CN113915194A - 一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气缸储压弹射测试试验技术领域，具体涉及一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，包括固定气缸、移动气缸、进气口和调压口，固定气缸的内设置有第一止挡件、第二止挡件和第三止挡件，移动气缸上设置有移动止挡件，固定气缸和移动气缸之间还设置有第一柔性隔断件、第二柔性隔断件和导向杆，固定气缸上设置有进液口和出液口，移动气缸的左端与固定气缸内部连通，构成高压气室。本发明可针对不同体积的弹射气囊，匹配相应的气缸内高压气室体积，有效减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗，且在高压气缸体积调节过程中可实现无极精细调节，对提高气缸储压弹射试验中气囊弹射性能，控制气囊弹射精度具有重要意义。

Description

一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统
技术领域
本发明涉及气缸储压弹射测试试验技术领域，具体涉及一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统。
背景技术
机车车辆碰撞事故是机车车辆安全运行中最严重的事故之一，为了提高机车车辆安全耐撞性能，保护乘客和财产安全，西方国家较早就开展了整车实车碰撞和试验研究，我国在机车车辆被动安全防护方面起步较晚，在实验室条件下的碰撞系统和装置更是少见，由于整车碰撞试验造价高昂，周期长，不可重复性，成本难以承受，国内多以有限元仿真代替试验研究，然而有限元仿真是将模型简化，减少约束条件，和真实碰撞工况还是有一些差距的，要想对机车被动安全防护技术做深入研究，以及达到甚至超越西方先进技术，必然需要建立我国自己的碰撞试验台，这也是研究机车车辆被动安全防护技术的重要手段和试验不可或缺的一环，是高速载运工具新产品开发所必须的。
现有技术中用于轨道车辆碰撞试验的高压气体弹射碰撞装置中，如中国专利公开号CN107631850A公开的一种高压气体弹射碰撞装置，包括空气压缩机、碰撞车体和轨道前端的刚性墙，气缸与地面基础固定，空气压缩机输出管路串接气体单向阀和气体干燥器经进气管接头连接气缸后腔a的尾端，气缸设有后腔a、中腔b和弹射腔c，腔内设有双联活塞及其活塞连杆，后腔a底部设有紧急泄气阀，后腔a与中腔b之间设有气体流量控制阀，弹射腔c的上部设有泄气阀，下部设有水流控制阀；弹射腔c内部设有高强度布囊，布囊两端分别与高压弹射活塞以及右端板之间形成密闭空间，弹射腔c右端设有三个均匀分布的缓冲弹簧，该高压气体弹射碰撞装置可有效进行轨道车辆碰撞试验，但是，在轨道车辆碰撞试验中，根据不同的碰撞参数要求，对弹射气囊和高压气缸的体积需求是不同的，在利用该装置进行多样化轨道车辆碰撞试验时，则会存在高压气缸体积与弹射气囊体积不匹配，导致高压空气损耗的问题产生。
为此，本发明提供一种结构简单，使用便捷的用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，有效地解决高压气缸作用下气囊弹射过程中的压缩损耗的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，针对不同体积的弹射气囊，通过合理控制进液口和出液口，就能够将气缸内高压气室的体积调节至与弹射气囊相匹配的目标体积，有效减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗，且在高压气缸体积调节过程中可实现无极精细调节，对提高气缸储压弹射试验中气囊弹射性能，控制气囊弹射精度具有重要意义。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，包括固定气缸和移动气缸，移动气缸左端部分位于固定气缸内，所述固定气缸的内壁上从右向左依次设置有第一止挡件、第二止挡件和第三止挡件，所述移动气缸沿圆周的侧壁上设置有移动止挡件，所述移动止挡件位于第一止挡件和第三止挡件之间，固定气缸和移动气缸之间还设置有第一柔性隔断件、第二柔性隔断件和导向杆，所述第一柔性隔断件的两端分别与第一止挡件、移动止挡件连接，所述第二柔性隔断件的两端分别与移动止挡件、第二止挡件连接，第一止挡件、第一柔性隔断件、移动止挡件、第二柔性隔断件、第二止挡件和固定气缸内壁构成调节室，固定气缸的侧壁上设置有进液口和出液口，所述进液口、出液口分别与调节室连通，所述导向杆一端与第一止挡件固定连接，导向杆的另一端依次穿过移动止挡件、第三止挡件，并与固定气缸的左侧内壁固定连接，移动气缸的左端与固定气缸内部连通，构成高压气室，所述气缸体积调控系统还包括进气口和调压口，所述进气口和调压口分别与高压气室连通。
进一步地，所述导向杆一端与第一止挡件固定连接，导向杆的另一端依次穿过第二止挡件、移动止挡件、第三止挡件，并与固定气缸的左侧内壁固定连接。在实际使用过程中，根据弹射气囊的体积大小，计算出所需高压气室的体积大小，然后对高压气室的体积进行调节，而在具体的调节过程中，初始状态下，移动止挡件两侧空间压力平衡，关闭出液口，打开进液口，通过进液口向调节室内通入调节液体，随着调节液体进入调节室，由于调节室为密闭环境，调节室内压力增大，而固定气缸和移动气缸构成的高压气室内压力不变，进而受压差影响，调节液体向左推动移动止挡件，迫使移动气缸向左移动，通过增大调节室体积和压缩高压气室的空气，促使移动止挡件两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向减小方向的调节；而在关闭进液口，打开出液口时，调节室内调节液排出，使得调节室内压力减小，移动止挡件两侧压力失衡，迫使移动止挡件向右移动，减小调节室体积并降低高压气室的气压，促使移动止挡件两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向增大方向的调节；既，通过合理控制进液口和出液口，就能够将高压气室的体积调节至目标体积，减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗，提高气缸体积调控系统在进行气缸储压弹射试验的弹射性能。
进一步地，所述第一止挡件、第二止挡件、第三止挡件和移动止挡件分别为环形结构。
进一步地，所述第一柔性隔断件、第二柔性隔断件由内向外依次设置。
进一步地，所述进液口、出液口均位于第一止挡件和第二止挡件之间。通过控制进液口和出液口管控调节室内调节液体的体积，改变调节室的长度，让移动止挡件沿着导向杆左右移动，进而推动移动气缸左右移动，实现高压气室体积的有效调节，并达到无极精细调节的技术效果，对减少气缸储压弹射试验中压力损耗具有重要意义。
进一步地，所述移动气缸的右端设置有弹射气囊。
进一步地，所述移动气缸通过连接法兰与弹射气囊连接。
进一步地，所述移动气缸与弹射气囊连通。
进一步地，所述移动气缸的侧壁上设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构用于辅助移动气缸在气缸体积过程中与固定气缸保持同轴设置。
进一步地，所述辅助支撑机构包括导向行走轮，所述导向行走轮与移动气缸固定连接。
进一步地，所述固定气缸底部均匀设置有多个支座，辅助支撑机构包括行走轨道，所述行走轨道用于与导向行走轮配合。在实际安装应用过程中，可以将固定气缸通过支座与地面固定连接，对固定气缸的位置进行固定，将行走轨道安装在与移动气缸的移动路径平行的地面上，并控制导向行走轮的稳定与行走轨道配合，在对高压气室的体积进行调控时，移动气缸沿着导向杆左右移动，而导向行走轮则同步沿着行走轨道移动，通过导向行走轮和导向杆的共同作用下，实现移动气缸和固定气缸之间的在移动过程的对中性，保证弹射气囊在弹射过程的载荷受力位置的准确性。优选地，所述地面为混凝土。
进一步地，所述气缸体积调控系统还包括紧急泄压阀和压力检测单元，所述压力检测单元用于检测高压气室的压力，所述紧急泄压阀与高压气室连通，且紧急泄压阀与压力检测单元联动。通过设置压力检测单元检测高压气室的压力，在向高压气室进行通气或进行气囊弹射的过程中，压力检测单元检测到高压气室的压力超过预定值时，与压力检测单元联动的紧急泄压阀立刻打开，对高压气室进行快速泄压，保证气缸体积调控系统的安全使用，有效提高设备的使用安全性。
进一步地，所述进液口、出液口、进气口和调压口上分别设置有控制阀。通过进液口向调节室内通入调节液体，即可让移动气缸向左移动，减小高压气室的体积；通过出液口将调节室内的调节液体排出，即可让移动气缸向右移动，增大高压气室的体积；通过进气口向高压气室内通入高压气体，即可增大高压气室内部压力，通过调压口将高压气室内高压气体排出，即可减小高企气室内部压力，实现高压气室压力的快速、准确调节。
进一步地，所述进气口和调压口分别设置在固定气缸上。优选地，进气口和调压口分别设置在固定气缸的左侧侧壁上。
进一步地，所述紧急泄压阀和压力检测单元分别设置在移动气缸上。优选地，紧急泄压阀和压力检测单元靠近弹射气囊设置。
进一步地，所述第一柔性隔断件、第二柔性隔断件分别为柔性布囊。
进一步地，所述气缸体积调控系统还包括循环箱，所述循环箱用于储存调节液体，所述进液口、出液口分别通过连通管与循环箱连通；优选地，所述连通管上设置有泵机。
本发明的有益效果是：本发明提出的用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，通过导向行走轮和导向杆的共同作用下，实现移动气缸和固定气缸之间的在移动过程的对中性，保证弹射气囊在弹射过程的载荷受力位置的准确性，通过合理控制进液口和出液口，就能够将高压气室的体积调节至目标体积，而且可达到无极精细调节的技术效果，有效减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗，提高气缸体积调控系统在进行气缸储压弹射试验的弹射性能。
附图说明
图1为本发明气缸体积调控系统的结构示意图；
图2为本发明调节室的结构示意图；
图3为本发明气缸体积调控系统在高压气室体积增大时的结构示意图；
图中，1、固定气缸；2、动气缸；3、第一止挡件；4、第二止挡件；5、第三止挡件；6、移动止挡件；7、第一柔性隔断件；8、第二柔性隔断件；9、导向杆；10、调节室；11、进液口；12、出液口；13、进气口；14、调压口；15、弹射气囊；16、连接法兰；17、导向行走轮；18、行走轨道；19、支座；20、地面；21、紧急泄压阀；22、压力检测单元。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1～3所示，一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，包括固定气缸1和移动气缸2，移动气缸2左端部分位于固定气缸1内，所述固定气缸1的内壁上从右向左依次设置有第一止挡件3、第二止挡件4和第三止挡件5，所述移动气缸2沿圆周的侧壁上设置有移动止挡件6，所述移动止挡件6位于第一止挡件3和第三止挡件5之间，固定气缸1和移动气缸2之间还设置有第一柔性隔断件7、第二柔性隔断件8和导向杆9，所述第一柔性隔断件7的两端分别与第一止挡件3、移动止挡件6连接，所述第二柔性隔断件8的两端分别与移动止挡件6、第二止挡件4连接，第一止挡件3、第一柔性隔断件7、移动止挡件6、第二柔性隔断件8、第二止挡件4和固定气缸1内壁构成调节室10，固定气缸1的侧壁上设置有进液口11和出液口12，所述进液口11、出液口12分别与调节室10连通，所述导向杆9一端与第一止挡件3固定连接，导向杆9的另一端依次穿过移动止挡件6、第三止挡件5，并与固定气缸1的左侧内壁固定连接，移动气缸2的左端与固定气缸1内部连通，构成高压气室，所述气缸体积调控系统还包括进气口13和调压口14，所述进气口13和调压口14分别与高压气室连通。
具体地，所述导向杆9一端与第一止挡件3固定连接，导向杆9的另一端依次穿过第二止挡件4、移动止挡件6、第三止挡件5，并与固定气缸1的左侧内壁固定连接。在实际使用过程中，根据弹射气囊15的体积大小，计算出所需高压气室的体积大小，然后对高压气室的体积进行调节，而在具体的调节过程中，初始状态下，移动止挡件6两侧空间压力平衡，关闭出液口12，打开进液口11，通过进液口11向调节室10内通入调节液体，随着调节液体进入调节室10，由于调节室10为密闭环境，调节室10内压力增大，而固定气缸1和移动气缸2构成的高压气室内压力不变，进而受压差影响，调节液体向左推动移动止挡件6，迫使移动气缸2向左移动，通过增大调节室10体积和压缩高压气室的空气，促使移动止挡件6两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向减小方向的调节；而在关闭进液口11，打开出液口12时，调节室10内调节液排出，使得调节室10内压力减小，移动止挡件6两侧压力失衡，迫使移动止挡件6向右移动，减小调节室10体积并降低高压气室的气压，促使移动止挡件6两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向增大方向的调节；既，通过合理控制进液口11和出液口12，就能够将高压气室的体积调节至目标体积，减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗，提高气缸体积调控系统在进行气缸储压弹射试验的弹射性能。
具体地，所述第一止挡件3、第二止挡件4、第三止挡件5和移动止挡件6分别为环形结构。
具体地，所述第一柔性隔断件7、第二柔性隔断件8由内向外依次设置。
具体地，所述进液口11、出液口12均位于第一止挡件3和第二止挡件4之间。通过控制进液口11和出液口12管控调节室10内调节液体的体积，改变调节室10的长度，让移动止挡件6沿着导向杆9左右移动，进而推动移动气缸2左右移动，实现高压气室体积的有效调节，并达到无极精细调节的技术效果，对减少气缸储压弹射试验中压力损耗具有重要意义。
具体地，所述移动气缸2的右端设置有弹射气囊15。
具体地，所述移动气缸2通过连接法兰16与弹射气囊15连接。
具体地，所述移动气缸2与弹射气囊15连通。
具体地，所述移动气缸2的侧壁上设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构用于辅助移动气缸2在气缸体积过程中与固定气缸1保持同轴设置。
具体地，所述辅助支撑机构包括导向行走轮17，所述导向行走轮17与移动气缸2固定连接。
具体地，所述固定气缸1底部均匀设置有多个支座19，辅助支撑机构包括行走轨道18，所述行走轨道18用于与导向行走轮17配合。在实际安装应用过程中，可以将固定气缸1通过支座19与地面20固定连接，对固定气缸1的位置进行固定，将行走轨道18安装在与移动气缸2的移动路径平行的地面20上，并控制导向行走轮17的稳定与行走轨道18配合，在对高压气室的体积进行调控时，移动气缸2沿着导向杆9左右移动，而导向行走轮17则同步沿着行走轨道18移动，通过导向行走轮17和导向杆9的共同作用下，实现移动气缸2和固定气缸1之间的在移动过程的对中性，保证弹射气囊15在弹射过程的载荷受力位置的准确性。
具体地，所述气缸体积调控系统还包括紧急泄压阀21和压力检测单元22，所述压力检测单元22用于检测高压气室的压力，所述紧急泄压阀21与高压气室连通，且紧急泄压阀21与压力检测单元22联动。通过设置压力检测单元22检测高压气室的压力，在向高压气室进行通气或进行气囊弹射的过程中，压力检测单元22检测到高压气室的压力超过预定值时，与压力检测单元22联动的紧急泄压阀21立刻打开，对高压气室进行快速泄压，保证气缸体积调控系统的安全使用，有效提高设备的使用安全性。
具体地，所述进液口11、出液口12、进气口13和调压口14上分别设置有控制阀。通过进液口11向调节室10内通入调节液体，即可让移动气缸2向左移动，减小高压气室的体积；通过出液口12将调节室10内的调节液体排出，即可让移动气缸2向右移动，增大高压气室的体积；通过进气口13向高压气室内通入高压气体，即可增大高压气室内部压力，通过调压口14将高压气室内高压气体排出，即可减小高企气室内部压力，实现高压气室压力的快速、准确调节。
具体地，所述进气口13和调压口14分别设置在固定气缸1上。优选地，进气口13和调压口14分别设置在固定气缸1的左侧侧壁上。
具体地，所述紧急泄压阀21和压力检测单元22分别设置在移动气缸2上。优选地，紧急泄压阀21和压力检测单元22靠近弹射气囊15设置。
具体地，所述第一柔性隔断件7、第二柔性隔断件8分别为柔性布囊。
具体地，所述气缸体积调控系统还包括循环箱，所述循环箱用于储存调节液体，所述进液口11、出液口12分别通过连通管与循环箱连通；优选地，所述连通管上设置有泵机。
使用时，根据气缸储压弹射测试试验中所需弹射气囊15的体积大小，计算出所需高压气室的体积大小，然后对高压气室的体积进行调节，而在具体的调节过程中，初始状态下，移动止挡件6两侧空间压力平衡，关闭出液口12，打开进液口11，通过进液口11向调节室10内通入调节液体，随着调节液体进入调节室10，由于调节室10为密闭环境，调节室10内压力增大，而固定气缸1和移动气缸2构成的高压气室内压力不变，进而受压差影响，调节液体向左推动移动止挡件6，迫使移动气缸2向左移动，通过增大调节室10体积和压缩高压气室的空气，促使移动止挡件6两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向减小方向的调节；而在关闭进液口11，打开出液口12时，调节室10内调节液排出，使得调节室10内压力减小，移动止挡件6两侧压力失衡，迫使移动止挡件6向右移动，减小调节室10体积并降低高压气室的气压，促使移动止挡件6两端压力恢复平衡，达到高压气室体积向增大方向的调节；既，通过合理控制进液口11和出液口12，就能够将高压气室的体积调节至目标体积，减小气缸储压弹射试验中不必要的压力损耗；另外，可以将固定气缸1通过支座19与地面20固定连接，对固定气缸1的位置进行固定，将行走轨道18安装在与移动气缸2的移动路径平行的地面20上，并控制导向行走轮17的稳定与行走轨道18配合，在对高压气室的体积进行调控时，移动气缸2沿着导向杆9左右移动，而导向行走轮17则同步沿着行走轨道18移动，通过导向行走轮17和导向杆9的共同作用下，实现移动气缸2和固定气缸1之间的在移动过程的对中性，保证弹射气囊15在弹射过程的载荷受力位置的准确性，提高气缸体积调控系统在进行气缸储压弹射试验的弹射性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，包括固定气缸和移动气缸，移动气缸左端部分位于固定气缸内，所述固定气缸的内壁上从右向左依次设置有第一止挡件、第二止挡件和第三止挡件，所述移动气缸沿圆周的侧壁上设置有移动止挡件，所述移动止挡件位于第一止挡件和第三止挡件之间，固定气缸和移动气缸之间还设置有第一柔性隔断件、第二柔性隔断件和导向杆，所述第一柔性隔断件的两端分别与第一止挡件、移动止挡件连接，所述第二柔性隔断件的两端分别与移动止挡件、第二止挡件连接，第一止挡件、第一柔性隔断件、移动止挡件、第二柔性隔断件、第二止挡件和固定气缸内壁构成调节室，固定气缸的侧壁上设置有进液口和出液口，所述进液口、出液口分别与调节室连通，所述导向杆一端与第一止挡件固定连接，导向杆的另一端依次穿过移动止挡件、第三止挡件，并与固定气缸的左侧内壁固定连接，移动气缸的左端与固定气缸内部连通，构成高压气室，所述气缸体积调控系统还包括进气口和调压口，所述进气口和调压口分别与高压气室连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述导向杆一端与第一止挡件固定连接，导向杆的另一端依次穿过第二止挡件、移动止挡件、第三止挡件，并与固定气缸的左侧内壁固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述第一止挡件、第二止挡件、第三止挡件和移动止挡件分别为环形结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述第一柔性隔断件、第二柔性隔断件由内向外依次设置。
5.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述进液口、出液口均位于第一止挡件和第二止挡件之间。
6.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述移动气缸的右端设置有弹射气囊。
7.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述移动气缸的侧壁上设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构用于辅助移动气缸在气缸体积过程中与固定气缸保持同轴设置。
8.根据权利要求7所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述辅助支撑机构包括导向行走轮，所述导向行走轮与移动气缸固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述固定气缸底部均匀设置有多个支座，辅助支撑机构包括行走轨道，所述行走轨道用于与导向行走轮配合。
10.根据权利要求1所述的一种用于气缸储压弹射试验的气缸体积调控系统，其特征在于，所述气缸体积调控系统还包括紧急泄压阀和压力检测单元，所述压力检测单元用于检测高压气室的压力，所述紧急泄压阀与高压气室连通，且紧急泄压阀与压力检测单元联动。
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