一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器制造技术

本发明专利技术涉及一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，承力结构由多个活塞筒节套装串联组成，圆环形弹性胶泥缓冲器位于相邻活塞筒节间的缝隙之中，并与外侧活塞筒节的上凸台固定，待内侧活塞筒节穿过圆环形弹性胶泥缓冲器，沿前一级活塞筒节内侧做活塞运动到位后，其下凸台与缓冲器接触产生制动效果；每一级活塞筒节运动到位后由所有前级活塞筒节中的圆环形弹性胶泥缓冲器提供缓冲制动力。圆环形弹性胶泥缓冲器包括弹性胶泥材料、缸体、缸盖和活塞，缸体为环形，活塞为环形。弹性胶泥材料的运动粘度通过实验仿真定性选择。本发明专利技术有效的避免了间隙极小的相邻筒节发生刚性碰撞，能够在筒体承力结构工作时保持稳定性和安全性，实现有效制动。实现有效制动。实现有效制动。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器


[0001]本专利技术属于缓冲器
，特别是一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器。

技术介绍

[0002]大直径小间隙薄壁筒体承力结构是由多级伸缩式液压缸进化而来的，其原理同液压油缸相似，但大直径小间隙薄壁筒体承力结构系统使用高温燃气替代液压作为膨胀源，为活塞筒的伸展提供动力，从而使活塞筒能够推动有效载荷做功。多级活塞筒在储存阶段各筒节均缩入第一级筒中，占用空间较小，结构紧凑，便于贮存和运输。大直径小间隙薄壁筒体承力结构在燃气动力的作用下从内至外依次伸展，当每级活塞筒达到自身预定行程时，筒节间的碰撞力最大值可达2E7N，因此需要通过缓冲装置进行缓冲制动，从而避免与相邻筒节发生刚性碰撞，破坏活塞筒的结构。
[0003]弹性胶泥是一种新型有机材料，具有弹性、可压缩性和流动性，其物理化学性能在
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80
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250℃范围内具有较高的稳定性。胶泥材料的大分子、高粘弹性使其对密封要求很低，是理想的缓冲器材料。弹性胶泥缓冲器目前主要被用在列车车钩缓冲器中，可实现轨道车辆之间的彼此连接、传递和缓和列车纵向作用力。弹性胶泥缓冲器具有容量大、体积小、阻抗力小、质量轻和吸收率高等优点。但目前的弹性胶泥缓冲器外形均为类似液压油缸的圆柱形，如果在大直径小间隙薄壁筒体承力结构中采用圆柱形胶泥缓冲器，则需要好多个圆柱形胶泥缓冲器并联放置在间隙空间中，如图3(c)，这样柱状空间利用率不高，多个物体并联可靠性也不高；如果采用其他方式，则受到空间限制难以实现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术对普通弹性胶泥缓冲器进行了改进，提出了一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，可以通过具有弹性、可压缩性和流动性的特殊圆环形弹性胶泥缓冲器进行弹性吸能制动，并采用虚拟样机技术对大直径小间隙薄壁筒体承力结构缓冲制动过程进行模拟，优化弹性胶泥运动粘度，从而避免间隙极小的相邻筒节发生刚性碰撞，破坏薄壁筒体承力结构的结构，能够在筒体承力结构工作时保持稳定性和安全性，保证任务顺利完成。
[0005]具体技术方案如下：
[0006]一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，所述大直径小间隙薄壁筒体承力结构由多个活塞筒节套装串联组成，前一级活塞筒节是后一级活塞筒节的缸筒，最外侧的活塞筒节与地面固定，每一级活塞筒节的一端设有上凸台，后一级活塞筒节的另一端设有下凸台，用于与前一级活塞筒节的上凸台配合使用，圆环形弹性胶泥缓冲器位于相邻活塞筒节间的缝隙之中，并与外侧活塞筒节的上凸台固定，待内侧活塞筒节穿过圆环形弹性胶泥缓冲器，沿前一级活塞筒节内侧做活塞运动到位后，其下凸台与缓冲器接
触产生制动效果；最内侧的活塞筒节沿轴线方向运动，并带动前一级活塞筒节沿轴线方向运动，逐级带动，每一级活塞筒节运动到位后由所有前级活塞筒节中的圆环形弹性胶泥缓冲器提供缓冲制动力。
[0007]进一步的，大直径小间隙薄壁筒体承力结构为大直径的薄壁承力金属结构，相邻活塞筒节间的空隙不大于12毫米。
[0008]进一步的，圆环形弹性胶泥缓冲器包括弹性胶泥材料和活塞密封器，弹性胶泥材料填充于活塞密封器内，活塞密封器包括缸体、缸盖和活塞，缸体为环形。
[0009]进一步的，弹性胶泥材料选用甲基硅油，弹性胶泥材料的填充高度不小于250mm。
[0010]进一步的，弹性胶泥材料的运动粘度通过实验仿真定性选择，具体的：
[0011]采用虚拟样机技术对大直径小间隙薄壁筒体承力结构工作过程进行模拟，得到不同运动粘度情况下，运动筒节下凸台与缓冲器之间的碰撞力与时间的变化关系、运动筒节的垂向位移与时间的变化关系，以及运动筒节的动能与时间的变化关系，并定性选择符合要求的运动粘度。
[0012]进一步的，采用虚拟样机技术对大直径小间隙薄壁筒体承力结构工作过程进行模拟时，需确定初始工作条件，初始工作条件包括大直径小间隙薄壁筒体承力结构筒节初始运动速度和作用压强载荷。
[0013]有益效果：
[0014]1.本专利技术针对大直径小间隙薄壁筒体承力结构工作过程中瞬时冲击载荷大且缓冲空间小的特点，提出了不同于已有圆柱形弹性胶泥缓冲器的圆环形弹性胶泥缓冲器，提高了空间利用率，以及缓冲制动的可靠性。
[0015]2.本专利技术提出一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，每一级活塞筒节运动到位后，由所有前级活塞筒节中的圆环形弹性胶泥缓冲器提供缓冲制动力，使得筒节在到达自身行程后速度能迅速下降，从而实现有效制动。
[0016]3.本专利技术提出的圆环形弹性胶泥缓冲器采用环形活塞密封器，保证大直径小间隙薄壁筒体承力结构的几何外形及力学特性不受破坏，确保装置工作的安全性与可靠性；
[0017]4.本专利技术采用虚拟样机技术对大直径小间隙薄壁筒体承力结构缓冲制动过程进行模拟，优化弹性胶泥运动粘度，得到理想缓冲效果，缩短研发周期，节省试验成本。
附图说明
[0018]图1为运动粘度选择流程图
[0019]图2为大直径小间隙薄壁筒体承力结构示意图
[0020]图3(a)为圆环形弹性胶泥缓冲器剖面图
[0021]图3(b)为圆环形弹性胶泥缓冲器结构示意图
[0022]图3(c)为圆形弹性胶泥缓冲器结构示意图
[0023]图4为弹性胶泥的压强
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体积压缩率曲线图
[0024]图5为弹性胶泥缓冲制动数字仿真模型图
[0025]图6为运动筒节的动能时间变化图
[0026]图7为运动筒节的垂向位移时间变化图
[0027]图8为运动筒节下凸台与缓冲器之间的碰撞力
具体实施方式
[0028]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0029]一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，其中，本实施例中大直径小间隙薄壁筒体承力结构的整体结构包括17级筒节，由外到内分别为1级到17级活塞筒。活塞筒工作过程中，1级活塞筒与地面固定，高压气体推动17到2级活塞筒沿着1级活塞筒轴线方向向上运动，运动到位后需缓冲制动，防止刚性碰撞对结构产生的破坏；大直径小间隙薄壁筒体承力结构装置的前一级活塞筒是后一级活塞筒的缸筒，起到限制后一级活塞筒轴向运动的作用(见图2)。大直径小间隙薄壁筒体承力结构为直径较大的薄壁承力金属结构，相邻筒节间仅有12毫米的空隙用以放置缓冲器，相邻筒节间隙小，如果缓冲装置在高速冲击下急速变形会对活塞筒壁面的局部区域造成挤压，故不能选择液压式制动。
[0030]基于上述大直径小间隙薄壁筒体承力结构工作时的载荷特性和整体结构特点，确定缓冲器为圆环形弹性胶泥缓冲器。圆环形弹性胶泥缓冲器包括弹性胶泥材料和活塞密封器，本实施例中弹性胶泥材料选择甲基硅油，填充于活塞密封器内，活塞密封器包括缸体、缸盖和活塞，缸体为环形，活塞为环形，如图3(a)、图3(b)所示。活塞密封器有效避免了对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，所述大直径小间隙薄壁筒体承力结构由多个活塞筒节套装串联组成，前一级活塞筒节是后一级活塞筒节的缸筒，最外侧的活塞筒节与地面固定，每一级活塞筒节的一端设有上凸台，后一级活塞筒节的另一端设有下凸台，用于与前一级活塞筒节的上凸台配合使用，其特征在于，圆环形弹性胶泥缓冲器位于相邻活塞筒节间的缝隙之中，并与外侧活塞筒节的上凸台固定，待内侧活塞筒节穿过圆环形弹性胶泥缓冲器，沿前一级活塞筒节内侧做活塞运动到位后，其下凸台与缓冲器接触产生制动效果；最内侧的活塞筒节沿轴线方向运动，并带动前一级活塞筒节沿轴线方向运动，逐级带动，每一级活塞筒节运动到位后由所有前级活塞筒节中的圆环形弹性胶泥缓冲器提供缓冲制动力。2.根据权利要求1所述的一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，其特征在于，大直径小间隙薄壁筒体承力结构为大直径的薄壁承力金属结构，相邻活塞筒节间的空隙不大于12毫米。3.根据权利要求1或2所述的一种大直径小间隙薄壁筒体承力结构的圆环形弹性胶泥缓冲器，其特征在于，圆环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璟慧，姜毅，赵远扬，胡梦雅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：