[发明专利]一种吸能模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明属于吸收冲击能量的结构设计技术领域，特别是涉及对直升机、航空航天飞行器或结构部件的模拟冲击环境、抗坠毁环境等试验装置的设计。本发明装置也广泛适用于其他行业应用，如：交通工具的碰撞吸能或缓冲减振，大型建筑的减震设计，以及结构的隔振设计等。

背景技术

为了满足航空器抗坠毁等冲击试验规范对吸能波形模拟的要求，国内外通常采用的设计方法有材料吸能，如：橡胶材料、软质金属等；形状吸能，如：溃缩管、锥体金属等；液压阻尼孔吸能，如：液体外泄式腔壁梯度阻尼孔设计。材料和形状吸能的特点是利用材料的破坏变形特性吸能，其吸能曲线由一定的材料特性，或者几何形状和尺寸确定，其缺点是吸能装置不可重复使用。液体外泄式腔壁梯度阻尼孔吸能方式为一种活塞杆挤压液体经由液压腔壁面沿轴向布置的若干不同数量的梯度阻尼孔流出，实现在不同活塞行程上能量卸载速率不同，吸能曲线根据计算后手工调节壁面的梯度阻尼孔分布数量或大小实现。该设计的缺点是：由于阻尼孔的梯度不连续分布造成吸能过程的曲线呈现一定的阶梯抖动特征；敞开式设计造成外泄流体对周围环境污染，或者需要专用的液体储放回收池；吸能波形修改后需要手工重新拆换腔壁的阻尼孔堵塞，费时费力。

发明内容

本发明的目的是：

设计一种封闭式的吸能试验装置，既保证冲击吸能过程连续，又能满足吸能装置使用后的自动复位和重复使用。

本发明的技术方案是：

一种封闭式可变阻尼吸能装置，本装置包括阀杆1，液压缸体2，阀板3，活塞4，气压缸体5，密封环6，端盖7，注油阀8以及充气阀9，其中，变截面的阀杆1截面积较大端固定安装在液压缸体2左端，变截面的阀杆1截面积较小端外圆面与阀板3中心通孔小间隙配合，阀板3固定安装于气压缸体5左端，活塞4安装在气压缸体5内，可沿轴向自由滑动，装配后的气压缸体5有阀板一端安装于液压缸体2内，可沿液压缸体2内壁轴向滑动，密封环6嵌套在液压缸体2右端头孔内，并通过安装在液压缸体2右端的端盖7压紧。

本发明的优点是：本发明合理的充分利用了液压缸体2和气压缸体5的内部空间尺寸，避免了液体外泄，实现了吸能装置的一体化封闭式设计；使用变截面的阀杆1设计，保证在吸能过程中阀杆1与阀板3形成连续变截面的阻尼孔，保证了整个冲击行程中的能量持续吸收（吸能曲线光滑无抖动冲击）；本发明装置可根据不同外载使用要求，设计成轻型（小载荷）或重型（大载荷）结构，可根据不同使用场合需要，设计成标准冲击吸能试验装置、防撞击缓冲吸能装置、隔振装置等形式，具有良好的通用性和适应不同的工程应用场合。

附图说明

图1为本发明的爆炸视图；

图2为本发明的主视剖面图；

图3为本发明的A-A剖视截面图；

图4为本发明的某实施例吸能特性曲线。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。参见图1，一种封闭式可变阻尼吸能装置，本装置包括阀杆1，液压缸体2，阀板3，活塞4，气压缸体5，密封环6，端盖7，注油阀8以及充气阀9，其中，所述的液压缸体2内外截面为圆形，变截面的阀杆1截面积较大端固定安装在液压缸体2左端，变截面的阀杆1截面积较小端外圆面与阀板3中心通孔小间隙配合，所述的气压缸体5内外截面为圆形，阀板3固定安装于气压缸体5左端，所述的活塞4截面为圆形，外圆表面开槽安装有密封圈，活塞4安装在气压缸体5内，可沿气压缸体5内壁轴向自由滑动，气压缸体5有阀板3的一端安装于液压缸体2内，可沿液压缸体2内壁轴向滑动，密封环6嵌套在液压缸体2右端头环形槽内，并通过安装在液压缸体2右端的端盖7压紧，注油阀8位于液压缸体2上，充气阀9位于气压缸体5上。

所述的阀杆1为三等分开槽的连续变截面圆杆。

所述的阀板3为圆形薄板，螺接安装在气压缸体5一端，中心开通孔，孔形状与阀杆1最大截面一致。

所述的活塞4上的密封圈为O型密封圈。

所述的阀杆1通过螺接固定安装在液压缸体2一端。

使用前，先通过充气阀9将气压缸体5充入规定气压气体（1.5标准大气压），活塞4处于靠近阀板3一侧，然后液压缸体2通过注油阀8完全注满液体（水或液压油）。使用时，液压缸体2固定安装于结构基础上，外载沿轴向作用于气压缸体5端头，推动气压缸体5挤压液压缸体2内液体经阀板3与阀杆1之间的间隙流向气压缸体5内，液体压力作用推动活塞4向另一端运动，压缩气压缸体5内气体，从而实现阻尼缓冲吸能的功能，当外载释放完成后，在气压缸体5内气体压力作用下，吸能装置可恢复至初始状态，可重复使用。

本发明的一个实例实施中，某航天器着陆装置缓冲器，采用可回复设计，液压缸体安装在受保护着陆舱结构上，气压缸体端头安装在着地结构上，被保护装置根据需要装套本装置，着陆时的冲击载荷由气压缸体远端传入，经本发明装置缓冲吸收冲击能量，实现安全着陆。