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      帶有緩沖器的跌落式沖擊臺

      發布時間:2014-09-18 16:38????? 瀏覽次數:

      帶有緩沖器的跌落式沖擊臺

       

      緩沖器的基本原理

      下落式沖擊臺的關鍵部件是等壓緩沖器,其結構如圖2-3所示。由活塞、活塞筒及多錐度錐形件組成?;钊矁瘸溆幸欢w積的酒精、甘油混合液,此種阻尼液具有粘度容易調節和在低溫下不凍絨的優點。剩余空腔充有一定予壓的氣體?;钊c活塞筒之間由膠圈密封。在活塞下端有個圓流液孔。
      緩沖器的基本原理 
      圖2-3 等壓式緩沖器示意圖
      1.活塞     2.阻尼液    3多錐度錐形件
                           4.活塞筒   5.氈墊       6.村套
                           7.密封膠圈
      當活塞相對活塞筒運動時,活塞承受三種力的作用:空氣壓力、液體阻力以及活塞與活塞筒之間的摩擦力。
      分述如下:
      1.空氣壓力:當緩沖器空腔V。中,予壓為p。的氣體迅速壓縮或擴張時,屬于絕壓過程,力按指數規律變化,如圖2-4(a)所示,即:
                  如圖2-4(a)所示,即             (2-9)
      式中;一活塞面積;S一活塞壓縮(或伸展)行程;γ一空氣定壓和定容克分熱容量比值。這個力的大小與活塞面積、充氣予壓及空腔體積有關,但與活塞伸縮的速度關系不大;該力的方向在整個行程中恒指向活塞。該力(對于沖擊臺)有兩個作用,一是起空氣彈簧作用,對負荷產生阻力,二是將活塞恢復到起始位置。
      在壓縮行程中,空氣吸收的能量由圖2-4(a)曲線工下的面積確定,在伸展行程中,由于空氣的彈性恢復力使活塞伸展,又將這個能量釋放出來,因此在整個行程中空氣不吸收能量。
      2.液體阻力:當活塞受外力移動時,多錐度錐形件穿過流液孔,因此流液截面積隨活塞行程而改變,故這種緩沖器有時稱為變截面緩沖器。即當行程開始時,活塞運動速度大,流液面積也較大;當行程較大時,活塞速度減小,流液截面積也隨之減小。根據流量原理,流過的截面積液體的速度也改變,其流速為:
                                                         (2-10)
      式中C一流量系數(一般取0.7)
          一活塞速度
          一流液孔截面積
      由于錐形件為多錐度的園錐金屬件,所以流液孔截面積為流液孔的面積減去錐形件穿過流液那時刻流液孔相對應的錐形件截面積,即
                                          (2-11)
      式中D一流液孔直徑
           d一錐形件的最小直徑
           k(s)一錐形件的錐度,隨行程改變。
      因此阻尼液產生變化的阻力,該阻力由下式確定:
                                                     (2-12)
      式中一阻尼液比重,g一重力加速度值。流液孔面積由下式確定:
                                            (2-13)
      其中M一負荷質量
           一活塞運動加速度幅值。
      當用于垂直下落時,考慮負荷下落時的能量,則
                                    (2-14)
      由(2-14)式可知液體阻力的大小主要與活塞面積、速度、液體粘度及流液孔面積大小、形狀和錐形件的形狀、尺寸有關。對于同一緩沖器,流液孔越小阻力越大,當流液孔最小截面積大于時,液體阻力為零。在活塞行程的始、終,因為,所以阻力也為零,見圖2-4(b)。液體阻力的方向,在壓縮行程指向活塞,在伸展行程背向活塞,即阻力的方向是與活塞運動的方向相反。
      阻尼液在整個行程吸收的能量,由圖2-4(b)中曲線II、III所包圍的面積確定,所吸收的能量變為阻尼液的熱能而散失。
      3.摩擦力:在活塞伸縮時,整個活塞桿及其密封膠圈與活塞筒之間存在摩擦力和見圖2-4(c),曲線IV為壓縮行程的摩擦力。
      曲線V為伸展行程的摩擦力。實際上摩擦力約為予壓力的10 %-20 %,即
                                                       (2-15)
      的大小在整個行程中并不恒等,隨氣壓的大小而增減。因為氣壓小時密封膠圈與活塞筒的接觸松,氣壓大時接觸較緊。的方向在壓縮行程指向活塞,在伸展行程背向活塞,即的方向總是與活塞運動的方向相反。
      f在壓縮行程吸收的能量由圖2-4(c)中面積C確定,在伸展行程由面積D確定,總的吸收能量為兩面積之和,由f吸收的能量也是變為熱能而散失??傊?在整個行程中緩沖器對負荷的阻力為空氣壓力,液體阻力和摩擦力的總和,即
                                                      (2-16)
      在壓縮行程中;在伸展行程中。在設計緩沖器時,應保證在整個行程中緩沖器總阻力基本不變,所以此種變截面緩沖器稱為等壓式緩沖器。
       
      圖2-4 緩沖器阻力圖
      (a) 氣體壓力曲線:I為標準壓力曲線;為3+6的壓力曲線;
      (b) 液體阻力曲線:II為壓縮行程阻力曲線.III為伸展行程的阻力曲線;A為壓縮行程吸收能量;B為伸展行程吸收能
      (c)摩擦力曲線:IV為壓縮行程摩擦力曲線;V為伸展行程摩擦力曲線;C為壓縮行程吸收能量;D為伸展行程吸收能量。
      (d) 總阻力曲線:VI為壓縮行程總阻力曲線;VII為伸展行程總阻力曲線;面積KLHGK為緩沖器吸收的總能量。

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