[發明專利]一種大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器

在審

• 申請號: 202211210532.9
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115609329A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 趙遠揚;姜毅;胡夢雅;王璟慧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明涉及一種大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器，承力結構由多個活塞筒節套裝串聯組成，圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器包括錐形硬金屬切割刀圈和緩沖組件；圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器位于相鄰活塞筒節間的縫隙之中，采用切削式吸能方式進行緩沖制動；活塞筒節伸展過程中，后一級活塞筒節下凸臺托舉著錐形硬金屬切割刀圈向上運動，對前一級活塞筒節上凸臺固定的緩沖組件進行切削破壞，產生制動效果。采用虛擬樣機技術優化金屬薄片結構尺寸，使得多級桿筒節速度能迅速下降實現有效制動，保證承力結構的幾何外形及力學特性不受破壞，確保裝置工作的安全性與可靠性。

技術領域

本發明屬于緩沖器技術領域，特別是一種大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器。

背景技術

大直徑小間隙薄壁筒體承力結構是由多級伸縮式液壓缸進化而來的，其原理同液壓油缸相似，但大直徑小間隙薄壁筒體承力結構系統使用高溫燃氣替代液壓作為膨脹源，為活塞筒的伸展提供動力，從而使活塞筒能夠推動有效載荷做功。多級活塞筒在儲存階段各筒節均縮入第一級筒中，占用空間較小，結構緊湊，便于貯存和運輸。大直徑小間隙薄壁筒體承力結構在燃氣動力的作用下從內至外依次伸展，當每級活塞筒達到自身預定行程時，筒節間的碰撞力最大值可達2E7N，因此需要通過緩沖裝置進行緩沖制動，從而避免與相鄰筒節發生剛性碰撞，破壞活塞筒的結構。

切削式吸能的工作原理是金屬切削過程中，在工件與刀具的相互作用下，通過金屬間摩擦、塑性變形和撕裂來耗散能量。國內外已對金屬切削加工進行了廣泛深入地研究，但將金屬切削作為一種新型吸能方式來研究才剛剛開始。目前切削式吸能有幾種形式：(1)切削式吸能過程中，徑向刀具受到軸向作用力壓切試件，試件在切削力作用下發生塑性變形直到撕裂成瓣狀，并在錐形導向裝置作用下裂瓣向外彎曲變形，全過程通過壓切撕裂、裂瓣彎曲變形來耗散能量；(2)切削形式刀具寬度大于切削區域的寬度，工具切削工件時只有切削面上的材料發生塑性變形被撕裂，之后切屑面在與前刀面的擠壓和摩擦作用下發生卷曲；(3)切削形式刀具寬度小于切削區域的寬度，需要工件切削區域三個面的材料皆發生塑性變形撕裂后才能生成切屑之后再發生卷曲。因此相同的切削域，形式(3)切削形式的切削力更大，單位行程內所耗的能量也多。目前切削式吸能器在軌道交通領域應用較為廣泛，且主要對圓形管進行切割吸能，體積較大無法應用于狹小空間。

發明內容

有鑒于此，本發明將切削式吸能方式引入到大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的緩沖制動中，提出了一種大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器。本發明通過軟硬金屬之間的切削作用進行吸能制動，從而避免相鄰筒節發生剛性碰撞，保護多級桿的結構，保證大直徑小間隙薄壁筒體承力結構工作的安全性與可靠性。

具體技術方案如下：

一種大直徑小間隙薄壁筒體承力結構的圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器，所述大直徑小間隙薄壁筒體承力結構由多個活塞筒節套裝串聯組成，前一級活塞筒節是后一級活塞筒節的缸筒，最外側的活塞筒節與地面固定，每一級活塞筒節的一端設有上凸臺，后一級活塞筒節的另一端設有下凸臺，用于與前一級活塞筒節的上凸臺配合使用，圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器包括錐形硬金屬切割刀圈和緩沖組件；圓環形多層金屬薄片切削緩沖制動器位于相鄰活塞筒節間的縫隙之中，采用切削式吸能方式進行緩沖制動，切削式吸能的工作原理是金屬切削過程中，在工件與刀具的相互作用下，通過金屬間摩擦、塑性變形和撕裂來耗散能量。

錐形硬金屬切割刀圈與后一級活塞筒節的下凸臺固定，緩沖組件與前一級活塞筒節的上凸臺固定，活塞筒節伸展過程中，后一級活塞筒節下凸臺托舉著錐形硬金屬切割刀圈向上運動，對前一級活塞筒節上凸臺固定的緩沖組件進行切削破壞，產生制動效果；最內側的活塞筒節沿軸線方向運動，并帶動前一級活塞筒節沿軸線方向運動，逐級帶動，每一級活塞筒節運動到位后由所有前級活塞筒節中的圓環形彈性膠泥緩沖器提供緩沖制動力。

大直徑小間隙薄壁筒體承力結構為大直徑的薄壁承力金屬結構，相鄰活塞筒節間的空隙不大于12毫米。