[發(fā)明專利]霍普金森壓桿電磁緩沖吸能裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610795186.3
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106122332B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒廣平;王宇洋;唱忠良;徐珊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16F6/00
• 分類號: F16F6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁緩沖吸能裝置，尤其涉及一種霍普金森壓桿電磁緩沖吸能裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及信息產(chǎn)業(yè)不斷完善和更新，同時也推動了材料動態(tài)力學性能研究的技術(shù)進步，其主要表現(xiàn)在霍普金森壓桿技術(shù)的優(yōu)化和加強，由此也提出了SHPB實驗技術(shù)。SHPB實驗壓桿技術(shù)作為研究低壓下材料動態(tài)力學性能的重要技術(shù)，其優(yōu)勢在于設(shè)備簡單，操作性強等。然而，隨著工程應(yīng)用中變化因素逐漸增多，對實驗精度的要求也越來越嚴格，因此，對于SHPB裝置的性能方面也做了相應(yīng)的改善和提高。吸收桿作為霍普金森桿中的一個重要組成部分，其主要功能是吸收和緩沖透射桿撞擊時所傳遞的能量。

目前，針對霍普金森桿吸收桿設(shè)計的普遍思路都是以泡沫、橡膠等傳統(tǒng)材料，而且其緩沖吸能的功能設(shè)計都相對單一，無法達到徹底的緩沖吸能效果，而且其操作性和經(jīng)濟性也相對較差。從目前已知關(guān)于吸收桿緩沖吸能裝置的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)吸收桿吸能緩沖裝置的設(shè)計思路都是利用活塞緩沖以及彈簧減震原理實現(xiàn)吸能緩沖的目的，雖然從結(jié)果上確實能到目的，考慮到霍普金森桿沖擊時的速度較快，沖擊強度高，容易造成沖擊桿局部変形，桿件脫落，甚至可能由于能量無法及時耗散造成吸收桿裝置的損壞等情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了利用環(huán)形電磁鐵所產(chǎn)生的磁場以及環(huán)向制動器產(chǎn)生的高摩擦力，多次多層實現(xiàn)緩沖吸能而提供一種霍普金森壓桿電磁緩沖吸能裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括一號金屬底座、一號鐵塊、金屬連桿、二號鐵塊、二號金屬底座、環(huán)向制動器，一號金屬底座和二號金屬底座的外表面均設(shè)置有環(huán)形電磁鐵，所述一號鐵塊設(shè)置在一號金屬底座中間設(shè)置的階梯孔內(nèi)，二號鐵塊設(shè)置在二號金屬底座中間設(shè)置的孔內(nèi)，且在二號鐵塊與二號金屬底座之間設(shè)置有一號彈簧，金屬連接桿的一端與一號鐵塊固連、另一端穿過一號金屬底座的階梯孔后與二號鐵塊固連，環(huán)向制動器套在金屬連接桿上，一號鐵塊上還固連有一號繩索和二號繩索，一號繩索和二號繩索的端部分別繞過設(shè)置在一號金屬底座上的兩個定滑輪后分別與一號杠桿的一端和二號杠桿的一端連接，且一號杠桿與二號杠桿的截面形狀均是圓弧形，一號杠桿與二號杠桿通過支架對稱設(shè)置在環(huán)向制動器的上方和下方，一號杠桿的另一端與環(huán)向制動器之間、二號杠桿的另一端與環(huán)向制動器之間分別均勻設(shè)置有至少三個的二號彈簧。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述金屬連接桿的外表面對稱設(shè)置有兩條橡膠帶。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的優(yōu)勢在于其裝置的多層緩沖吸能方式，通過安裝于裝置的不同位置的緩沖裝置，逐級增阻吸能，使吸收桿在受沖擊后能夠高效的耗散能量，并且利用側(cè)向增阻來代替正向增阻實現(xiàn)緩沖吸能的目的，也可以有效的避免沖擊過程中對吸收桿以及吸收裝置的損壞，經(jīng)濟性好，可循環(huán)利用。也即本發(fā)明利用環(huán)形電磁鐵所產(chǎn)生的磁場以及環(huán)向制動器產(chǎn)生的高摩擦力，實現(xiàn)了多次多層緩沖吸能的目的，不但可以提高該裝置的智能性和安全性，也可以通過調(diào)控電流大小從而實現(xiàn)調(diào)控磁場強弱的目的，重復利用率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種霍普金森桿電磁緩沖吸能裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是第三層受沖擊吸能系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是第三層受沖擊吸能系統(tǒng)正視圖；

圖4是環(huán)形制動器上層剖面圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明包括：一號金屬底座1、兩根繩索2、兩個定滑輪3、一號鐵塊4、金屬連桿5、環(huán)形電磁鐵6組成第一層受沖擊吸能系統(tǒng)；環(huán)向制動器7、二號彈簧8、兩組杠桿9組成第二層受沖擊吸能系統(tǒng)；二號金屬底座10、環(huán)形電磁鐵11、一號彈簧12、二號鐵塊13組成第三層受沖擊吸能系統(tǒng)。所述環(huán)向制動器7可由上下兩個半圓環(huán)狀的制動器拼接而成。

在第一層受沖擊吸能裝置以及第三層受沖擊吸能裝置中，利用外部電源直接給環(huán)形電磁鐵6和環(huán)形電磁鐵10供電，利用環(huán)形電磁鐵的磁場提供對鐵塊的吸引力，從而增大鐵塊4和鐵塊13對金屬底座1以及金屬底座11的摩擦，從而實現(xiàn)增阻緩沖的目的。

當鐵塊4帶動連接桿5和鐵塊13進行運動時，整個運動系統(tǒng)帶到繩索2經(jīng)過定滑輪3，控制兩組杠桿(一號杠桿和二號杠桿)9運動，利用杠桿原理通過彈簧8施加給環(huán)向制動器以壓力，根據(jù)牛頓定律從而增加環(huán)向制動器7給連接桿5的壓力，進而增大摩擦。

在第三層受沖擊吸能裝置中，最后利用彈簧12進行緩沖，并且在實驗結(jié)束后，使其復位為下一次實驗做準備。