CN104455172B - 一种多级限压调节式液压缓冲器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级限压调节式液压缓冲器，包括从左至右依次连接的多级缓冲机构，每级缓冲机构均包括缸体、限压调节式溢流阀和活塞，限压调节式溢流阀用螺纹固定在缸体左侧；相邻两级缓冲机构中，相对位于右侧的缓冲机构其缸体的左端与相对位于左侧的缓冲机构缸体的右端密封套接，并且右侧缓冲机构的缸体可相对于左侧缓冲机构的缸体运动以作为左侧缓冲机构的活塞，最左端缓冲机构的限压调节式溢流阀通过输油管与油箱相连，最右端缓冲机构的缸体右端与承压板螺纹连接。本发明将多级缓冲与限压调节式溢流阀结合起来形成恒定阻尼力长行程缓冲器，延长了缓冲行程和碰撞时间，保证最大加速度小于设计值下进行最大限度的缓冲耗能。

Description

一种多级限压调节式液压缓冲器

技术领域

本发明涉及一种液压缓冲器，特别涉及一种多级限压调节式液压缓冲器。

背景技术

高速公路汽车追尾事故经常发生，快速行驶的小车追尾慢速行驶的大货车，事故的结果往往造成小车的车毁人亡。现有的汽车冲击缓冲器可以分为弹簧缓冲、液压缓冲、电磁缓冲等耗能减震装置。为了使高速接近的两车平稳释放能量，需要的阻力不仅要大、持续时间长，而且需要阻力稳定、可控，不受速度变化的影响。

粘滞阻尼器被广泛应用于建筑结构和桥梁结构进行耗能减振，其阻尼力大。粘滞阻尼器的结构一般采用剪切阀式，如图1所示，图中101为缸体，102为活塞，103为粘滞流体，104为活塞杆，105为节流孔。

在汽车碰撞的一个冲程时间T内：W＝Fs，其中F为平均阻尼力，s为汽车碰撞时阻尼器的一个冲程。阻尼力F的大小随活塞运动速度变化关系可近似表示为：F＝cv^α，其中c为阻尼器粘性系数，与活塞上节流孔的大小及活塞截面积之比有关；v为活塞杆与阻尼器缸体运动的相对速度，一般情况下，0<α≤1，是粘滞阻尼器的一个重要性能指标，指数α越小，汽车碰撞的一个冲程内阻尼力变化越小。

在汽车碰撞过程中，阻尼力与加速度的关系服从牛顿第二定律：F＝ma，其中，m为小车质量，a为碰撞中小车加速度(假定大车速度不变)，有研究认为，普通人所能承受的最大瞬时加速度为5g，g＝9.8m/s²为重力加速度。在小车追尾过程中，其加速度、速度变化量、阻尼器冲程间关系为：2as＝Δv²，其中，s为汽车碰撞时阻尼器的一个冲程，a为小车加速度，假定小车追尾过程中，速度由120km/h降为80km/h，Δv＝40km/h≈11.1m/s，若设定a＝4g，由式2as＝Δv²可得汽车碰撞时阻尼器的一个冲程s＝1.5m；由此可知，s越大，对减小加速度越有利，但受现有机械制造加工技术和安装空间有限的限制，阻尼器缸体不能太长，由此，多级缓冲器成了最好的选择。如何降低每一级内阻尼力的指数α值，及在不同级之间，保证阻尼力基本保持一常数，即在汽车追尾的整个碰撞过程中，最大加速度基本保持一常数，这是缓冲的关键。对于现有粘滞阻尼器，其接近于1，阻尼力随速度近似成正比，这将导致碰撞初期加速度大，后期耗能不足。正是由于上述原因，目前大货车尾部没有安装缓冲装置，其所加装的挡板基本不能避免车毁人亡的惨局。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、反应快速、工作可靠、缓冲效果好的多级限压调节式液压缓冲器。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种多级限压调节式液压缓冲器，包括从左至右依次连接的多级缓冲机构，每级缓冲机构均包括缸体、限压调节式溢流阀和活塞，限压调节式溢流阀用螺纹固定在缸体左侧；相邻两级缓冲机构中，相对位于右侧的缓冲机构其缸体的左端与相对位于左侧的缓冲机构缸体的右端密封套接，并且右侧缓冲机构的缸体可相对于左侧缓冲机构的缸体运动以作为左侧缓冲机构的活塞，最左端缓冲机构的限压调节式溢流阀通过输油管与油箱相连，最右端缓冲机构的缸体右端与承压板螺纹连接。

上述多级限压调节式液压缓冲器中，相邻的两级缓冲机构中，左侧的缓冲机构其缸体内壁从左至右依次设有密封座、密封圈、端盖，所述端盖与左侧缓冲机构的缸体内壁螺纹连接。

上述多级限压调节式液压缓冲器中，所述右侧缓冲机构的缸体左端外壁上设有导环，导环与缸体外壁螺纹连接，导环与左侧缓冲机构的缸体内壁间隙配合，导环上设有泄流孔。

上述多级限压调节式液压缓冲器中，所述的多级缓冲机构中，从左至右各缓冲机构缸体的截面直径依次减小。

上述多级限压调节式液压缓冲器中，所述限压调节式溢流阀包括阀体、阀芯、弹簧、调节螺母和节流孔，所述阀体呈左侧开口半封闭状，阀体右侧壁上开有轴向节流孔，所述阀芯紧靠节流孔安装于阀体内，阀芯中部设有注油孔，所述弹簧的右端与阀芯连接，弹簧左端与调节螺母连接，所述调节螺母置于阀体内并与阀体螺纹连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明将多级缓冲与限压调节式溢流阀结合起来形成恒定阻尼力长行程缓冲器，延长了缓冲行程和碰撞时间，保证最大加速度小于设计值下进行最大限度的缓冲耗能；

2、本发明各级缓冲机构的阻尼力可调，压缩时阻尼力稳定均匀，基本不随速度变化；

3、碰撞发生时，各级缓冲机构的阻尼力迅速自动调整，反应快，不受其它因素干扰；

4、本发明在阀芯中部设置注油孔，配合螺栓的使用，可以用高压油枪对缓冲机构进行流体灌装和密封。

附图说明

图1为现有粘滞阻尼器的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为图2中限压调节式溢流阀的结构图。

图4为图3中阀芯的剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明包括从左至右依次连接的四级缓冲机构，前三级缓冲机构的每一级缓冲机构包括缸体、限压调节式溢流阀3、密封座8、密封圈9和端盖10，其中第二缓冲机构、第三级缓冲机构还包括导环6；第四级缓冲机构包括第四缸体15、螺塞、螺杆、承压板16和导环6。

从左至右各缓冲机构缸体的截面直径依次减小，第四缸体15左端与螺塞14螺纹连接，第四缸体15左端外壁上设有导环6，导环6与第四缸体15外壁螺纹连接，导环6与第三缸体12内壁间隙配合，导环6上设有泄流孔7，将第四缸体15左端与第三缸体12右端密封套接，然后从右端将密封座8、密封圈9、端盖10依次从第三缸体12右端压入，端盖10与第三缸体12内壁螺纹连接，第四缸体15可相对于第三缸体12运动以作为第三缸体12的活塞。以相同的方法依次连接第二缸体11和第一缸体4，最后第四缸体15右端与承压板16螺纹连接，第一缓冲机构的限压调节式溢流阀3通过输油管2与油箱1相连。

如图3所示，所述限压调节式溢流阀3包括阀体21、阀芯22、弹簧20、调节螺母19和节流孔18，所述阀体21呈左侧开口半封闭状，阀体21右侧壁上开有轴向节流孔18，所述阀芯22紧靠节流孔18安装于阀体21内，如图4所示，阀芯22中部设有注油孔17，所述弹簧20的右端与阀芯22连接，弹簧20左端与调节螺母19连接，所述调节螺母19置于阀体21内并与阀体21螺纹连接。

由于限压调节式溢流阀3的节流孔18大，阻尼力主要处决于弹簧20预压力。在缓冲器被压缩过程中，设第一、第二及第三级缓冲机构两侧的压强差分别为：ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃，各级缓冲器缸体外圆直径如图2所示，设计阻尼力为F。采用等冲击力法弹簧预压力，具体方法如下：

$F={\mathrm{\&Delta;P}}_1\mathrm{\&pi;}{D}_2^2/4---\left(a\right)$

$F=({\mathrm{\&Delta;P}}_1+\mathrm{\&Delta;}{P}_2)\mathrm{\&pi;}{D}_3^2/4---\left(b\right)$

$F=({\mathrm{\&Delta;P}}_1+\mathrm{\&Delta;}{P}_2+\mathrm{\&Delta;}{P}_3)\mathrm{\&pi;}{D}_4^2/4---\left(c\right)$

根据设计要求，可首先确定各级缸体尺寸；代入式(a)(b)(c)，可依次得到ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃设计值；通过旋转调节螺母19压缩弹簧20，可方便地得到需要的各级压差。对式(a)(b)(c)进行调整，可保证缓冲器各级按顺序依次被压缩。

本发明的工作原理如下：当承压板16受冲击，第三缸体12内流体压强增大，当其与第二缸体11内压强差超过限定值时，第三级缓冲机构的限压调节式溢流阀3的弹簧20被压缩，流体从第三缸体12流过阀芯22与阀体21间的间隙进入第二缸体11；第二缸体11内流体压强增大，当其与第一缸体4内压强差超过限定值时，第二级缓冲机构的限压调节式溢流阀3的弹簧20被压缩，流体从第二缸体11流过阀芯22与阀体21间的间隙进入第一缸体4；第一缸体4内流体压强增大，当其与大气压压强差超过限定值时，第二级缓冲机构的限压调节式溢流阀3的弹簧20被压缩，流体从第一缸体4流过阀芯22与阀体21间的间隙进入油箱1。通过样机试验得到限压调节式缓冲器的每一级阻尼力曲线α≈0.13，阻尼力滞回曲线近似为矩形。

Claims (4)

1.一种多级限压调节式液压缓冲器，其特征在于：包括从左至右依次连接的多级缓冲机构，每级缓冲机构均包括缸体、限压调节式溢流阀和活塞，限压调节式溢流阀用螺纹固定在缸体左侧；相邻两级缓冲机构中，相对位于右侧的缓冲机构其缸体的左端与相对位于左侧的缓冲机构缸体的右端密封套接，并且右侧缓冲机构的缸体可相对于左侧缓冲机构的缸体运动以作为左侧缓冲机构的活塞，最左端缓冲机构的限压调节式溢流阀通过输油管与油箱相连，最右端缓冲机构的缸体右端与承压板螺纹连接，所述限压调节式溢流阀包括阀体、阀芯、弹簧、调节螺母和节流孔，所述阀体呈左侧开口半封闭状，阀体右侧壁上开有轴向节流孔，所述阀芯紧靠节流孔安装于阀体内，阀芯中部设有注油孔，所述弹簧的右端与阀芯连接，弹簧左端与调节螺母连接，所述调节螺母置于阀体内并与阀体螺纹连接。

2.如权利要求1所述的多级限压调节式液压缓冲器，其特征在于：相邻的两级缓冲机构中，左侧的缓冲机构其缸体内壁从左至右依次设有密封座、密封圈、端盖，所述端盖与左侧缓冲机构的缸体内壁螺纹连接。

3.如权利要求2所述的多级限压调节式液压缓冲器，其特征在于：相邻的两级缓冲机构中，右侧缓冲机构的缸体左端外壁上设有导环，导环与缸体外壁螺纹连接，导环与左侧缓冲机构的缸体内壁间隙配合，导环上设有泄流孔。

4.如权利要求2所述的多级限压调节式液压缓冲器，其特征在于：所述的多级缓冲机构中，从左至右各缓冲器缸体的截面直径依次减小。