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带有缓冲器的跌落式冲击台

带有缓冲器的跌落式冲击台

带有缓冲器的跌落式冲击台

缓冲器的基本原理

下落式冲击台的关键部件是等压缓冲器,其结构如图2-3所示。由活塞、活塞筒及多锥度锥形件组成。活塞筒内充有一定体积的酒精、甘油混合液,此种阻尼液具有粘度容易调节和在低温下不冻绒的优点。剩余空腔充有一定予压的气体。活塞与活塞筒之间由胶圈密封。在活塞下端有个圆流液孔。

图2-3 等压式缓冲器示意图

1.活塞     2.阻尼液    3多锥度锥形件

4.活塞筒   5.毡垫       6.村套

7.密封胶圈

(2-9)

式中;一活塞面积;S一活塞压缩(或伸展)行程;γ一空气定压和定容克分热容量比值。这个力的大小与活塞面积、充气予压及空腔体积有关,但与活塞伸缩的速度关系不大;该力的方向在整个行程中恒指向活塞。该力(对于冲击台)有两个作用,一是起空气弹簧作用,对负荷产生阻力,二是将活塞恢复到起始位置。

在压缩行程中,空气吸收的能量由图2-4(a)曲线工下的面积确定,在伸展行程中,由于空气的弹性恢复力使活塞伸展,又将这个能量释放出来,因此在整个行程中空气不吸收能量。

2.液体阻力:当活塞受外力移动时,多锥度锥形件穿过流液孔,因此流液截面积随活塞行程而改变,故这种缓冲器有时称为变截面缓冲器。即当行程开始时,活塞运动速度大,流液面积也较大;当行程较大时,活塞速度减小,流液截面积也随之减小。根据流量原理,流过的截面积液体的速度也改变,其流速为:

(2-10)

式中C一流量系数(一般取0.7)

一活塞速度

一流液孔截面积

由于锥形件为多锥度的园锥金属件,所以流液孔截面积为流液孔的面积减去锥形件穿过流液那时刻流液孔相对应的锥形件截面积,即

(2-11)

式中D一流液孔直径

d一锥形件的最小直径

k(s)一锥形件的锥度,随行程改变。

(2-12)

(2-13)

其中M一负荷质量

一活塞运动加速度幅值。

当用于垂直下落时,考虑负荷下落时的能量,则

(2-14)

由(2-14)式可知液体阻力的大小主要与活塞面积、速度、液体粘度及流液孔面积大小、形状和锥形件的形状、尺寸有关。对于同一缓冲器,流液孔越小阻力越大,当流液孔最小截面积大于时,液体阻力为零。在活塞行程的始、终,因为,所以阻力也为零,见图2-4(b)。液体阻力的方向,在压缩行程指向活塞,在伸展行程背向活塞,即阻力的方向是与活塞运动的方向相反。

阻尼液在整个行程吸收的能量,由图2-4(b)中曲线II、III所包围的面积确定,所吸收的能量变为阻尼液的热能而散失。

曲线V为伸展行程的摩擦力。实际上摩擦力约为予压力的10 %-20 %,即

(2-15)

的大小在整个行程中并不恒等,随气压的大小而增减。因为气压小时密封胶圈与活塞筒的接触松,气压大时接触较紧。的方向在压缩行程指向活塞,在伸展行程背向活塞,即的方向总是与活塞运动的方向相反。

f在压缩行程吸收的能量由图2-4(c)中面积C确定,在伸展行程由面积D确定,总的吸收能量为两面积之和,由f吸收的能量也是变为热能而散失。总之,在整个行程中缓冲器对负荷的阻力为空气压力,液体阻力和摩擦力的总和,即

(2-16)

在压缩行程中;在伸展行程中。在设计缓冲器时,应保证在整个行程中缓冲器总阻力基本不变,所以此种变截面缓冲器称为等压式缓冲器。

图2-4 缓冲器阻力图

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