CN112253681B - 一种拉压式吸能缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉压式吸能缓冲装置，包括第一吸能构件、第二吸能构件、拉压杆和紧固环，拉压杆上依次设置紧固环、第一吸能构件、第二吸能构件、第二吸能构件、第一吸能构件、紧固环，拉压杆嵌套在第二吸能构件内，第二吸能构件与其相邻的第二吸能构件相对设置，第一吸能构件远离第二吸能构件的一侧与紧固环相连。本发明该吸能缓冲装置既可以吸收拉伸方向上的能量，也可以吸收压缩方向上的能量，具有拉伸方向和压缩方向上的缓冲效果。

Description

一种拉压式吸能缓冲装置
技术领域
本发明涉及缓冲装置，具体为一种拉压式吸能缓冲装置。
背景技术
多种能量吸收装置被用来消除由于冲击或其它突然的力而导致的动能。此类能量吸收装置通常使用如下方法，诸如结构构件的滞后作用、橡胶的压缩或伸长、弹簧的弯曲、金属丝的冷作或扭力杆的扭曲；流体摩擦，诸如狭窄孔的流体的流动；气体的压缩，诸如气动式减震器；受控的织物失效，诸如针脚的撕裂等。
然而，这些装置和方法通常不能与同时存在金属的拉伸或压缩、挤压吸能相匹配。另外，这些装置和方法被设计为仅在一个方向上(拉伸方向或压缩方向上)吸收能量。
因此，本领域技术人员在响应载荷或冲击力而消除动能的能量吸收装置的领域继续研发工作。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够吸收拉伸和压缩两个方面能量的拉压式吸能缓冲装置。
技术方案：本发明所述的一种拉压式吸能缓冲装置，包括第一吸能构件、第二吸能构件、拉压杆和紧固环，拉压杆上依次设置紧固环、第一吸能构件、第二吸能构件、第二吸能构件、第一吸能构件、紧固环，拉压杆嵌套在第二吸能构件内，第二吸能构件与其相邻的第二吸能构件相对设置，第一吸能构件远离第二吸能构件的一侧与紧固环相连。第一吸能构件、第二吸能构件是用来吸收和抵抗来自外界的拉力或压力，拉压杆主要是传递外界的拉力和压力，紧固环是用来紧固吸能缓冲装置外壳端部。
进一步地，第一吸能构件包括圆环板一、弹簧和圆环板二，圆环板一、圆环板二互相平行且同轴，弹簧分别与圆环板一、圆环板二相连，弹簧以圆环板一的中心轴为轴心，间隔0～180°形成圆周阵列。圆环板一、圆环板二的内外圆半径相同。
进一步地，第二吸能构件包括大圆环板、小圆环板和挤压单元体，大圆环板、小圆环板互相平行且同轴，挤压单元体分别与大圆环板、小圆环板相连，挤压单元体以大圆环板的中心轴为轴心，间隔0～180°形成圆周阵列。其中间隔的角度取决于大圆环板、小圆环板的内圆直径之比。挤压单元体包括长条形钢板和负泊松比结构单元，负泊松比结构单元间隔固连在长条形钢板上。负泊松比结构单元具有一定的刚度，压缩后可恢复自身形变。挤压单元体的一端与大圆环板的内侧铰接，另一端能够沿着小圆环板上的倾斜滑道转动，即使得挤压单元体以一定的角度转动。
进一步地，拉压杆包括锲块、杆体和拉头，杆体上间隔设置两个相对的锲块，杆体的一端设置拉头。锲块包括大圆环面、小圆环面和侧面，大圆环面与第一吸能构件的一端固连。
进一步地，外壳包括用于安装第一吸能构件的腔室一和用于安装第二吸能构件的腔室二，外壳是轴对称的，通过螺栓和紧固环进行紧固。第一吸能构件与腔室一通过凹槽卡接，第二吸能构件与腔室二通过凹槽卡接。
工作原理：当吸能缓冲装置受到向外的拉力时，拉压杆拉伸远离拉头的柱形第一吸能构件，压缩靠近拉头的柱形第一吸能构件，同时拉压杆远离拉头的锥形锲块挤压远离拉头的锥形第二吸能构件。当吸能缓冲装置受到向里的压力时，拉压杆拉伸靠近拉头的柱形第一吸能构件，拉伸靠近拉头的柱形第一吸能构件，同时拉压杆靠近拉头的锥形锲块挤压靠近拉头的锥形第二吸能构件。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、传统的缓冲装置大多只能在受到压缩作用时工作，而本发明所设计的拉压式吸能缓冲装置既可以在拉头受拉伸时起到缓冲作用，也可以在拉头受到压缩作用时其缓冲作用，具有拉伸和压缩双向缓冲效果；
2、吸能缓冲装置的第一吸能构件中的圆板环之间装有弹簧，能够增强吸能和减震效果；
3、吸能缓冲装置中的第二吸能构件中的挤压单元体均能够通过变形吸收冲击能量，进一步提高吸能能力，与此同时装置外壳对吸能构件周向产生约束，避免了吸能构件压缩失稳问题；挤压单元体以大圆环板的中心轴为轴心，间隔0～180°形成圆周阵列，挤压单元体的数量可根据冲击能量大小进行合理选取；
4、本发明中当拉头受到拉伸或者压缩作用后，拉头带动拉压杆杆体发生运动，拉压杆杆体的锥形锲块和吸能装置外壳间间隙形成的锥形腔能够起到拉伸和压缩方向上的限位作用。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的爆炸图；
图3是本发明拉压杆3的结构示意图；
图4是本发明第一吸能构件1的结构示意图；
图5是本发明第二吸能构件2的结构示意图；
图6是本发明挤压单元体203的结构示意图；
图7是本发明外壳5的结构示意图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。
如图1～2，拉压式吸能缓冲装置的外壳5是轴对称的，并且通过十二个螺栓进行紧固，紧固环4则对外壳5的端部紧固。柱形第一吸能构件1安装在外壳5的最左端，沿着外壳5中心的方向，紧接着安装锥形第二吸能构件2，拉压杆3则嵌套在锥形第二吸能构件2中。其中，柱形第一吸能构件1和锥形第二吸能构件2是对称安装在外壳5里的，柱形第一吸能构件1、锥形第二吸能构件2以及拉压杆3同轴线。
如图3，拉压杆3的杆体302上有两个反向连接的锥形锲块301，拉压杆通过铸造制造。杆体302的一端固连拉头302。锲块301包括平滑连接的大圆环面3011、侧面3013和小圆环面3012，柱形第一吸能构件1的圆环板二103的端面直接焊接在拉压杆3中锥形锲块301的大圆环面3011。
如图4，柱形第一吸能构件1包括两个平行设置且同轴的圆环板一101、圆环板二103以及弹簧102。弹簧102设置在圆环板一101、圆环板二103之间，由多个弹簧102以圆环板一101的中心轴为轴心，以角度α为间隔的圆周阵列的方式进行排布。弹簧102的材质和形状完全相同。其中，0°＜α≤180°。其中，圆环板一101、圆环板二103的内外圆半径相同。弹簧102的数目可以为大于4的任意数目，此处不做唯一限定，根据具体的情况和实际需求进行选择。
如图5～6，锥形第二吸能构件2包括平行设置且同轴的大圆环板201、小圆环板202以及挤压单元体203。挤压单元体203设置在大圆环板201、小圆环板202之间，且和大圆环板201的中心轴成一定的角度φ。其中角度φ取决于大圆环板201、小圆环板202的内圆直径之比。由多个挤压单元体203以大圆环板201的中心轴为轴心，以角度β为间隔的圆周阵列的方式进行排布，其中0°＜β≤180°。挤压单元体203包括长条形钢板2031和负泊松比结构单元2032，多个负泊松比结构单元2032以一定的间隔焊接在长条形钢板2031上，并且负泊松比结构单元2032具有一定的刚度，压缩后可恢复自身形变。负泊松比结构单元可以是任意的弹性元件。挤压单元体203数目可以为大于4的任意数目，此处不做唯一限定，根据具体的情况和实际需求进行选择。挤压单元体203的一端与大圆环板201的内侧通过铰链连接，挤压单元体203的另一端则安装在小圆环板202表面的倾斜滑道上(图中没有画出)，使得挤压单元体203可以以一定的角度转动。当挤压单元体203受到由内向外力的作用时，挤压单元体203的一端沿着倾斜滑道向外转动。
如图7，外壳5上有分别用于固定柱形第一吸能构件1和锥形第二吸能构件2的凹槽，用于安装柱形第一吸能构件1的柱形腔室一501，用于安装锥形第二吸能构件2和拉压杆3的锥形腔室二502，用于紧固外壳5的螺栓孔，以及用于紧固环4紧固外壳5的凹槽。柱形第一吸能构件1安装在柱形腔室一501中，同时柱形第一吸能构件1的圆环板一101的外边缘卡在凹槽中，用于固定柱形第一吸能构件1的一端；锥形第二吸能构件2安装在锥形腔室二502中，同时锥形第二吸能构件2的大圆环板201的外边缘卡在凹槽中，用于固定柱形第一吸能构件1的两端。拉压杆3则随着柱形第一吸能构件1一起安装到外壳5中。

Claims (8)

1.一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：包括第一吸能构件（1）、第二吸能构件（2）、拉压杆（3）和紧固环（4），所述拉压杆（3）上依次设置紧固环（4）、第一吸能构件（1）、第二吸能构件（2）、第二吸能构件（2）、第一吸能构件（1）、紧固环（4），所述拉压杆（3）嵌套在第二吸能构件（2）内，所述第二吸能构件（2）与其相邻的第二吸能构件（2）相对设置，所述第一吸能构件（1）远离第二吸能构件（2）的一侧与紧固环（4）相连；
所述第二吸能构件（2）包括大圆环板（201）、小圆环板（202）和挤压单元体（203），所述大圆环板（201）、小圆环板（202）互相平行且同轴，所述挤压单元体（203）分别与大圆环板（201）、小圆环板（202）相连，所述挤压单元体（203）以大圆环板（201）的中心轴为轴心，间隔0~180°形成圆周阵列；
所述挤压单元体（203）的一端与大圆环板（201）的内侧铰接，另一端能够沿着小圆环板（202）上的倾斜滑道转动。
2.根据权利要求1所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述第一吸能构件（1）包括圆环板一（101）、弹簧（102）和圆环板二（103），所述圆环板一（101）、圆环板二（103）互相平行且同轴，所述弹簧（102）分别与圆环板一（101）、圆环板二（103）相连，所述弹簧（102）以圆环板一（101）的中心轴为轴心，间隔0~180°形成圆周阵列。
3.根据权利要求2所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述圆环板一（101）、圆环板二（103）的内外圆半径相同。
4.根据权利要求1所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述挤压单元体（203）包括长条形钢板（2031）和负泊松比结构单元（2032），所述负泊松比结构单元（2032）间隔固连在长条形钢板（2031）上。
5.根据权利要求1所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述拉压杆（3）包括锲块（301）、杆体（302）和拉头（303），所述杆体（302）上间隔设置两个相对的锲块（301），所述杆体（302）的一端设置拉头（303）。
6.根据权利要求5所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述锲块（301）包括大圆环面（3011）、小圆环面（3012）和侧面（3013），所述大圆环面（3011）与第一吸能构件（1）的一端固连。
7.根据权利要求1所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：还包括外壳（5），所述外壳（5）包括用于安装第一吸能构件（1）的腔室一（501）和用于安装第二吸能构件（2）的腔室二（502）。
8.根据权利要求7所述的一种拉压式吸能缓冲装置，其特征在于：所述第一吸能构件（1）与腔室一（501）卡接，所述第二吸能构件（2）与腔室二（502）卡接。
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Assignee: Jiangsu University of Science and Technology Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

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Denomination of invention: A tension compression type energy absorbing buffer device

Granted publication date: 20220329

License type: Common License

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