CN108131413B - 磁控碰撞缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁控碰撞缓冲器，包括工作缸、端盖和底盖，工作缸内设有活塞和弹簧，弹簧的一端与活塞固定连接，另一端与底盖固定连接，活塞与活塞杆固定连接，活塞杆穿过端盖外伸出工作缸后与碰撞头固定连接，活塞包括活塞铁芯与励磁线圈，励磁线圈绕制在活塞铁芯设有的凹槽中，励磁线圈两端通过引线从活塞杆设有的通孔延伸至缓冲器外；活塞铁芯的轴向截面设置为上大下小的等腰梯形，活塞铁芯外壁与工作缸内壁平行，活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间设有间隙，工作缸下端的缸壁设有环形的储液腔，储液腔通过通道与工作缸内腔连通，工作缸内腔内填充有磁控阻尼材料。其可通过调节电磁场强度来调整缓冲器的阻尼参数，有效提升碰撞缓冲器性能。

Description

磁控碰撞缓冲器
技术领域
本发明属于缓冲器技术领域，具体涉及一种磁控碰撞缓冲器。
背景技术
碰撞缓冲器是各种机械设备重要的零部件，是吸收碰撞冲击能量，缓和不必要的冲击的必要装置，具有广泛的工程应用价值。一般碰撞缓冲器拥有工作缸和往复运动的活塞杆，在活塞杆沿轴向相对于工作缸运动时产生抑制活塞杆相对于工作缸运动的阻尼力，这样的碰撞缓冲器安装于车辆、大型工程机械中，能够通过缓冲器储能与阻尼特性大幅抑制冲击碰撞作用。目前应用最广泛的碰撞缓冲器是液压缓冲器，选择适合应用场合的液压缓冲器，可以降低外界振动冲击的影响，改善机械系统的性能。上述碰撞缓冲器虽具有结构成熟，抗碰撞冲击性能良好等优点，但现有的液压碰撞缓冲器阻尼特性固定，属于被动缓冲器，无法适应缓冲器在运行过程中面对动态碰撞冲击力的问题，也不能与目前流行的主动控制技术相结合实现自适应碰撞缓冲控制。因此，传统的碰撞缓冲器在新型工程领域中的应用将受到限制，不能满足冲击力动态变化工况下的使用需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种磁控碰撞缓冲器，其可通过调节电磁场强度来调整缓冲器的阻尼参数，可优化缓冲特性，有效提升碰撞缓冲器性能，可满足冲击力动态变化工况下的使用需求。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种磁控碰撞缓冲器，包括工作缸以及位于工作缸轴向两端的端盖和底盖，所述工作缸的内腔设置为上大下小，所述工作缸的内腔内设有活塞和弹簧，所述弹簧的一端与活塞底部固定连接，所述弹簧的另一端与工作缸底部的底盖固定连接，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述活塞杆的另一端穿过工作缸上端的端盖外伸出工作缸后与碰撞头固定连接，所述活塞包括活塞铁芯与励磁线圈，所述励磁线圈绕制在活塞铁芯设有的凹槽中，励磁线圈两端分别与引线连接，所述引线从活塞杆设有的通孔延伸至缓冲器外，用以连接外界的激励电源；所述活塞铁芯为圆台型结构，其轴向截面设置为上大下小的等腰梯形，活塞铁芯外壁与工作缸内壁平行，所述活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间设有间隙，当活塞杆与活塞向工作缸底端运动时，活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间的间隙逐渐减小，所述工作缸下端的缸壁设有环形的储液腔，所述储液腔沿工作缸轴向延伸，所述工作缸的缸壁上设有的环形储液腔通过设置的通道与工作缸内腔连通，所述工作缸内腔内填充有磁控阻尼材料。储液腔环工作缸缸壁设置。
所述工作缸下端的缸壁设置环形通道将环形储液腔与工作缸内腔连通；环形通道设置在工作缸底部，位于底盖与储液腔内侧的缸壁之间。
所述碰撞头的上端设有缓冲垫，所述碰撞头的下端与活塞杆固定连接；所述缓冲垫采用橡胶材料；所述碰撞头采用硬质合金材料。碰撞头上表面粘结橡胶缓冲垫，下表面与活塞杆端面连接固定。
所述活塞杆沿轴向设有用于供励磁线圈的引线穿过的直通孔，所述碰撞头内部设有L型通孔结构，与活塞杆设有的轴向直通孔对齐连通。所述引线通过活塞杆直通孔延伸至碰撞头L型通孔处，通过L型通孔引线被引出碰撞缓存器外。
所述活塞杆依次穿过油封与端盖伸出至工作缸外，所述端盖与油封表面紧密贴合，所述油封与活塞杆紧密接触，动态密封工作缸内磁控阻尼材料，端盖与油封通过缸口卷边工艺固定在工作缸顶端入口处；油封采用耐腐蚀性橡胶材料。油封与端盖的外径与工作缸的最大内径相等。
所述工作缸的外形设置为直筒圆柱形，工作缸的内腔设置为上大下小，使工作缸的缸壁的壁厚从上到下逐渐变厚。
所述工作缸的储液腔与通道垂直。
所述弹簧为螺旋结构钢弹簧。
所述活塞铁芯轴向截面为等腰梯形结构，等腰梯形的两侧边与所述工作缸内壁平行。
所述活塞铁芯的外侧壁设有凹槽，所述励磁线圈绕制于活塞铁芯的外侧凹槽内。所述励磁线圈上面注塑聚甲醛塑料密封励磁线圈，避免工作中励磁线圈受到磁控阻尼材料磨损。
且储液腔只有下半部分空间被磁控阻尼材料填充，上半部分充满压缩空气。
本发明具有的优点是：由于本发明的磁控碰撞缓冲器的工作缸内腔内填充有磁控阻尼材料，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述活塞杆的另一端穿过工作缸上端的端盖外伸出工作缸后与碰撞头固定连接，且工作缸内的活塞包括活塞铁芯与励磁线圈，所述励磁线圈绕制在活塞铁芯设有的凹槽中，励磁线圈两端分别与引线连接，所述引线从活塞杆设有的通孔延伸至缓冲器外，用以连接外界的激励电源，励磁线圈通过引线可连接外界激励电源，使活塞产生电磁场，通过调节电磁场强度来调整缓冲器的阻尼参数，可优化缓冲特性，有效提升碰撞缓冲器性能，其与目前流行的主动控制技术相结合实现了自适应碰撞缓冲控制，可满足冲击力动态变化工况下的使用需求。所述工作缸的内腔内设有活塞和弹簧，所述弹簧的一端与活塞底部固定连接，所述弹簧的另一端与工作缸底部的底盖固定连接，即使电磁场失效，仍能实现被动碰撞缓冲功能，提升了装置的运行可靠性。同时所述工作缸下端的缸壁设有环形的储液腔，所述储液腔沿工作缸轴向延伸，所述工作缸的缸壁上设有的环形储液腔通过设置的通道与工作缸内腔连通。当发生碰撞冲击时，碰撞头受到冲击力作用，活塞杆与活塞向工作缸底端运动，储液腔上半部分被进一步压缩来补偿活塞杆进入工作缸的体积。采用这种补偿结构，结构形式简单，工作可靠，不会失效。
本发明的磁控碰撞缓冲器的工作缸的内腔设置为上大下小，所述活塞铁芯的轴向截面设置为上大下小的等腰梯形，活塞铁芯外壁与工作缸内壁平行，所述活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间设有间距，当活塞杆与活塞向工作缸底端运动时，活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间的间隙逐渐减小。本发明活塞向下运动与工作缸内壁间隙逐渐收缩，减小了磁控阻尼材料流动面积，增加缓存器阻尼效果。
附图说明
图1为本发明的磁控碰撞缓冲器的结构示意图；
图2为本发明的磁控碰撞缓冲器的活塞的结构示意图。
附图中，1为缓冲垫，2为碰撞头，3为引线，4为活塞杆，5为端盖，6为油封，7为磁控阻尼材料，8为工作缸，9为活塞，91为活塞铁芯，92为励磁线圈，10为储液腔，11为弹簧，12为通道，13为底盖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，给出了详细的实施方式，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
参见图1和图2，本实施例公开了一种磁控碰撞缓冲器，包括工作缸8以及位于工作缸8轴向两端的端盖5和底盖13，所述工作缸8的外形设置为直筒圆柱形，工作缸8的内腔设置为上大下小，使工作缸8的缸壁的壁厚从上到下逐渐变厚。所述工作缸8的内腔内设有活塞9和弹簧11，所述弹簧11的一端与活塞9底部固定连接，所述弹簧11的另一端与工作缸8底部的底盖13固定连接，所述活塞9与活塞9杆4一端固定连接，所述活塞9杆4的另一端穿过工作缸8上端的端盖5外伸出工作缸8后与碰撞头2固定连接，所述活塞9包括活塞铁芯91与励磁线圈92，所述励磁线圈92绕制在活塞铁芯91设有的凹槽中，励磁线圈92两端分别与引线3连接，所述引线3从活塞9杆4延伸至缓冲器外，用以连接外界的激励直流电源；所述活塞铁芯91为圆台型结构，其轴向截面设置为上大下小的等腰梯形，活塞铁芯91外壁与工作缸8内壁平行，所述活塞铁芯91外壁与工作缸8内壁之间设有间隙，当活塞9杆4与活塞9向工作缸8底端运动时，活塞铁芯91外壁与工作缸8内壁之间的间隙逐渐减小，所述工作缸8下端的缸壁设有环形的储液腔10，所述储液腔10从工作缸8下端面沿工作缸8向上轴向延伸，所述工作缸8的缸壁上设有的环形储液腔10通过设置的通道12与工作缸8内腔连通，所述工作缸8的储液腔10与通道12垂直。所述工作缸8内腔内填充有磁控阻尼材料7。储液腔10环工作缸8缸壁设置。储液腔10的轴向长度根据实际需要设置。所述工作缸8下端的缸壁设置环形通道12将环形储液腔10与工作缸8内腔连通；环形通道12设置在工作缸8底部，位于底盖13与储液腔10内侧的缸壁之间。
所述弹簧11为螺旋结构钢弹簧11。弹簧11的上端与活塞铁芯91底部平面焊接固定；所述弹簧11的下端与碰撞缓冲器的底盖13焊接固定。
所述碰撞头2的上端设有缓冲垫1，所述碰撞头2的下端与活塞9杆4固定连接；所述缓冲垫1采用属于聚氨酯类具有缓冲性能的橡胶材料；所述碰撞头2采用硬质合金材料。碰撞头2上表面粘结橡胶缓冲垫1，下表面与活塞9杆4端面连接固定。所述活塞9杆4沿轴向设有用于供励磁线圈92的引线3穿过的直通孔，所述碰撞头2内部设有L型通孔结构，与活塞9杆4设有的轴向直通孔对齐连通。所述引线3通过活塞9杆4直通孔延伸至碰撞头2L型通孔处，通过L型通孔引线3被引出碰撞缓存器外。所述活塞9杆4依次穿过油封6与端盖5伸出至工作缸8外，所述端盖5与油封6表面紧密贴合，所述油封6与活塞9杆4紧密接触，动态密封工作缸8内磁控阻尼材料7，端盖5与油封6通过缸口卷边工艺固定在工作缸8顶端入口处；油封6采用耐腐蚀性橡胶材料。油封6与端盖5的外径与工作缸8的最大内径相等。
本实施例碰撞头2下表面与活塞杆4顶端端面通过焊接方式连接固定，所述活塞杆4选择非导磁金属材料，表面采用镀铬及微裂纹工艺处理，并均匀涂抹润滑油液，与油封6之间的实现运动密封。所述活塞杆4底端与活塞9采用螺纹与螺孔固定连接。
所述活塞铁芯的外侧壁设有凹槽，所述励磁线圈绕制于活塞铁芯的外侧凹槽内。所述励磁线圈上面注塑聚甲醛塑料密封励磁线圈，避免工作中励磁线圈受到磁控阻尼材料磨损。所述活塞铁芯91采用如电工纯铁或高导磁合金材料，活塞铁芯91轴向截面为梯形结构，梯形的两侧边对称，且与所述工作缸8内壁平行。所述底盖13为圆饼状结构，圆周外侧与工作缸8底部采用密封焊接。所述工作缸8由油封6、活塞杆4、底盖13形成密封结构，工作缸8内壁所构成的密封腔体内充满磁控阻尼材料7，所述磁控阻尼材料7为一种公知磁控材料，如专利ZL200680024135.5或ZL201210495593.4中所述的材料。
本发明的工作缸8轴向截面的内壁为斜面结构，壁面与所述活塞铁芯91外侧表面相平行，在工作缸8外表面与内壁间设置环形储液腔10，所述储液腔10下半部分填充磁控阻尼材料7，上半部分充满压缩空气，储液腔10与工作缸8内壁构成的腔体之间通过环形通道12连接，磁控阻尼材料7通过环形通道12在内壁腔体与储液腔10间流动。
该实施例中，当外界的碰撞冲击产生时，碰撞头2受到冲击力作用，推动活塞杆4与活塞9向工作缸8底端运动，随着活塞9向下运动，所述储液腔10上半部分被进一步压缩来补偿活塞杆4进入工作缸8的体积，采用这种补偿结构，机械机构更简单可靠，紧凑。弹簧11被压缩用以存储碰撞冲击能量，活塞9与工作缸8内壁间的间隙逐渐变小，腔内填充的磁控阻尼材料7流动面积减小，可增加缓冲器的阻尼效果，加快冲击能量耗散；另外，所述引线3可连接外界激励电源，使活塞9产生电磁场，磁控阻尼材料7可根据电磁场强弱改变自身粘度特性，可进一步提升并控制缓冲器的阻尼效果，即本实施例的碰撞缓冲器可根据实际工况，通过调节电磁场强度来调整缓冲器的阻尼参数，优化缓冲特性；本发明所述结构即使电磁场失效，仍能实现被动碰撞缓冲功能，提升了装置的运行可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种磁控碰撞缓冲器，其特征在于：包括工作缸以及位于工作缸轴向两端的端盖和底盖，所述工作缸的内腔设置为上大下小，所述工作缸的内腔内设有活塞和弹簧，所述弹簧的一端与活塞底部固定连接，所述弹簧的另一端与工作缸底部的底盖固定连接，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述活塞杆的另一端穿过工作缸上端的端盖外伸出工作缸后与碰撞头固定连接，所述活塞包括活塞铁芯与励磁线圈，所述励磁线圈绕制在活塞铁芯设有的凹槽中，励磁线圈两端分别与引线连接，所述引线从活塞杆设有的通孔延伸至缓冲器外，用以连接外界的激励电源；所述活塞铁芯的轴向截面设置为上大下小的等腰梯形，活塞铁芯外壁与工作缸内壁平行，所述活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间设有间隙，当活塞杆与活塞向工作缸底端运动时，活塞铁芯外壁与工作缸内壁之间的间隙逐渐减小，使腔内填充的磁控阻尼材料流动面积减小，可增加缓冲器的阻尼效果，加快冲击能量耗散，所述工作缸的外形设置为直筒圆柱形，工作缸的内腔设置为上大下小，使工作缸的缸壁的壁厚从上到下逐渐变厚，所述活塞铁芯为圆台型结构，所述工作缸下端的缸壁设有环形的储液腔，所述储液腔沿工作缸轴向延伸，所述工作缸的缸壁上设有的环形储液腔通过设置的通道与工作缸内腔连通，所述工作缸内腔内填充有磁控阻尼材料，所述工作缸下端的缸壁设置环形通道将环形储液腔与工作缸内腔连通；环形通道设置在工作缸底部，位于底盖与储液腔内侧的缸壁之间。
2.根据权利要求1所述磁控碰撞缓冲器，其特征在于：所述碰撞头的上端设有缓冲垫，所述碰撞头的下端与活塞杆固定连接；所述缓冲垫采用橡胶材料；所述碰撞头采用硬质合金材料。
3.根据权利要求1或2所述磁控碰撞缓冲器，其特征在于：所述活塞杆沿轴向设有用于供励磁线圈的引线穿过的直通孔，所述碰撞头内部设有L型通孔结构，与活塞杆设有的轴向直通孔对齐连通。
4.根据权利要求1所述磁控碰撞缓冲器，其特征在于：所述活塞杆依次穿过油封与端盖伸出至工作缸外，所述端盖与油封表面紧密贴合，所述油封与活塞杆紧密接触，动态密封工作缸内磁控阻尼材料，端盖与油封通过缸口卷边工艺固定在工作缸顶端入口处；油封采用耐腐蚀性橡胶材料。
5.根据权利要求1所述磁控碰撞缓冲器，其特征在于：所述工作缸的储液腔与通道垂直。
6.根据权利要求1所述磁控碰撞缓冲器，其特征在于：所述弹簧为螺旋结构钢弹簧。
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