[发明专利]固液双组元缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及减低碰撞力的一种缓冲机械装置，特别涉及适用于大载荷碰撞的工作环境。

背景技术

物体运动的速度突然改变会产生惯性力，惯性力在数值上等于质量与加速度的乘积，物体的速度改变率越大或物体的质量越大，物体所具有的惯性力就越大。

碰撞是一种物理现象，碰撞力是物体惯性力的外在表现。一个简单的例子，设二个物体在同一直线上运动，前物体运动速度慢，后物体运动速度快，一定时间二物体发生接触碰撞，二物体的运动速度即发生改变，碰撞力就产生在二物之间，这个力是物体的惯性引起。

碰撞的效果会产生比碰撞物自身重量大出几十甚至几千倍的力，因此在工程上或被利用或被防止。例如用锤打夯，就是利用了碰撞。但是，因为操控失误，火车或汽车追尾，大型船只靠岸，船舷与码头的撞击就是因为产生了过大的力造成设备破坏和人员伤亡，这是碰撞的不利例证。

对不期望的碰撞，需要减少它的碰撞力影响。例如，设计中的苏州河防汛闸门是钢筋混凝土箱型结构，长60m，高9m，宽6m，质量约为8，000，000（N*S²/m），门的转轴设在河岸的北侧，门绕门轴开合（术称一字门），其在闭门时会出现碰撞问题。闭门的设计速度为0.052（m/s），速度虽然小，但因闸门质量大，门对门墩框基瞬间的撞击力是巨大的。为了使撞击力在墩基安全指标之内，必须有合适的缓冲装置来减缓闭门碰撞力。

一般缓冲器的经典机械元件常见采用简单的弹簧零件（固体零件），主要以弹簧变形达到减冲目的。但是，针对设计中的苏州河防汛大型水闸门上的缓冲装置，如果采用仅单一以弹簧为主的缓冲元件，缓冲装置的结构尺寸会很大，这不仅使得造价巨高，也带来制造工艺和安装的实施难度。

对于设计中的苏州河防汛大型闸门另外两个特定要求是：闸门关闭时不能有宏观泄漏，即要求闸门与门墩基框保持紧密，因此缓冲装置在门逢内不能出现夹杂；其次装置不得借助电动系统，所以要求必须是纯机械的。

发明内容

本发明的目的是采用弹簧（固态组元）和流体（液态组元）缓冲双组元原理设计的一种缓冲装置，称之为“固液双组元缓冲器”，使之能够在各种工作环境下对大载荷碰撞进行缓冲力降低；该装置尤其可以满足例如像苏州河大型防汛闸门的设计要求，即：为纯机械构造，安装后，在可伸、缩的冲击头设计下不会形成对门的夹杂，由于是双组元缓冲，因此在缓解相同碰撞力的工程问题上其结构可以小型紧凑，使用可靠，装拆维护方便。

本发明的技术方案是提供一种固液双组元缓冲器，其是装设在碰撞物上的筒体结构；筒体内设有一根可以沿轴向往复运动的空心的缓冲主轴，其通过连接若干零件并与筒体配合，形成实现缓冲机理的以下部件，包含：

冲击头，即是所述缓冲主轴的前段部分，其伸出撞击接触平面之外，并在接受撞击时使缓冲主轴向筒体内移动以传递撞击力；

弹簧腔，其是套设在所述缓冲主轴的中段部分上的组合弹簧，对经由所述冲击头传递来的撞击力完成固体吸能；所述缓冲主轴的中段部分，位于筒体的非封闭部位；

对应所述缓冲主轴的后段部分设置的可变容积的液流腔，其密闭的腔体内充满了流体；在所述缓冲主轴的后段部分设置有若干通水孔，在撞击发生后，封闭在液流腔内的流体经由所述若干通水孔流出腔外，实现液态吸能；

在所述液流腔内还设置有复位弹簧，其在一次碰撞结束后，提供可以使冲击头复位的足够负压力。

所述冲击头包含金属筒，以及在该金属筒撞击接触部位设置的橡皮垫；

所述冲击头插入尺寸相匹配的金属门套环，金属门套环固定设置在安装门基上；所述安装门基是预设在碰撞物上的。

所述金属门套环包含金属门环，通过在其后端设置的紧固法兰，将该金属门环与所述安装门基固定连接；

所述金属门套环还包含在其金属门环的内孔壁与所述冲击头的金属筒之间设置的尼龙衬。

所述固液双组元缓冲器，还包含与所述紧固法兰固定连接的筒状主套；所述主套的前端设置有非封闭的侧壁部分；

在所述主套非封闭的侧壁部分内，依次向缓冲主轴的中段部分套设了前弹簧衬座，所述组合弹簧，以及后弹簧衬座；

所述前弹簧衬座设置有定位环，其紧靠在所述冲击头的金属筒后面；还设置有弹簧定位凸座，其与所述定位环的后端面固定连接。

所述前弹簧衬座的弹簧定位凸座与所述后弹簧衬座相对的端面，设置为与两者之间布置的组合弹簧形状相匹配的阶梯状，来对该组合弹簧进行定位及支撑。