CN103061250A - 一种桥梁液压速度锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁振动控制领域，具体说是一种桥梁液压速度锁定装置，包括缸体，其左右两端分别设有左缸盖和右缸盖，其特征在于：缸体内设有两个活塞，活塞杆穿装于缸体内，且左右两端分别穿出左、右缸盖，两个活塞上分别设有至少一个安装槽，安装槽的开口方向相背，在安装槽的底部设有与缸体内腔连通的通孔，安装槽的开口处设有压盖，压盖上亦设有与缸体内腔连通的通孔，锁定阀从安装槽的开口处插入至安装槽内。本发明所述的桥梁液压速度锁定装置，结构简单，锁定速度及锁定力与温度无关，从根本上屏蔽掉了装置工作过程中液体温度变化对装置工作特性的影响，采用新的节流方式及构造形式，使得装置的工作性能更加稳定。

Description

一种桥梁液压速度锁定装置

技术领域

本发明涉及桥梁振动控制领域，具体说是一种桥梁液压速度锁定装置。

背景技术

在现有技术中，桥梁振动控制领域内的速度锁定装置，一般基于液压传动机理，其在桥梁上的工作原理就像汽车上的安全带，在慢速运动中它不限制，在急速运动中会起到制动作用。

用在桥梁上的速度锁定装置，在温度和正常活荷载作用下可以自由变形，对于中小地震荷载、较大的风荷载带来的桥梁各部分间的运动、受力和碰撞，可有效地起到转移和限位作用。

当前桥梁用速度锁定装置及液压阻尼器基本上均基于缝隙阻尼粘滞阻尼原理，如专利号为ZL02260101.5、授权公告号为CN2572130Y、名称为“粘滞阻尼器”的实用新型专利，专利号为ZL200420073009.7、授权公告号为CN2716585Y、名称为“变间隙式粘滞阻尼器”的实用新型专利以及专利号为ZL200720088947.8、授权公告号为CN201148591Y、名称为“一种桥梁液压冲击传递装置的锁定阀”的实用新型专利，上述专利技术均利用活塞与内缸壁之间环缝的直径变化大小，求得阀体内液体流量与压差的关系，来提供阻尼力。

上述专利技术基于环缝剪切粘滞阻尼理论（环缝节流原理），推出了锁定阀两端压差及流量的关系表达式，可得出速度锁定装置的锁定力与锁定速度。但在该原理中，压差与流量的关系与液体的动力粘度有关，而动力粘度随温度的变化影响较大，进而改变速度锁定装置的锁定速度，使锁定速度及锁定力呈不稳定状态，降低了速度锁定装置的使用效果。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种桥梁液压速度锁定装置，结构简单，锁定速度及锁定力与温度无关，从根本上屏蔽掉了装置工作过程中液体温度变化对装置工作特性的影响，采用新的节流方式及构造形式，使得装置的工作性能更加稳定。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种桥梁液压速度锁定装置，包括缸体5，其左右两端分别设有左缸盖4和右缸盖8，其特征在于：缸体5内设有两个活塞7，活塞杆3穿装于缸体5内，且左右两端分别穿出左、右缸盖，

两个活塞7上分别设有至少一个安装槽，安装槽的开口方向相背，在安装槽的底部设有与缸体5内腔连通的通孔，安装槽的开口处设有压盖10，压盖10上亦设有与缸体5内腔连通的通孔，

锁定阀6从安装槽的开口处插入至安装槽内。

在上述技术方案的基础上，活塞杆3与活塞7之间螺纹连接。

在上述技术方案的基础上，缸体5的左端设有外罩连接缸筒2，外罩连接缸筒2的左端设有万向球铰1，活塞杆3的左端穿出左缸盖4后，与外罩连接缸筒2的左侧壁内侧连接；

缸体5的右端设有缸体连接件9，缸体连接件9的右端设有万向球铰1，缸体连接件9设有一开口向左的内腔，活塞杆3的右端穿出右缸盖8后，伸入该内腔中。

在上述技术方案的基础上，万向球铰1与外罩连接缸筒2之间通过孔轴配合中的过渡配合连接在一起，活塞杆3通过螺纹与外罩连接缸筒2紧密配合；

缸体连接件9通过螺纹与缸体5连接为一整体，缸体连接件9紧贴右缸盖8。

在上述技术方案的基础上，左缸盖4和外罩连接缸筒2的左侧壁之间的间距、左缸盖4和左侧的活塞7之间的间距、右缸盖8和右侧的活塞7之间的间距以及活塞杆3右端面和缸体连接件9的右侧壁之间的间距均相等。

在上述技术方案的基础上，活塞杆3与左缸盖4、右缸盖8之间分别设置动密封装置，左缸盖4、右缸盖8与缸体5之间分别设置静密封装置。

在上述技术方案的基础上，所述的锁定阀6包括：

内腔中灌注有液压油的阀体13，阀体13整体呈圆柱状，

阀体13的底壁上设有导流出孔19，

阀体13的顶部开口处设有阀盖11，阀盖11的中部设有轴向通孔，在轴向通孔的旁边设有贯通阀盖的侧通孔16，

开有薄壁小孔的内六角螺钉15装在侧通孔16内，

阀体13内设有阀芯12，

所述沿阀芯12的外表面设有一圈台阶状环形凸台17，

位于台阶状环形凸台17上方的阀芯部分插入阀盖11的轴向通孔内，

位于台阶状环形凸台17下方的阀芯部分套装有弹簧14，弹簧14一端抵靠在台阶状环形凸台17的底面，另一端抵靠在阀体13的底壁，

位于台阶状环形凸台17下方的阀芯部分的端部设有缩径部分，该缩径部分插入导流出孔19内，

在缩径部分设有竖向导流孔21和横向导流孔20，竖向导流孔21贯通该缩径部分，横向导流孔20与竖向导流孔21连通。

在上述技术方案的基础上，阀盖11采用细牙螺纹与阀体13连接。

在上述技术方案的基础上，阀盖11与阀芯12之间为间隙配合且间隙为0.002mm。

在上述技术方案的基础上，阀体13和活塞7的安装槽之间设有密封圈，阀体13上设有密封圈槽18。

本发明所述的桥梁液压速度锁定装置，结构简单，锁定速度及锁定力与温度无关，从根本上屏蔽掉了装置工作过程中液体温度变化对装置工作特性的影响，采用新的节流方式及构造形式，使得装置的工作性能更加稳定。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明的结构构造示意图；

图2锁定阀的结构构造示意图；

图3阀盖的结构构造示意图；

图4阀芯的结构构造示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明所述的桥梁液压速度锁定装置，用于桥梁结构中类似于“汽车安全带”速度开关的速度锁定装置，适用高速铁路简支梁桥的梁与梁之间或者高墩桥的梁与墩、梁与梁之间传递或分配地震荷载及列车(汽车)活荷载引起的冲击力，是限制桥梁结构构件之间相对位移的速度相关型锁定装置。本发明克服了已有专利技术中直接利用环缝节流原理而导致温度稳定性差的不足。

如图1所示，本发明所述的桥梁液压速度锁定装置，包括：

缸体5，其左右两端分别设有左缸盖4和右缸盖8，缸体5的内腔中设有两个活塞7，活塞杆3穿装于缸体5内，且左右两端分别穿出左、右缸盖，

两个活塞7上分别设有至少一个安装槽，安装槽的开口方向相背，在安装槽的底部设有与缸体5内腔连通的通孔，安装槽的开口处设有压盖10，压盖10上亦设有与缸体5内腔连通的通孔，

锁定阀6从安装槽的开口处插入至安装槽内。

在上述技术方案的基础上，活塞杆3与活塞7之间螺纹连接。

在上述技术方案的基础上，缸体5的左端设有外罩连接缸筒2，外罩连接缸筒2的左端设有万向球铰1，活塞杆3的左端穿出左缸盖4后，与外罩连接缸筒2的左侧壁内侧连接；

缸体5的右端设有缸体连接件9，缸体连接件9的右端设有万向球铰1，缸体连接件9设有一开口向左的内腔，活塞杆3的右端穿出右缸盖8后，伸入该内腔中。

万向球铰1能使速度锁定装置两端在承受桥梁非轴向变形时保证活塞杆3的轴向运动，不会发生弯曲变形等。

在上述技术方案的基础上，万向球铰1与外罩连接缸筒2之间通过孔轴配合中的过渡配合连接在一起，活塞杆3通过螺纹与外罩连接缸筒2紧密配合；

缸体连接件9通过螺纹与缸体5连接为一整体，缸体连接件9紧贴右缸盖8。

在上述技术方案的基础上，左缸盖4和外罩连接缸筒2的左侧壁之间的间距、左缸盖4和左侧的活塞7之间的间距、右缸盖8和右侧的活塞7之间的间距以及活塞杆3右端面和缸体连接件9的右侧壁之间的间距均相等。

如图1所示，为保证速度锁定装置具有一定的冲程及低位移速度的行程，活塞7左右两端缸体内（指左缸盖4和左侧的活塞7之间、右缸盖8和右侧的活塞7之间）需预留适当的活塞位移长度H，同时，为了保证速度锁定装置工作时外罩连接缸筒2及缸体连接件9不会被左缸盖4及活塞杆3卡紧，左缸盖4和外罩连接缸筒2的左侧壁之间、活塞杆3右端面和缸体连接件9的右侧壁之间需预留同样的活塞位移长度H。

在上述技术方案的基础上，活塞杆3与左缸盖4、右缸盖8之间分别设置动密封装置，左缸盖4、右缸盖8与缸体5之间分别设置静密封装置。

在上述技术方案的基础上，如图2、3、4所示，所述的锁定阀6包括：

内腔中灌注有液压油的阀体13，阀体13整体呈圆柱状，

阀体13的底壁上设有导流出孔19，

阀体13的顶部开口处设有阀盖11，阀盖11的中部设有轴向通孔，在轴向通孔的旁边设有贯通阀盖的侧通孔16，

开有薄壁小孔的内六角螺钉15装在侧通孔16内，

阀体13内设有阀芯12，

所述沿阀芯12的外表面设有一圈台阶状环形凸台17，

位于台阶状环形凸台17上方的阀芯部分插入阀盖11的轴向通孔内，

位于台阶状环形凸台17下方的阀芯部分套装有弹簧14，弹簧14一端抵靠在台阶状环形凸台17的底面，另一端抵靠在阀体13的底壁，

位于台阶状环形凸台17下方的阀芯部分的端部设有缩径部分，该缩径部分插入导流出孔19内，

在缩径部分设有竖向导流孔21和横向导流孔20，竖向导流孔21贯通该缩径部分，横向导流孔20与竖向导流孔21连通。

本发明所述的桥梁液压速度锁定装置，通过改变锁定阀6上的薄壁小孔的孔径大小，就可以实现锁定力及锁定速度的调节，以满足不同桥型对锁定力及锁定速度的需要。采用薄壁小孔节流方式，可以十分方便的实现锁定力及锁定速度的调节，使得锁定阀的锁定流量与压力的关系满足设计要求。本发明在工作原理上有效屏蔽掉了缸内液体温度变化对锁定阀工作性能的影响，使得锁定阀性能更加稳定可靠。在低压低速度情形下，速度锁定装置可以自由伸缩不被锁定；而在高压高速度情形下，速度锁定装置达到设计位移速度时，装置内部的压力推动锁定阀阀芯逐步减小间隙直至关闭，完成速度锁定装置位移的锁定；该锁定阀可实现不同承载力、不同锁定速度要求的液压速度锁定装置设计要求。具有速度可调性及优良的温度稳定性等优点。

在上述技术方案的基础上，阀盖11采用细牙螺纹与阀体13连接。

在上述技术方案的基础上，阀盖11与阀芯12之间为间隙配合且间隙为0.002mm。阀盖11与阀芯12之间可以自由相对滑动。

在上述技术方案的基础上，阀体13和活塞7的安装槽之间设有密封圈，阀体13上设有密封圈槽18。

本发明的工作原理如下：

当速度锁定装置两端铰接位置相对轴向速度较低时，通过内六角螺钉15上薄壁小孔节流产生的液压力不足以推动经弹簧14支撑的阀芯12向下移动（此处向下是以图2所示方向为例进行说明），液压油通过阀芯12上的内六角螺钉15上薄壁小孔及侧通孔16，进入阀体13内，并通过阀芯12下部横向导流孔20、竖向导流孔21及阀体13底端导流出孔19流出，实现液压锁定装置的自由伸缩，即未锁定状态；

在桥梁结构受到较强的活荷载、地震等外界冲击力情形时，速度锁定装置的活塞杆3达到设计锁定速度，此时，流过活塞7上锁定阀6的流量增大，通过内六角螺钉15上薄壁小孔节流后，达到锁定液压力，液压力推动弹簧14支撑的阀芯12向阀体13下端运动，直至横向导流孔20闭合（横向导流孔20移动至导流出孔19内），实现液压锁定装置的锁定，使得外界冲击力有效传递与分配；

当外界冲击力消除，阀芯12在弹簧14的推动下复位，锁定阀6恢复正常工作状态，即液压锁定装置小位移速度下的自由位移状态。

采用相同的2只锁定阀反向安装即可实现双向锁定。

在具体应用时，可根据初始锁定力和初始锁定速度确定内六角螺钉15上薄壁小孔的直径、弹簧14的刚度及预压量、阀芯锁定过程中运动位移的大小等参数。

万向球铰1、外罩连接缸筒2、活塞杆3、左缸盖4、缸体5、锁定阀6、活塞7、右缸盖8、缸体连接件9、阀体13、阀盖11、阀芯12均可采用合金钢40Cr制造，弹簧14可采用弹簧钢制造。液压油可采用粘温系数较小的硅油。

本发明的优点：

1、万向球铰使得锁定器两端支撑位置发生非轴向变形时，活塞杆及活塞沿缸体始终保持轴向变形，提高速度锁定装置的使用性能；

2、在低速位移时，使得液压速度锁定装置的刚度极低，对结构受力不产生影响，对温度作用下结构的变形没有约束；

3、锁定阀采用薄壁小孔节流方式，可以十分方便的实现锁定力及锁定速度的调节，使得锁定阀的锁定流量与压力的关系满足设计要求。

4、锁定器整体结构构造简单合理，各部件制作精度要求不高，便于制作和安装。

5、锁定器在工作原理上有效屏蔽掉了缸内液体温度变化对锁定器工作性能的影响，使得锁定器性能更加稳定可靠。

下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。

该实施例速度锁定装置的锁定速度0.2mm/s，承载力2000kN，最大行程±200mm。单向采用2只同样的锁定阀6并联，双向对称布置在两个活塞7上，共使用了4只同样的锁定阀6。

根据设计承载力及锁定速度的大小，可以确定缸体5的内径值250mm，活塞杆3的外径值120mm，以及锁定阀6上的内六角螺钉15上薄壁小孔直径为1.2mm，采用弹簧钢丝直径为5mm、中径32mm、自由高度45mm。

本实施例中速度锁定装置在实施前经理论计算及计算机模拟，制造安装后经试验测试，测试其锁定速度，满足设计要求，而且性能稳定。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种桥梁液压速度锁定装置，包括缸体（5），其左右两端分别设有左缸盖（4）和右缸盖（8），其特征在于：缸体（5）内设有两个活塞（7），活塞杆（3）穿装于缸体（5）内，且左右两端分别穿出左、右缸盖，

两个活塞（7）上分别设有至少一个安装槽，安装槽的开口方向相背，在安装槽的底部设有与缸体（5）内腔连通的通孔，安装槽的开口处设有压盖（10），压盖（10）上亦设有与缸体（5）内腔连通的通孔，

锁定阀（6）从安装槽的开口处插入至安装槽内。

2.如权利要求1所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：活塞杆（3）与活塞（7）之间螺纹连接。

3.如权利要求1所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：缸体（5）的左端设有外罩连接缸筒（2），外罩连接缸筒（2）的左端设有万向球铰（1），活塞杆（3）的左端穿出左缸盖（4）后，与外罩连接缸筒（2）的左侧壁内侧连接；

缸体（5）的右端设有缸体连接件（9），缸体连接件（9）的右端设有万向球铰（1），缸体连接件（9）设有一开口向左的内腔，活塞杆（3）的右端穿出右缸盖（8）后，伸入该内腔中。

4.如权利要求3所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：万向球铰（1）与外罩连接缸筒（2）之间通过孔轴配合中的过渡配合连接在一起，活塞杆（3）通过螺纹与外罩连接缸筒（2）紧密配合；

缸体连接件（9）通过螺纹与缸体（5）连接为一整体，缸体连接件（9）紧贴右缸盖（8）。

5.如权利要求3所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：左缸盖（4）和外罩连接缸筒（2）的左侧壁之间的间距、左缸盖（4）和左侧的活塞（7）之间的间距、右缸盖（8）和右侧的活塞（7）之间的间距以及活塞杆（3）右端面和缸体连接件（9）的右侧壁之间的间距均相等。

6.如权利要求1所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：活塞杆（3）与左缸盖（4）、右缸盖（8）之间分别设置动密封装置，左缸盖（4）、右缸盖（8）与缸体（5）之间分别设置静密封装置。

7.如权利要求1所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于，所述的锁定阀（6）包括：

内腔中灌注有液压油的阀体（13），阀体（13）整体呈圆柱状，

阀体（13）的底壁上设有导流出孔（19），

阀体（13）的顶部开口处设有阀盖（11），阀盖（11）的中部设有轴向通孔，在轴向通孔的旁边设有贯通阀盖的侧通孔（16），

开有薄壁小孔的内六角螺钉（15）装在侧通孔（16）内，

阀体（13）内设有阀芯（12），

所述沿阀芯（12）的外表面设有一圈台阶状环形凸台（17），

位于台阶状环形凸台（17）上方的阀芯部分插入阀盖（11）的轴向通孔内，

位于台阶状环形凸台（17）下方的阀芯部分套装有弹簧（14），弹簧（14）一端抵靠在台阶状环形凸台（17）的底面，另一端抵靠在阀体（13）的底壁，

位于台阶状环形凸台（17）下方的阀芯部分的端部设有缩径部分，该缩径部分插入导流出孔（19）内，

在缩径部分设有竖向导流孔（21）和横向导流孔（20），竖向导流孔（21）贯通该缩径部分，横向导流孔（20）与竖向导流孔（21）连通。

8.如权利要求7所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：阀盖（11）采用细牙螺纹与阀体（13）连接。

9.如权利要求7所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：阀盖（11）与阀芯（12）之间为间隙配合且间隙为0.002mm。

10.如权利要求7所述的桥梁液压速度锁定装置，其特征在于：阀体（13）和活塞（7）的安装槽之间设有密封圈，阀体（13）上设有密封圈槽（18）。

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