壁厚恒阻吸能装置。
技术介绍
冲击地压是一种严重的煤矿地质灾害，可以对井下巷道及工作面造成严重破坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。开采过程中，应采取积极主动的预防措施和强有力的支护措施，以确保工作作业安全。目前矿井开采及支护领域多采用液压支架进行支护，然而由于冲击地压发生的时间短、强度高、释放能量大的特点，传统的液压支架安全保护通常来不及让位卸载，使得支柱出现破坏、立柱折损及支护结构失效的问题，导致支护结构无法起到有效的支撑作用，使得作业安全无法得到保障。中国专利文献CN202596748U中公开了一种矿用快速吸能防冲让位支护构件，其具有折纹形状的筒状结构，如图1所示，整个挤压变形过程所形成的位移和轴向承载力之间的关系曲线如图2所示。a阶段：防冲构件基本无变形承载能力基本呈线性增加；b阶段：防冲构件的上内凹面2开始向内收缩，承载能力快速下降，压缩位移快速增加，上外凸面4逐渐弯曲折叠；承载能力短暂下降(弯曲折叠抵抗)；c阶段：外凸折纹线12轻微向外侧扩张。同时上外凸面4开始弯曲，上内凹面2产生轴向折叠，承载能力出现提高。至结束时，径向扩张至最大；d阶段：下内凹面3和下外凸面5同上外凸面4和上内凹面2一致，出现相互挤压至一定程度后，承载能力开始出现降低，最终完全压扁；e阶段：下端部分再次重复c阶段，下内凹面3和下外凸面5进行折叠。整个防冲让位构件在逐渐挤压变形的过程中，轴向承载力波动较大，不利于保护支架，支护结构整体很容易出现失效问题。
技术实现思路
针对现有矿用防冲构件在冲击地压超过其极限荷载后，荷载下降较快，不容易保持等问题，提出一种初始支撑力较大，且在压缩变形过程中提供近乎恒定支撑力的非均匀壁厚恒阻吸能装置，进而保护支架。同时，吸能装置在压缩变形时具有一定的行程，在冲击地压发生时起到让位作用，最大限度的保护支架及立柱，保证结构的整体性。所采用的技术方案如下：一种非均匀壁厚恒阻吸能装置，其为钢板围接而成的多面壳体结构，所述壳体的上端面和下端面均为多边型结构，所述壳体上设有至少一个首尾连接而成的闭合折纹线，所述闭合折纹线包括内凹折纹线和外凸折纹线，所述内凹折纹线与外凸折纹线在所述闭合折纹线上呈交替设置，所述壳体上的内凹折纹线上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上内凹面和下内凹面，所述壳体上的外凸折纹线上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上外凸面和下外凸面，位于各所述上外凸面的外侧设有上承压支撑结构，所述上承压支撑结构使所述上外凸面在与轴向承载力相垂直的方向上的壁厚呈非等厚设置，所述上承压支撑结构在压缩变形时所承受的最大轴向承载力保持近恒定状态。所述上承压支撑结构沿所述上外凸面轴向承载力方向设置，其在与轴向承载力相垂直的方向上呈间隔设置多个所述上承压支撑结构。沿所述闭合折纹线下侧的各所述下外凸面上设有多个下承压支撑结构，所述下外凸面上的所述下承压支撑结构与其对应的所述上外凸面上的所述上承压支撑结构呈分体设置。所述下外凸面上的所述下承压支撑结构设置在与其对应的所述上外凸面上的所述上承压支撑结构的延伸方向上。每一所述的上外凸面设有两个所述上承压支撑结构，每一所述下外凸面上设有两个所述下承压支撑结构，所述的上承压支撑结构和下承压支撑结构靠近所述外凸折纹线的两端位置设置。所述上内凹面上还设有所述上承压支撑结构，所述下内凹面上还设有所述下承压支撑结构。所述上承压支撑结构和下承压支撑结构均为支撑杆或钢条结构。所述壳体的上端面内侧和下端面内侧分别设有沿其内侧面或外侧面设置的闭合支撑肋。位于所述闭合折纹线两侧的上内凹面数量或下内凹面数量，以及上外凸面数量或下外凸面数量与所述壳体上端面或下端面所形成的多边型结构的边数保持一致。所述闭合折纹线为八边形结构，所述壳体的上端面和下端面为四边形结构。本技术技术方案，具有如下优点：A.本技术通过在各个上外凸面上设置多个承压支撑结构，使得外凸面的钢板结构呈现不等厚设置，在承压变形时，能承受较大的支撑力，且能够快速变形让位，吸收冲击能，从而保护液压支架、立柱不损坏并且支架结构不失效，解决了巷道支架在冲击地压发生时结构失效以及立柱折损的问题。B.本吸能装置能够满足液压支架极限承载力、变形吸能等性能要求，尤其是提供反力方面，组合恒阻吸能装置能够保证支架达到极限承载力后，支撑力基本保持恒定，不会出现突降，在保证初始支撑力的前提下，从而最大限度地保护支架，保证支护结构整体不失效。C.本技术在液压支柱中应用时，当冲击地压来压时，吸能装置的整个壳体产生塑性弯曲及径向伸张来进行吸能，且其在压缩过程中所提供的支撑力保持稳定或逐渐增加，减小发生二次冲击的可能性。壳体压缩时具有合理的行程，确保其存在一定的让位过程，压扁后的结构稳定在支座上，压扁后整个壳体的占地面积得到减少，这样不会对液压支柱造成横向挤压，不破坏液压支柱原有的支撑作用。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所提供的现有吸能装置的立体图；图2为图1所示的承载力曲线示意图；图3是本技术所提供的吸能装置立体示意图(上外凸面设置承压支撑结构)；图4是本技术所提供的吸能装置立体示意图(上外凸面和下外凸面上均设置承压支撑结构)；图5是图4所示结构剖视图；图6是图4吸能装置模型承载力曲线图；图7是图4所示吸能装置有限元模型压缩变形示意图。附图标记说明：1-闭合折纹线11-内凹折纹线，12-外凸折纹线2-上内凹面；3-下内凹面；4-上外凸面；5-下外凸面；6-上承压支撑结构；7-下承压支撑结构；8-闭合支撑肋。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图3所示，本技术提供了一种非均匀壁厚恒阻吸能装置，其为钢板围接而成的多面壳体结构，壳体的上端面和下端面均为多边型结构，壳体上设有至少一个首尾连接而成的闭合折纹线1，闭合折纹线1包括内凹折纹线11和外凸折纹线12，内凹折纹线11与外凸折纹线12在闭合折纹线1上呈交替设置，壳体上的内凹折纹线11上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上内凹面2和下内凹面3，壳体上的外凸折纹线12上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上外凸面4和下外本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非均匀壁厚恒阻吸能装置，其为钢板围接而成的多面壳体结构，所述壳体的上端面和下端面均为多边型结构，所述壳体上设有至少一个首尾连接而成的闭合折纹线(1)，所述闭合折纹线(1)包括内凹折纹线(11)和外凸折纹线(12)，所述内凹折纹线(11)与外凸折纹线(12)在所述闭合折纹线(1)上呈交替设置，其特征在于，所述壳体上的内凹折纹线(11)上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上内凹面(2)和下内凹面(3)，所述壳体上的外凸折纹线(12)上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上外凸面(4)和下外凸面(5)，位于各所述上外凸面(4)的外侧设有上承压支撑结构(6)，所述上承压支撑结构(6)使所述上外凸面(4)在与轴向承载力相垂直的方向上的壁厚呈非等厚设置，所述上承压支撑结构(6)在压缩变形时所承受的最大轴向承载力保持近恒定状态。/n
【技术特征摘要】
1.一种非均匀壁厚恒阻吸能装置，其为钢板围接而成的多面壳体结构，所述壳体的上端面和下端面均为多边型结构，所述壳体上设有至少一个首尾连接而成的闭合折纹线(1)，所述闭合折纹线(1)包括内凹折纹线(11)和外凸折纹线(12)，所述内凹折纹线(11)与外凸折纹线(12)在所述闭合折纹线(1)上呈交替设置，其特征在于，所述壳体上的内凹折纹线(11)上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上内凹面(2)和下内凹面(3)，所述壳体上的外凸折纹线(12)上下两侧位置分别设有与其连接的呈夹角设置的上外凸面(4)和下外凸面(5)，位于各所述上外凸面(4)的外侧设有上承压支撑结构(6)，所述上承压支撑结构(6)使所述上外凸面(4)在与轴向承载力相垂直的方向上的壁厚呈非等厚设置，所述上承压支撑结构(6)在压缩变形时所承受的最大轴向承载力保持近恒定状态。
2.根据权利要求1所述的非均匀壁厚恒阻吸能装置，其特征在于，所述上承压支撑结构(6)沿所述上外凸面(4)轴向承载力方向设置，其在与轴向承载力相垂直的方向上呈间隔设置多个所述上承压支撑结构(6)。
3.根据权利要求2所述的非均匀壁厚恒阻吸能装置，其特征在于，沿所述闭合折纹线(1)下侧的各所述下外凸面(5)上设有多个下承压支撑结构(7)，所述下外凸面(5)上的所述下承压支撑结构(7)与其对应的所述上外凸面(4)上的所述上承压支撑结构(6)呈分体设置。
4.根据权利要求3所述的非均匀壁厚恒阻吸能装置，其特征在于，所述下外凸...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴强，王洪英，陈志才，石洪起，
申请(专利权)人：北京诚田恒业煤矿设备有限公司，河北诚田恒业煤矿设备有限公司，北京华创矿安科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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