[发明专利]一种使用形状记忆合金的液压缓冲装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种缓冲装置，尤其是涉及一种利用形状记忆合金耗能和复位的液压缓冲装置。

背景技术

在机械、车辆及抗震建筑中大量的使用缓冲装置。最简单的缓冲装置就是弹簧，但是通常其阻尼系数较低，不能很快的衰减震荡，容易造成多次冲击等问题，需要与其它阻尼部件复合使用。依照缓冲器与速度、位移的关系，可以大致分为速度型、位移型及混合型缓冲器。速度型缓冲器如常见的油压缓冲器，作用力在不同冲击速度下差距较大，超出一定速度限制时会出现缓冲力过大的情况。利用金属弹塑性变形、摩擦力等原理进行缓冲耗能的装置，属于位移型缓冲器，在汽车防撞、建筑物抗震等领域使用较多，但通常难以实现自动复位，限制了使用范围。

形状记忆合金是一种应用较为广泛的智能材料，其变形受温度和应力的双重控制。当其温度高于马氏体向奥氏体相变的完成点时，材料处于伪弹性状态，可以提供为普通钢材弹性限数十倍的可恢复相变应变，及与之对应的应力平台，且在加卸载过程中滞回耗能。当温度低于马氏体向奥氏体相变的起始温度时，材料处于形状记忆状态，此时的力学性质类似于弹塑性，当加载超过一定变形时，会有残余应变，但是通过加热处理可以恢复到初始的状态。形状记忆状态有更低的应力平台，并且加载过程的能量可以几乎全部吸收。根据这一特性，出现了多种利用形状记忆合金进行缓冲、耗能的装置，主要是利用合金丝的拉伸机制，但是这些装置普遍缓冲行程较小，难以应用于工程实践。而还有一些设计试图利用记忆合金构件如合金梁、合金壳的弯曲变形机制进行缓冲耗能，虽然可以获得相对较大的行程，但是材料只在局部充分相变，利用率较低。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种使用形状记忆合金的液压缓冲装置，充分了发挥形状记忆合金的变形与耗能能力，具有大行程、稳定出力、可回复等性能的液压缓冲装置。

本发明技术解决方案：一种使用形状记忆合金的液压缓冲装置，基本措施是：在传统的油压缓冲器的基础上，利用伪弹性形状记忆合金拉杆的单轴拉伸进行耗能和复位，通过液压装置中大活塞与小柱塞的面积比实现位移放大的功能。当形状记忆合金拉杆发生一个较小的变形，即大活塞相对液压缸发生一个较小的位移时，与外界联接的小柱塞就会相对液压缸发生一个较大的位移，实现对外界冲击的缓冲作用。

本发明，一种使用形状记忆合金的液压缓冲装置，主要包括液压缸体，液压油，大活塞、小柱塞、形状记忆合金拉杆、紧固螺母等部件。液压缸体一端有一面积较小的密封孔，与小柱塞配合，在这一端的周围还有对称分布的安装孔，另一端有一面积较大的密封孔，与大活塞配合，两个密封孔的面积比为5～15倍左右。大活塞的一端周围也有对称分布的安装孔，与液压缸体上的安装孔对应。形状记忆合金拉杆两端有螺纹，中间平行段直径小于两端螺纹段的直径，平行段与螺纹段之间平滑过渡。将整个液压缸体内的空腔注满液压油，形状记忆合金拉杆两端分别通过紧固螺母固定在液压缸体和大活塞的安装孔。当外界冲击通过小柱塞传入时，液体压力促使大活塞和液压缸体发生相对位移，带动形状记忆合金拉杆发生拉伸变形，起到缓冲的作用。卸载时，形状记忆合金拉杆变形恢复，带动整个装置回到初始位形。在形状记忆合金拉杆的拉伸与卸载过程中，产生应力和应变的滞回曲线，消耗冲击能量。同时，小柱塞在液压缸中的运动也会起到一定的阻尼耗能作用，调整小柱塞头部的形状，或者在液压缸中设置其它的限流装置，可以调节液体阻尼力的大小。