CN107401579A - 一种液压磁悬浮缓冲方法及其应用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压磁悬浮缓冲方法，使用连接在液压装置运动部上的受力件直接承受外部冲击力，液压装置内部设置磁力机构，液压装置运动部在液压装置内部受液压作用力和磁性排斥力共同作用。同时还公开了一种应用上述缓冲方法的液压磁悬浮缓冲装置，包括封闭的液压缸体，液压缸体内设有活塞，以及被活塞分隔的上、下两个流体容腔，流体容腔中储存有液压油，活塞上设有连通两个流体容腔的过油孔，活塞上还设有支柱，支柱滑动贯穿液压缸体顶部，支柱顶部连有承力板，活塞底部与液压缸体底部间设有磁悬浮机构。本发明结构简单，节约空间，多种缓冲方式结合使用，缓冲效能好，且缓冲力非接触，低冲击，减轻磨损。

Description

一种液压磁悬浮缓冲方法及其应用装置

技术领域

本发明涉及一种机械运动缓冲方法及其应用装置，更具体地说，它涉及一种液压磁悬浮缓冲方法及其应用装置。

背景技术

机械设备在运行时，机构的运动一般都会产生或大或小的冲击及震动，对机械的连接结构稳定性及工作机构的精度都会带来不利影响，如果机械设备与人体结合比较紧密，冲击及震动更会直接造成人体的不适或损害，因此在机械设备上一般都会设置缓冲装置，以消除或减弱上述各种不利影响。例如跑步机为一种受人力驱动同时又反作用于人体的健身器械，由于跑步时人体会有节律地作起伏运动，在此过程中，下肢关节会承受较大的冲击，因此在跑步机上则可通过设置缓冲装置更好地缓和对人体所受冲击，减轻人体劳损，增加跑步的舒适性。跑步机上的缓冲装置常见结构是：在机架和承力板之间加装有一定弹性的缓冲垫，缓冲垫的弹性和弹力按跑步机最大负荷重量设计，以满足跑步机的最大安全负荷。公开号为CN203564706U的实用新型于2014年4月30日公开了一种跑步机跑板四级缓冲结构，包括机架和设置在所述机架上的跑板，所述跑板的后端设置有定位垫，所述跑板的中部还独立设置有三级缓冲组件和第四级缓冲结构，所述第四级缓冲结构活动安装在所述机架和跑板之间。该实用新型在跑板的一端设置有定位垫，使所述跑板形成悬臂结构，充分利用了跑板自身的弹力；设置有三级缓冲组件和第四级缓冲结构，当跑板受力时，经过所述三级缓冲组件的多级缓冲作用后，可以承受大负荷重量，并且可以达到使缓冲作用受力均匀且缓慢的效果，同时通过调节第四级缓冲结构的位置改变跑板着力点从而改变跑板的缓冲变形量，可以满足不同人群和不同的运动的需要，达到缓冲减震好，反冲力小，运动舒适的效果。但该实用新型中缓冲结构均采用硬接触式力传递方式提供缓冲力，接触点多，部件易磨损。

发明内容

现有机械设备上的缓冲结构中缓冲件与设备机体间及缓冲件内部硬接触部位较多，牵涉的装配、固定结构相对复杂，更易发生部件磨损问题，且缓冲作用方向易分散而影响缓冲效能，为克服这些缺陷，本发明提供了一种硬接触部位更少，结构简单，缓冲作用方向准确，缓冲效能更高的液压磁悬浮缓冲装置。

本发明的技术方案是：一种液压磁悬浮缓冲方法，使用连接在液压装置运动部上的受力件直接承受外部冲击力，液压装置内部设置磁力机构，液压装置运动部在液压装置内部受液压作用力和磁性排斥力共同作用。本发明是采用磁性排斥力与流体阻滞力结合的方式提供缓冲动力，由于以无形的磁场及不定形的流体为工作介质，因此与传统的弹簧等缓冲件相比，可大大减少装配、安装等结构，从而压缩整体结构空间占用。同时，磁性排斥力与流体阻滞力的传递方式为柔性传导，因此较之于普通的弹簧缓冲结构，本发明工作时具有明显的非接触，低磨损的优点。

一种应用上述缓冲方法的液压磁悬浮缓冲装置，包括封闭的液压缸体，液压缸体内设有活塞，以及被活塞分隔的上、下两个流体容腔，流体容腔中储存有液压油，活塞上设有连通两个流体容腔的过油孔，活塞上还设有支柱，支柱滑动贯穿液压缸体顶部，支柱顶部连有承力板，活塞底部与液压缸体底部间设有磁悬浮机构。磁悬浮机构可产生反制活塞下降的磁力，液压油也可在外部冲击力的作用下被活塞挤压，进而产生液压对抗外部冲击力，因此本发明是采用磁性排斥力与流体阻滞力结合的方式提供缓冲动力。由于工作介质为无形的磁场及不定形的流体，因此与传统的弹簧等缓冲件相比，可大大减少装配、安装等结构，从而压缩整体结构空间占用。同时，磁性排斥力与流体阻滞力的传递方式为柔性传导，因此较之于普通的弹簧缓冲结构，本发明工作时具有明显的非接触，低磨损的优点。另外，本发明中磁性排斥力、活塞浮动时的推力指向都较为集中、准确，不似弹簧会因偏转、扭曲而导致缓冲作用力分散，受力响应也不会向弹簧那样急促，因此本发明可提供更高的缓冲效能。

作为优选，过油孔处设有单向流体阻尼装置，单向流体阻尼装置包括设于活塞底部的单向翻板，单向翻板铰接在上活塞上，单向翻板上设有翻板过油孔，翻板过油孔小于过油孔且与过油孔重叠。单向流体阻尼装置可减缓液压油对压差的自适应调节流动，可进一步强化缓冲作用。外部冲击力通过承力板、支柱传递到活塞上时，下流体容腔加压，反馈油压也急速增大，一段时间内形成下流体容腔油压大于上流体容腔油压的态势，此间单向翻板被下流体容腔油压驱动，紧贴活塞，因此下流体容腔中的较高压液压油只能通过更小的翻板过油孔进入上流体容腔以寻求泄压途径，较小的翻板过油孔减缓了上、下流体容腔油压的重新平衡，同时，随着下流体容腔液压油不断进入上流体容腔，上流体容腔逐步扩大，将活塞下推，而随着活塞的下移，活塞与液压缸体底部间的磁性排斥力又逐渐增强，阻止上、下流体容腔油压快速再平衡，强化缓冲作用。反之，在外部冲击力消失后，在磁性排斥力及上、下流体容腔油压差的作用下，上流体容腔油压将单向翻板推离活塞，过油孔敞开，上流体容腔的液压油加速从更大的过油孔流入下流体容腔，迅速恢复初始平衡状态，活塞回到最初高度。

作为另选，过油孔处设有单向流体阻尼装置，所述单向流体阻尼装置包括活动阀块，过油孔、活动阀块均呈锥形，活动阀块适配插接于过油孔中，过油孔孔壁上设有连通两个流体容腔的槽道。活动阀块与单向翻板作用相同，可在外部冲击力压迫活塞下降时减小过油孔的油通量，结合磁性排斥力，阻止上、下流体容腔油压快速再平衡，强化缓冲作用；在外部冲击力消失后，则使过油孔的油通量达到最大，迅速恢复初始平衡状态。

作为优选，所述的磁悬浮机构包括上磁性件和下磁性件，上磁性件固设于活塞底部，下磁性件固设于液压缸体底部，上磁性件和下磁性件的同性磁极相对。同性磁极相对的上磁性件和下磁性件可阻止活塞与液压缸体底部靠近，在活塞和液压缸体底部安装磁性件比直接用磁性材料制作活塞和液压缸体底部更具生产操作性和经济性。

作为另选，活塞和液压缸体的底部均用磁性材料制成，且活塞和液压缸体底部的同性磁极相对。活塞和液压缸体的底部均用磁性材料制作，活塞和液压缸体直接构成磁悬浮机构可减少部件，简化装配结构。

作为优选，承力板底部还设有顶簧，顶簧与液压缸体并联。顶簧与液压缸体结合使用，采用磁性排斥力、流体阻滞力和弹簧弹力结合的方式提供缓冲动力，缓冲手段更为丰富，缓冲效果更好。

作为优选，液压缸体对称设置，顶簧居中位于液压缸体之间。液压缸体对称设置，弹簧居中力学，此种布局结构可更好地实现力学平衡。

作为另选，顶簧对称设置，液压缸体居中位于顶簧之间。这也是一种可较好实现力学平衡的布局结构。

作为优选，上方的流体容腔顶部留有气隙。液压缸体以油气混合介质为工作介质，既可产生较强的缓冲力，又具有更高的压缩比，缓冲效果更好。

本发明的有益效果是：

多种缓冲方式结合使用，缓冲效能好。本发明采用磁性排斥力与流体阻滞力结合的方式提供缓冲动力，缓冲手段丰富，同时对冲攻击力的响应更为平缓，缓冲作用力方向集中、精确，因此缓冲效能较好。

缓冲力非接触，低冲击，减轻磨损。本发明中构成缓冲力的磁性排斥力与流体阻滞力的传递方式为柔性传导，工作时具有明显的非接触，低冲击、低磨损的优点。

结构简单，节约空间。本发明的工作介质为无形的磁场及不定形的流体，因此与传统的弹簧等缓冲件相比，可大大减少装配、安装等结构，从而压缩整体结构空间占用。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中液压缸体的一种结构示意图；

图3为本发明的另一种结构示意图。

图中，1-液压缸体，2-底板，3-活塞，4-上磁性件，5-下磁性件，6-流体容腔，7-承力板，8-过油孔，9-单向翻板，10-翻板过油孔，11-顶簧，12-支柱。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种液压磁悬浮缓冲方法，使用连接在液压装置运动部上的受力件直接承受外部冲击力，液压装置内部设置磁力机构，液压装置运动部在液压装置内部受液压作用力和磁性排斥力共同作用。如图1、图2所示，一种应用了上述液压磁悬浮缓冲方法的液压磁悬浮缓冲装置，用于跑步机的缓冲，本装置包括封闭的液压缸体1，液压缸体1包括箱壁、底板2，液压缸体1内设有与底板2平行的活塞3，活塞3滑动连接于箱壁上，底板2固定于箱壁底部，活塞3、箱壁、底板2围合成上、下两个流体容腔6，流体容腔6中储存有液压油，活塞3上设有连通两个流体容腔6的过油孔8，活塞3上还设有支柱12，支柱12滑动贯穿液压缸体1顶部，支柱12顶部与一承力板7抵接，承力板7即为跑步机的跑板，活塞3底部设有上磁性件4，底板2顶部设有下磁性件5，上磁性件4和下磁性件5的N极相对，上磁性件4和下磁性件5均由六十个磁钢块排列构成。过油孔8处设有单向流体阻尼装置。所述单向流体阻尼装置包括设于活塞3底部的单向翻板9，单向翻板9铰接在上活塞3上，单向翻板9上设有翻板过油孔10，翻板过油孔10小于过油孔8且与过油孔8重叠。承力板7底部还设有顶簧11，顶簧11与液压缸体1并联。液压缸体1为两个且对称设置，顶簧11为一个，顶簧11居中位于液压缸体1之间。上方的流体容腔6顶部留有气隙。

跑步踩踏压力通过承力板7、支柱4传递到活塞3上时，下方的流体容腔6加压，反馈油压也急速增大，一段时间内形成下方的流体容腔油6压大于上方的流体容腔6油压的态势，此间单向翻板9被下方流体容腔6油压驱动，紧贴活塞3，因此下方的流体容腔6中的较高压液压油只能通过更小的翻板过油孔10进入上方流体容腔6以寻求泄压途径，较小的翻板过油孔减缓了上、下流体容腔6油压的重新平衡，同时，随着下流体容腔液压油不断进入上方流体容腔6，上流体容腔6逐步扩大，将活塞6下推，而随着活塞3的下移，上磁性件4和下磁性件5间的磁性排斥力又逐渐增强，阻止上、下方的流体容腔6油压快速再平衡，强化缓冲作用。反之，在跑步踩踏压力消失后，在磁性排斥力及上、下流体容腔6油压差的作用下，上方的流体容腔6油压将单向翻板9推离活塞，过油孔8敞开，上流体容腔9的液压油加速从更大的过油孔8流入下方的流体容腔6，迅速恢复初始平衡状态，活塞回到最初高度。

实施例2：

如图3所示，上磁性件4和下磁性件5的S极相对，上磁性件4和下磁性件5均由八十个磁钢块排列构成。顶簧11为两个且对称设置，液压缸体1居中位于顶簧11之间。其余同实施例1。

实施例3：

活塞3和底板2均用磁性材料制成，且活塞3和液压缸体1底部的N极相对。所述单向流体阻尼装置包括活动阀块，过油孔8、活动阀块均呈上小下大的锥形，活动阀块顶端设有防脱钩，活动阀块适配插接于过油孔8中，过油孔8孔壁上设有连通两个流体容腔6的槽道。其余同实施例1。

Claims (10)

1.一种液压磁悬浮缓冲方法，其特征是使用连接在液压装置运动部上的受力件直接承受外部冲击力，液压装置内部设置磁力机构，液压装置运动部在液压装置内部受液压作用力和磁性排斥力共同作用。

2.一种应用权利要求1所述缓冲方法的液压磁悬浮缓冲装置，包括封闭的液压缸体（1），液压缸体（1）内设有活塞（3），以及被活塞（3）分隔的上、下两个流体容腔（6），流体容腔（6）中储存有液压油，其特征是活塞（3）上设有连通两个流体容腔（6）的过油孔（8），活塞（3）上还设有支柱（12），支柱（12）滑动贯穿液压缸体（1）顶部，支柱（12）顶部连有承力板（7），活塞（3）底部与液压缸体（1）底部间设有磁悬浮机构。

3.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是过油孔（8）处设有单向流体阻尼装置，该单向流体阻尼装置包括设于升降板（3）底部的单向翻板（9），单向翻板（9）铰接在上升降板（3）上，单向翻板（9）上设有翻板过油孔（10），翻板过油孔（10）小于过油孔（8）且与过油孔（8）重叠。

4.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是过油孔（8）处设有单向流体阻尼装置，该单向流体阻尼装置包括活动阀块，过油孔（8）、活动阀块均呈上小下大的锥形，活动阀块适配插接于过油孔（8）中，过油孔（8）孔壁上设有连通两个流体容腔（6）的槽道。

5.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是所述的磁悬浮机构包括上磁性件（4）和下磁性件（5），上磁性件（4）固设于活塞（3）底部，下磁性件（5）固设于液压缸体（1）底部，上磁性件（4）和下磁性件（5）的同性磁极相对。

6.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是活塞（3）和液压缸体（1）的底部均用磁性材料制成，且活塞（3）和液压缸体（1）底部的同性磁极相对。

7.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是承力板（7）底部还设有顶簧（11），顶簧（11）与液压缸体（1）并联。

8.根据权利要求7所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是液压缸体（1）成对设置，顶簧（11）居中位于液压缸体（1）之间。

9.根据权利要求2所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是顶簧（11）成对设置，液压缸体（1）居中位于顶簧（11）之间。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的液压磁悬浮缓冲装置，其特征是上方的流体容腔（6）顶部留有气隙。