CN103174784A - 一种绕弯钢丝拉式吸能器 - Google Patents

Abstract

一种绕弯钢丝拉式吸能器，包括吸能钢丝和滚轮装置；所述滚轮装置包括滚轮支撑片和至少两个滚轮，每个滚轮对应一个滚轮销，所述滚轮销固定在所述滚轮支撑片上，所述滚轮可转动的套设在所述滚轮销上，相临滚轮之间形成滚轮间隙；所述吸能钢丝的一端固定，另一端穿过所述滚轮间隙后伸出所述滚轮装置。本发明绕弯钢丝拉式吸能器解决了翻转管式吸能器制作工艺复杂，成本高的缺点，同时工作载荷也很平稳；相比压碎圆柱体和可旋转的圆环两种吸能器又具有载荷平稳的特点；本发明吸能器的工作受力采用受拉形式，受拉形式有导向，能够防失稳；本发明通过控制钢丝的屈服强度、钢丝及滚轮的表面粗糙度可以方便的控制吸能能力。

Description

一种绕弯钢丝拉式吸能器

技术领域

本发明属于吸能装置技术领域，特别是涉及到一种绕弯钢丝拉式吸能器。

背景技术

在上世纪50年代末和60年代初，美国飞行安全基金会的航空坠毁损伤研究部(AvCIR)初步确定了改进直升机座椅的必要性。60年代初以后AvCIR更名为美国航空安全工程和研究部(AvSER)。最早这个非赢利的机构作为飞行安全基金会一个部门建在美国菲尼克斯，主要调查飞机坠毁确定引起损伤的原因。以前对坠机的调查只注重调查坠机的原因，而很少调查和统计坠机后乘员损伤和死亡的情况和原因。调查结果提出为在坠机时保护乘员必须对座椅进行改进，如坠机时必须要充分可靠地约束乘员，座椅应与飞机结构保持连接，对坠机时产生的平行于脊柱并施加于乘员的载荷应给予有效的限制。可以断定座椅对人体合适的约束可以减少施加在乘员身上前向(X)和侧向(Y)的坠机载荷(垂直方向(Z)除外)，使乘员在可生存坠机事件中减少伤亡。而限制垂直方向(Z)的载荷可以减少脊柱破裂的可能和下肢瘫痪的风险，增加乘员生存的机会。座椅和乘员在设定的限制裁荷作用下产生位移，该限制载荷应低于人的耐限，所产生的位移应不能超过飞机现有的最大空间范围，尽可能大的达到可生存的范围。

在60年代和70年代初期，主要的工作放在研制简单实用的方案和编制座椅设计和验证的标准和规范上。现在，世界上几乎所有的军用直升机和多数民用直升机都装备了抗坠毁吸能座椅。世界人部分座椅使用了一种具有不变的近似恒定载荷-位移特性的吸能器(FLEA)使乘员减速。为了在座椅乘员重量范围内发挥最大的效能，这个不变的载荷是按第50百分位座椅乘员重量设计的。

现有的吸能器种类很多：

1)可压碎的圆柱体

可压碎的圆柱体被安装在金属圆筒内并对着一个二端带帽圆筒，该圆筒向可压碎的吸能圆柱施加载荷。靠圆柱或圆管压碎来吸收能量。图1所示为铝和纸蜂窝的制成的圆管压碎位移载荷曲线。

2)可旋转的圆环

早期形式的吸能器是在两个可伸缩圆柱筒之间的环形空间，安装有一定量的环形元件。该方案的改进和发展，是以连续的螺旋不锈钢丝替代环形元件。圆管与圆环或钢丝的干涉配合确保了施加载荷时圆环或钢丝的转动胜于滑动。转动的圆环或螺旋钢丝的不断的塑性变形产生吸能过程。

3)翻转管

该装置利用了使一定长度的金属管管壁向内或向外翻转所需要的力来吸收能量。该装置是由美国通用汽车研究试验室开发的，已用于能产生坠撞破坏载荷的汽车驾驶杆上。1970年，美国两姆拉(Simula)公司发展了该装置，并将其首先使用在直升机的吸能座椅上(见图3)。

从上面的可压碎圆柱体和可旋转的圆环两种吸能方案的位移载荷曲线可以看出，吸能器工作时载荷不稳定，这样会造成对人体冲击过载不恒定，影响对人体的保护。翻转管吸能器工作时载荷稳定，但其其成型工艺复杂，制造成本较高。因此要研制一种制造工艺简单，工作时载荷稳定的能量吸收装置。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的绕弯钢丝拉式吸能器，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种绕弯钢丝拉式吸能器，包括吸能钢丝和滚轮装置；所述滚轮装置包括滚轮支撑片和至少两个滚轮，每个滚轮对应一个滚轮销，所述滚轮销固定在所述滚轮支撑片上，所述滚轮可转动的套设在所述滚轮销上，相临滚轮之间形成滚轮间隙；所述吸能钢丝的一端固定，另一端穿过所述滚轮间隙后伸出所述滚轮装置。

所述滚轮间隙大于所述吸能钢丝的直径。

相临的两个所述滚轮挤压穿过其间的钢丝，在所述滚轮间隙处为过盈配合。

所述滚轮至少有三个。

需要吸能的外力加载在所述滚轮销上。

所述吸能钢丝伸出所述滚轮装置的一端的顶端设有吸能钢丝挡片。

所述滚轮支撑片有两片，所述滚轮销固定在所述两片支撑片上，所述滚轮和穿过所述滚轮间隙的所述吸能钢丝位于两片所述支撑挡片之间。

本发明的绕弯钢丝拉式吸能器可用于各种吸能系统和领域，尤其是可用于直升机、军用装甲车辆座椅的能量吸收。该绕弯钢丝拉式吸能器的整体设计方案是使用绕弯钢丝的弯曲部分沿钢丝拉直方向完全平移变形的方式来稳定吸收冲击能量。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明绕弯钢丝拉式吸能器解决了翻转管式吸能器制作工艺复杂，成本高的缺点，同时工作载荷也很平稳；相比压碎圆柱体和可旋转的圆环两种吸能器又具有载荷平稳的特点。

(2)本发明吸能器的工作受力采用受拉形式，受拉形式有导向，能够防失稳；本发明通过控制钢丝的屈服强度、钢丝及滚轮的表面粗糙度可以方便的控制吸能能力。

附图说明

图1为两种类型的可压碎吸能器位移载荷曲线；

图2为可旋转的圆环吸能器位移载荷曲线；

图3为翻转管式吸能器位移载荷曲线；

图4为本发明绕弯钢丝拉式吸能器主视的结构图；

图5为本发明绕弯钢丝拉式吸能器左视的结构图；

图6为图4中C-C剖面的放大示意图；

图7为图5中B-B削面的放大示意图；

图8为吸能钢丝主视的示意图；

图9为吸能钢丝左视的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图8所示的一种绕弯钢丝拉式吸能器，包括吸能钢丝1和滚轮装置；所述滚轮装置包括滚轮支撑片4和四个滚轮2，每个滚轮2对应一个滚轮销3，所述滚轮销3固定在所述滚轮支撑片4上；所述滚轮2可转动的套设在所述滚轮销3上，相临滚轮2之间形成滚轮间隙，需要吸能的外力加载在所述滚轮销3上；所述吸能钢丝1的一端固定，另一端穿过所述滚轮间隙后伸出所述滚轮装置，所述吸能钢丝1伸出所述滚轮装置的一端的顶端设有吸能钢丝挡片5；所述滚轮支撑片4有两片，所述滚轮销3固定在所述两片支撑片上，所述滚轮2和穿过所述滚轮间隙的所述吸能钢丝1位于两片所述支撑挡片5之间。在本实施例中所述滚轮间隙大于所述吸能钢丝1的直径，所述吸能钢丝1在所述四个滚轮2之间绕弯，通过钢丝的绕弯达到吸能的目的；在其他的实施方式中，也可以相临的两个所述滚轮2挤压穿过其间的钢丝，在所述滚轮间隙处为过盈配合，从而通过钢丝的绕弯和钢丝与滚轮2之间的挤压共同作用达到吸能的目的。

实际使用中，包括如下步骤：

1预拉加载

应对成形的吸能弯丝在工作前用拉力试验机进行预拉加载，直到弯丝能够达到保持恒定载荷值平移变形状态。

2吸能器组装

首先把四颗滚轮2与一滚轮支撑片4用销初步固定，再将吸能钢丝1压入滚轮2两两之间的空隙中，最后将另一滚轮支撑片4与已经安装好的滚轮2贴合且用销固定住，后装入吸能钢丝挡片5。

3工作原理

工作时销拉动滚轮2及其滚轮支撑片4组件下移，吸能弯丝弯曲部分沿着钢丝线方向平移变形，稳定吸收冲击载荷。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：包括吸能钢丝和滚轮装置；所述滚轮装置包括滚轮支撑片和至少两个滚轮，每个滚轮对应一个滚轮销，所述滚轮销固定在所述滚轮支撑片上，所述滚轮可转动的套设在所述滚轮销上，相临滚轮之间形成滚轮间隙；所述吸能钢丝的一端固定，另一端穿过所述滚轮间隙后伸出所述滚轮装置。

2.根据权利要求1所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：所述滚轮间隙大于所述吸能钢丝的直径。

3.根据权利要求1所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：相临的两个所述滚轮挤压穿过其间的钢丝，在所述滚轮间隙处为过盈配合。

4.根据权利要求1至3任意之一所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：所述滚轮至少有三个。

5.根据权利要求1至3任意之一所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：需要吸能的外力加载在所述滚轮销上。

6.根据权利要求1至3任意之一所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：所述吸能钢丝伸出所述滚轮装置的一端的顶端设有吸能钢丝挡片。

7.根据权利要求1至3任意之一所述的绕弯钢丝拉式吸能器，其特征在于：所述滚轮支撑片有两片，所述滚轮销固定在所述两片支撑片上，所述滚轮和穿过所述滚轮间隙的所述吸能钢丝位于两片所述支撑挡片之间。

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