动能缓冲吸收装置、动能吸收装置及其制作工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及缓冲机械领域，具体而言，涉及一种动能吸收装置、动能缓冲吸收装置 及动能吸收装置的制作工艺。
【背景技术】
[0002] 物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。它的大小定义为物体质量与速度 平方乘积的一半。因此，质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物 体，质量越大，具有的动能就越大。由此可见，即使很小质量的物体，在极高的速度下也会具 有极尚的能量。
[0003] -方面，我们可以利用动能，例如射钉枪，通过利用射钉枪给予内部的钉子一个极 高的速度，使得钉子具有极高的动能，能够顶入装修结构内，实现快速的连接，大大提高了 安装效率。
[0004] 但更多的情况是动能会给我们带来诸多不便，其中最大的问题就是动能的变化会 带来巨大的冲量，产生巨大的冲击力，对我们使用的结构造成破坏，使用的一些结构和例如 将一个砝码用一根丝线固定，然后将砝码高抛让其自由落体，当砝码掉落至丝线极限长度 时，砝码速度突降为零，动能全部转化为丝线的势能，对丝线产生巨大冲量及冲击力，很容 易将丝线拉断，尤其是对一些弹性较差的丝线。为了避免动能变化产生的冲击力对我们所 使用的结构造成破坏，现有技术中大多采用提高结构的材料强度来抵抗冲击力，避免结构 产生破坏，但是研发高强度材料成本高昂同时研发周期长，不适合大面积推广使用。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种动能吸收装置、动能缓冲吸收装置及动能吸收装置 的制作工艺，以改善上述问题。
[0006] 本发明提供的一种动能吸收装置，包括第一固定端、第二固定端和条形阻断部，多 根所述条形阻断部沿动能方向依次设置，任意两根相邻的所述条形阻断部之间间隔设置， 每根所述条形阻断部的两个端部分别与所述第一固定端和所述第二固定端连接。
[0007] 以上所述的动能吸收装置，优选地，多根所述条形阻断部均与动能方向位于同一 平面。多根所述条形阻断部均与被减速物的动能方向位于同一平面，条形阻断部在受到被 减速物的的动能冲击形变的时候，条形阻断部产生一个反作用力作用在被减速物上。由于 力是有方向的矢量，多根所述条形阻断部均与被减速物的动能方向位于同一平面，反作用 力的方向与条形阻断部所处在同一平面上，将这样可以增加反作用力在被减速物上对抵消 动能的做功，被减速物的动能消耗更快，更有利于被减速物减速缓冲，减少冲击力。
[0008] 以上所述的动能吸收装置，优选地，多根所述条形阻断部平行设置，任意两根相邻 的所述条形阻断部之间间隔的距离相等。间隔的距离相等使得条形阻断部在设置安装的时 候更加容易和方便，大大提高了动能吸收装置安装效率，同时，间隔的距离相等，安装时的 误差也更容易检测出，便于及时调整，大大减小安装误差，提高动能吸收装置的装配精度。
[0009] 以上所怵的动能吸盼奘罟.优选地，任意两根相邻的所述条形阻断部之间间隔的 距离小于等于
，其中下角标n+1为大于等于1的整数；
[0010] 其中，任意两根相邻的所述条形阻断部沿动能方向长度分别为LdPLn+1，
[0011] 1_为任意两根所述条形阻断部之间间隔的距离，
[0012] 纟％为条形阻断部的断裂伸长率。任意两根相邻的所述条形阻断部的之间间隔的 距离大于等于1_能够保证每根条形阻断部在受到被减速物的冲击时，完全形变，在被拉伸 断裂之前，不会接触到相邻的条形阻断部，这样能够保证每根条形阻断部完全拉伸到极限， 然后断裂，使得每根条形阻断部断裂的能量都源自被减速物的动能的转化，相同条件下，可 以减少所需条形阻断部的数量，从而降低制造加工难度和生产成本，便于动能吸收装置的 批量化生产。
[0013] 以上所述的动能吸收装置，优选地，多根所述条形阻断部的长度沿动能方向依次 增加，任意两根所述条形阻断部的两个端部对应连接。采用这种结构的条形阻断部的设置 方式，由于任意两根所述条形阻断部的两个端部是对应连接，这样，多根条形阻断部的两个 端部均对应，不需要占用大量的体积就能够将多根条形阻断部的两个端部与第一固定端和 第二固定端连接，节省了动能吸收装置的体积，便于动能吸收装置在狭小空间内的安装和 使用。
[0014] 以上所述的动能吸收装置，优选地，多根所述条形阻断部为n+1根，n3 1且为正 整数，所述条形阻断部为纤维束，n+1根所述纤维束的长度沿动能方向依次增加，n+1根所 述纤维束的长度分别为L、Q、L2~Ln:和Ln，其中L、Q、L2~Ln:和Ln满足下列关系式，
[0015] Li=ALX^ %
[0016] L2= (L+AL^X§ %
[0017] ...
[0018] Ln= (L+ALi+…+ALn》X多 ％
[0019] 其中AQ、AL2~ALn分别为纤维束断裂后的伸长长度，符合公式W= F(ALj+AL2+*** +ALn)
[0020] 公式中，F为恒力且F=EXSX多％，
[0021] 其中，E为纤维束的材料的拉伸模量
[0022] 纟％为纤维束的材料的断裂伸长率
[0023] S为纤维束的横截面面积
[0024] L为最短的纤维束的长度
[0025] W为动能，W=mv2
[0026] m为被测量物的质量
[0027] v为被测量物体的速度。
[0028] 采用这样设置，能够准确设计和控制动能缓冲装置采用纤维束作为条形阻断部 时，所需要的纤维束根数及每根纤维束的长度，提高制造精度，同时降低制造成本。
[0029] 最为主要的是采用这种长度设置的条形阻断部，能够实现相邻的条形阻断部的连 续断裂而实现相邻的条形阻断部无缝对接，在前一根条形阻断部要断裂而未断裂之时，被 减速物已经运动到相邻的下一根条形阻断部要开始受力而未开始受力处。前一根条形阻断 部断裂时，在可以忽略的极短时间内，被减速物立刻受到相邻的条形阻断部的阻拦力，这样 使得被减速物受到多根条形阻断部的连续力的阻挡做功，持续消耗被减速物的动能而不会 使得被减速物与单根条形阻断部产生较大的冲量，从而使得被减速物和条形阻断部都受到 较大的冲击力。
[0030] 以上所述的动能吸收装置，优选地，所述条形阻断部弯曲呈"U"形，所述弯曲呈 "U"形的条形阻断部的开口端的两端分别与所述第一固定端和所述第二固定端连接。弯 曲呈"U"形的条形阻断部较其他形状弯曲的条形阻断部的受力状态更好，弯曲呈"U"形的 条形阻断部的开口端的受力方向与动能方向接近，受到被减速物的力主要为沿动能方向的 力，实现了弯曲呈"U"形的条形阻断部的形变主要为拉伸形变，减少弯曲呈"U"形的条形阻 断部受到的剪力，保证了弯曲呈"U"形的条形阻断部通过拉伸形变和反作用力的配合实现 对被减速物的动能的消耗，从而达到对被减速物更好的缓冲作用。
[0031] 以上所述的动能吸收装置，优选地，每根所述条形阻断部包括断裂部，所述断裂部 为每根所述条形阻断部的中部，用于与被减速物接触并断裂，所述断裂部与动能方向相互 垂直。将条形阻断部的断裂部设置在中部，同时断裂部与动能反向垂直设置，在当被减速物 与断裂部接触的时候，受力的方向与动能方向对应相反，并且受到条形阻断部的两个端部 对中部断裂部的受力更加平均，能够将大部分条形断裂部受到的被减速物的反作用力源自 被减速物的动能的转化上，实现快速的对被减速物进行减速缓冲。
[0032] 以上所述的动能吸收装置，优选地，所述条形阻断部为纤维。
[0033] 以上所述的动能吸收装置，优选地，所述条形阻断部为阻断带。
[0034] 以上所述的动能吸收装置，优选地，所述动能吸收装置还包括旋转卡接结构，所述 旋转卡接结构包括棘轮和卡块，所述卡块包括盖板和两个握爪，所述盖板的一侧设置两个 握爪，所述握爪相邻设置，所述握爪外侧为圆弧形，所述握爪内侧为平面，所述平面相对设 置，所述平面上设有多个不规则凸棱和凹槽，所述凸棱和凹槽相互对应，所述握爪的靠近盖 板一端的外廓尺寸大于所述握爪远离盖板一端的外廓尺寸，握爪的外廓尺寸渐变，所述棘 轮设有多个棘齿，所述棘轮开设有沿棘轮径向贯穿的通孔，所述棘轮的中部设有轴向通孔， 所述通孔与所述握爪外侧相匹配，用于容纳所述握爪。
[0035] 两个所述旋转卡接结构分别设置在所述第一固定端和所述第二固定端上，所述第 一固定端和所述第二固定端设有与所述棘轮相配合的内齿轮。
[0036] 以上所述的动能吸收装置，优选地，所述动能吸收装置还包括纤维束固定结构，所 述纤维束固定结构包括底座、圆台和端盖，所述底座的顶面设有容纳所述圆台的凹槽，所述 底座的底面设有用于容纳所述纤维束的通孔，所述通孔与所述凹槽连通，所述圆台的锥面 锲入所述凹槽内，所述圆台的锥面与所述凹槽的表面贴合，所述端盖罩扣在所述底座的顶 面外，所述圆台设置在所述端盖与所述底座之间，所述圆台伸入凹槽的端面与所述凹槽的 底面之间具有间隙，通过间隙能够避免所述圆台将纤维束压断，所述端盖与所述底座螺纹 连接，所述纤维束固定结构分别相对设置在所述第一固定端和所述第二固定端上。
[0037] 本发明还提供一种动能缓冲吸收装置，包括滑动卡接部和以上所述的动能吸收装 置，所述滑动卡接部设有与以上所述的动能吸收装置的所述条形阻断部配合的卡接结构， 所述滑动卡接部与被减速物连接，所述条形阻断部与被减速物的动能方向相交。采用本发 明提供的动能缓冲吸收装置能够利用滑动卡接部与被减速物连接，当被减速物高速运动， 经过第一固定端和第二固定端之间的时候，滑动卡接部上的卡接结构会与第一固定端和第 二固定端之间的条形阻断部接触相交，然后卡接结构拉动条形阻断部发生拉伸形变，直至 条形阻断部断裂，在这个过程中，消耗被减速物的动能，实现被减速物快速稳定的减速，减 少被减速物的冲击力。
[0038] 本发明还提供一种以上所述动能吸收装置的制作工艺，包括步骤：
[0039] S1.拟定所需纤维束根数，纤维束根数为n+1，n3 1且为正整数，
[0040] S2.选定纤维束，确定纤维束的材料的拉伸模量E、纤维束的材料的断裂伸长率 多％、纤维束的横截面的面积S，
[0041] S3