CN103062579A - 缓冲支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种缓冲支撑结构，属于缓冲结构技术领域。它由缸体（4）、位于缸体（4）内可沿缸体内壁上下滑动的盖板（1）、位于盖板和缸体底部之间的弹簧（2）；上述盖板（1）均匀布置有溢流孔；上述缸体内装有润滑油，润滑油的高度低于上述弹簧运动的最低处的位置。本发明的缓冲支撑结构能避免弹簧损坏而失效。

Description

缓冲支撑结构

技术领域

本发明涉及一种缓冲支撑结构，属缓冲结构技术领域。 

背景技术

为了使支撑结构具有缓冲的功能，一般比较有效的途径是采取弹簧支撑。弹簧支撑是在支撑结构中安装弹簧，形成缓冲支撑结构。  

采用弹簧支撑的方法由于弹簧的工作极限应力有限及疲劳所造成弹簧寿命的下降，一旦弹簧损坏，缓冲结构失效。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种避免弹簧损坏而失效的缓冲支撑结构。 

一种缓冲支撑结构，其特征在于：由缸体、位于缸体内可沿缸体内壁上下滑动的盖板、位于盖板和缸体底部之间的弹簧；上述盖板均匀布置有溢流孔；上述缸体内装有润滑油，润滑油的高度低于上述弹簧运动的最低处的位置。 

本项发明特征在于：1）、所述标准弹簧安装于缸体内，在弹簧正常工作状态下，弹簧自动伸缩带动盖板，缸体、弹簧、盖板形成缓冲支撑结构，弹簧与盖板可起到缓冲支撑的效果；2）、盖板均匀布置溢流孔，保证其受力均匀，防止一边倾斜与缸体卡死；3）弹簧失效时，盖板落到润滑油表面上，缸体、润滑油、盖板可形成应急缓冲支撑结构；在被支撑物重量作用下润滑油从溢流孔流出，减缓下落速度，由此达到缓冲作用。4）、盖板与缸体相对运动中润滑油起到润滑作用。 

本项发明与目前已有的技术比较有以下优点， 1）、不需要增加其他支撑构件，结构简单，实用性强；2）、在弹簧失效情况下，可形成应急支撑结构，安全性高；3）、润滑油的润滑作用可提高装置的使用寿命。 

本项发明所提出的缓冲支撑结构，可用于普通的缓冲支撑中，也可用于要求严格的大型机械的运输车中，以运输航空发动机为例，航空发动机转子轴为细长体、支撑为悬臂结构，运输过程中颠簸产生的铅垂方向激振力可引起转子与机 匣碰擦和影响转子轴的疲劳强度。因此该缓冲支撑结构可避免弹簧失效造成对发动机的硬冲击。 

附图说明

图1 为缓冲支撑结构主视图； 

图2为缓冲支撑结构俯视图； 

图中标号名称：1、盖板，2、弹簧，3、润滑油，4、缸体，5、溢流孔。 

具体实施方法 

图1 、图2中各零部件功能如下： 

盖板1：在弹簧2作用下起到支撑作用；弹簧2失效时，在润滑油3作用下支撑所运输的车辆。弹簧2：起到缓冲支撑作用；润滑油3：润滑盖板1与缸体4，延长使用寿命；弹簧2失效时，减缓盖板下落速度；缸体4：装载润滑油与弹簧。 

以下结合图1、图2说明本发明缓冲支撑结构工作方法： 

盖板1为圆形，溢流孔为3个，沿圆心对称。以对缓冲支撑结构要求严格的航空发动机运输车为例，该缓冲支撑结构装载于运输车辆上，随着运输车辆的行驶，弹簧的伸缩带动盖板支撑着航空发动机，并具有一定缓冲作用，可避免发动机在运输过程中颠簸产生的激振力引发的转子叶尖与机匣碰擦，并降低对转子轴的疲劳强度的影响；在道路不平整的情况下，弹簧所受到许用切应力超过其工作极限应力可导致失效，此时盖板落到润滑油表面上，在发动机重量作用下润滑油从溢流孔流出，减缓下落速度，从而达到缓冲作用。此外，盖板与缸体相对运动中润滑油还可起到润滑作用。在此要进一步说明的是：1）为了达到较好的缓冲效果，在保证每个缓冲支撑结构均匀受力的前提下，可适当增加该结构数目，从而降低对弹簧材料的要求。2）在结构设计时需考虑到润滑油液面不能高于弹簧运动到最低处时所在位置。3）溢流孔的几何参数（外径、位置）的设计主要考虑发动机重量与弹簧数量。具体规则如下： 

1.首先以盖板为研究对象，设盖板的重量忽略不计，所载重物质量为m,所载重物由k个缓冲支撑结构支撑，假设弹簧失效时重物可达到的最大加速度为a，设此时t=0s，盖板受力为 F₁=m(g+a)/k（1）， 

在所载重物作用下润滑油从溢流孔流出，减缓盖板下落速度，当盖板静止时，此时，假设t=t₁,盖板受力为F₂=mg/k（2）， 

盖板的平均受力为，F_ave=(F₁+F₂)/2（3）， 

则盖板所受压强为p，设 S为盖板的面积，p=F_ave/S（4）； 

2.将从溢流孔流出的润滑油作为液柱，以液柱为研究对象， 

设液柱的位移为x，质量为m₂ ，加速度为a₂， 

设x=a₁t²+bt+c， 

当t=0s时，x=0m，则c=0, 

当t=t₁时，x=x₁（5），  

当t=t₁时, v=0m/s, 

$v=\frac{\∂x}{\∂t}=2a_{1}t+b=0m/s---\left(6\right),$

由（5）（6）得到液柱加速度 

（7）， 

溢流孔的面积为S1=πr²（8），其中r为溢流孔的半径，S₁为溢流孔面积， 

简化液柱质量为

 （9），其中ρ为润滑油的密度， 

忽略液柱自身质量，液柱受力为：pS₁=m₂a₂（10）， 

从溢流孔流出液柱的体积与缸体内的润滑油体积相等，则有nx₁S₁=HS（11）， 

其中H为弹簧未失效时润滑油液面的高度，n为溢流孔的数目，溢流孔沿周向均匀分布， 

由（1）（2）（3）（4）（7）（8）（9）（10）（11）求得溢流孔半径 $r={\left(\frac{\mathrm{HS}}{\mathrm{n\π}}\right)}^{\frac{1}{2}}{\left(\frac{2\mathrm{k\ρS}}{t_1^2(2\mathrm{mg}+\mathrm{ma})}\right)}^{\frac{1}{6}}$  。 

Claims (2)

1.一种缓冲支撑结构，其特征在于：

由缸体（4）、位于缸体（4）内可沿缸体内壁上下滑动的盖板（1）、位于盖板和缸体底部之间的弹簧（2）；

上述盖板（1）均匀布置有溢流孔；

上述缸体内装有润滑油，润滑油的高度低于上述弹簧运动的最低处的位置。

2.根据权利要求1所述的缓冲支撑结构，其特征在于：上述盖板（1）为圆形，所述的溢流孔为圆形，沿盖板周向均匀分布；溢流孔半径，其中H为弹簧未失效时润滑油液面的高度，S为盖板的面积，n为溢流孔的个数，k为缓冲支撑结构个数， ρ为润滑油的密度，t₁为设计时的假设量，假设盖板从弹簧失效时开始下落到最低点处的时间，m为k个缓冲支撑结构所载重物的质量，g为重力加速度，a为设计时的假设量，假设缓冲支撑结构所载重物下落可达到的最大加速度。

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