一种基于STF的平衡力可调式抗冲平衡机及使用方法

文档序号:25996656发布日期:2021-07-23 21:11阅读:82来源:国知局
一种基于STF的平衡力可调式抗冲平衡机及使用方法

本发明涉及平衡机技术领域和阻尼器领域,尤其涉及到一种基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机及使用方法。



背景技术:

商砼车装有圆筒型的搅拌筒以运载混合后的混凝土,在运输过程中会始终保持搅拌筒转动,以保证所运载的混凝土不会凝固,但车辆在运输途中将会产生无法避免的振动,导致搅拌片子损坏或严重磨损,使混凝土搅拌不均匀。为了解决这一难题,设计人员可在商砼车中加入平衡机,由定量马达驱动平衡机,使商砼车在运输过程中克服振动产生的不良影响。

剪切增稠液(shearthickeningfluid,简称stf)是一种新型功能材料,其粘度会随着剪切速率的增大而大幅增加,粘度增幅可达几个数量级,且响应速度快、过程可逆,当应力撤去时流体会恢复到初始状态。

中国专利申请号201822216033.6公开的一种“双平衡机连通注气装置”虽然能解决平衡机内气压不均匀导致火炮操作困难的问题,但在彻底消除不平衡力矩方面有待弥补。中国专利申请号201811631661.9公开的“一种新型的平衡机防护装置及操作方法”虽然能产生不同的平衡力解决重力矩太大导致抬不动炮管的问题,但其在抵御冲击荷载方面存在一定不足,导致射击精度下降。

通常火炮起落部分的重心与耳轴存在一定距离,使其对耳轴产生极大的重力矩。为了解决重力矩变大时火炮炮口无法调高的问题,设计工程师于是在火炮中引入平衡机。平衡机安装在炮架与炮身之间,其作用是提供平衡力矩来抵消火炮对耳轴的重力矩。传统的平衡机上下两头与炮架和炮身通过铰接连接,因此平衡力矩与重力矩无法相等。近几年,国内外对平衡机的研究重点为减小不平衡力矩,但始终无法完全消除不平衡力矩,不能使火炮起落达到完全平衡。并且在火炮射击过程中产生的冲击荷载会使平衡机剧烈抖动导致炮身无法稳定和射击精度下降,所以具备抵抗冲击的平衡机拥有广阔的应用前景。



技术实现要素:

针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机,通过改变液流孔面积从而控制平衡机力,解决了传统平衡机无法调节平衡力矩,无法彻底消除不平衡力矩导致炮身不能顺利起落的问题;通过活塞运动产生的剪切增稠效应,解决了火炮射击产生的冲击荷载使平衡机剧烈抖动导致无法稳定炮身、降低射击精度的问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机,包括平衡机筒、平衡活塞、活塞套筒和氮气蓄能器;所述平衡机筒内设置有活塞和氮气蓄能器,所述氮气蓄能器为一个空腔,空腔内充有气体,空腔包括刚性部分和弹性部分,其中,弹性部分由氮气蓄能器隔膜组成;刚性部分固定在第一平衡机筒盖上;所述平衡活塞通过活塞杆带动,活塞杆延伸出第二平衡机筒盖,且平衡机筒内,第二平衡机筒盖与平衡活塞之间填充有剪切增稠液体stf;所述平衡活塞上套装有活塞套筒,活塞套筒可沿平衡机筒内侧壁上的滑轨滑动,平衡活塞和平衡套筒上均开设有数个流液通孔,平衡活塞相对活塞套筒旋转时会改变剪切增稠液体stf流动速率。

进一步的,所述活塞套筒可拆分成两个相同的部分,且活塞套筒外壁上开设有滑槽,活塞套筒内壁上开设有凹槽。

进一步的,所述平衡活塞外壁上设置有凸起,所述平衡活塞上的凸起与活塞套筒上的凹槽配合;使得平衡活塞可带动活塞套筒沿平衡机筒滑动,当平衡活塞需要转动时,可确保活塞套筒相对平衡机筒静止。

进一步的,所述平衡活塞和活塞套筒上相同位置处开设有流液通孔。

进一步的,所述第一平衡机筒盖和第二平衡机筒盖均通过紧固螺栓连接到平衡机筒的两端。

进一步的,所述第一平衡机筒盖和第二平衡机筒盖与平衡机筒之间设置有密封圈。

进一步的,所述活塞杆通过旋转把手带动旋转。

进一步的,所述活塞杆通过第一滚轮安装在炮身导轨上,平衡机筒通过第二滚轮安装在炮架导轨上;炮身通过耳轴安装在炮架上;所述第一滚轮、第二滚轮沿炮身导轨和炮架导轨均无左右滑移,但可沿炮身导轨和炮架导轨方向滚动及转动。

基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机的使用方法,平衡机提供的力包括内部剪切增稠液体产生的液压阻力和氮气蓄能器提供的弹力,具体的,活塞杆通过第一滚轮与炮身导轨相连接,平衡机筒通过第二滚轮与炮架导轨相连接,第一滚轮、第二滚轮分别与炮身导轨、炮架导轨存在自锁两者间无左右滑移,通过控制炮身导轨高度可改变氮气蓄能器初始压缩量,从而改变平衡机初始平衡机力,使之满足各种火炮起落需求;当炮身绕耳轴上下转动时,能带动与平衡机两端连接的滚轮在导轨中上下滚动,同时活塞杆随炮身上下转动而伸长缩短,使平衡机内氮气蓄能器隔膜压缩量改变和平衡活塞挤压剪切增稠液体stf产生平衡机力;平衡机旋转把手与活塞杆凹槽相嵌合,通过转动平衡机活塞杆,平衡活塞与活塞套筒上的小孔会发生相对转动,从而错开角度,使流液通孔面积发生变化,实现对平衡机力的调节;当平衡机炮身移动不平稳导致剧烈抖动时,活塞挤压剪切增稠液体stf流动产生的剪切增稠效应,使平衡机有效抵抗冲击,从而稳定炮身提高射击精度。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:

1.针对传统平衡机无法调节平衡机力,不能完全消除不平衡力矩的问题,本发明通过转动活塞使活塞与活塞套筒上的小孔发生相对转动,使流液孔面积发生变化,实现平衡机力的调节,使平衡机彻底消除不平衡力矩达到全程完全平衡,从而使炮身顺利起落。

2.针对火炮射击导致平衡机剧烈抖动的问题,本发明通过活塞挤压剪切增稠液体流动产生的剪切增稠效应,使平衡机有效抵抗冲击,从而稳定炮身提高射击精度。

3.针对传统平衡机无法调节平衡机初始平衡机力,无法满足不同起落质量的火炮需求的问题,本发明通过在平衡机上下端设置滚轮,通过控制导轨高度就可改变氮气压缩量,从而改变初始平衡机力,使之能满足各种火炮起落需求。

附图说明

图1为本发明的平衡机内部结构示意图;

图2为本发明的活塞示意图;

图3为本发明平衡机旋转把手示意图;

图4为本发明的活塞套筒示意图;

图5为本发明平衡机总体结构示意图。

附图标记如下:

1-紧固螺栓;2-第一平衡机筒盖;3-平衡机筒;4-滑轨;5-活塞套筒;6-氮气蓄能器隔膜;7-活塞杆;8-密封圈;9-剪切增稠液体stf;10-平衡活塞;11-氮气蓄能器;12-炮尾;13-耳轴;14-炮身;15-炮管;16-炮架;17-炮身导轨;18-第二滚轮;19-平衡机;20-炮架导轨;21-第二平衡机筒盖;22-第一滚轮;23-旋转把手。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机,包括平衡机筒3、平衡活塞10、活塞套筒5和氮气蓄能器11;所述平衡机筒3内设置有活塞10和氮气蓄能器11,所述氮气蓄能器11为一个空腔,空腔内充有气体,空腔包括刚性部分和弹性部分,其中,弹性部分由氮气蓄能器隔膜6组成;刚性部分固定在第一平衡机筒盖2上;所述平衡活塞10通过活塞杆7带动,活塞杆7延伸出第二平衡机筒盖21,且平衡机筒3内,第二平衡机筒盖21与平衡活塞10之间填充有剪切增稠液体stf9;所述平衡活塞10上套装有活塞套筒5,活塞套筒5可沿平衡机筒3内侧壁上的滑轨4滑动,平衡活塞10和平衡套筒5上均开设有数个流液通孔,平衡活塞10相对活塞套筒5旋转时会改变剪切增稠液体stf9流动速率。

其中,所述活塞套筒5可拆分成两个相同的部分,且活塞套筒5外壁上开设有滑槽,活塞套筒5内壁上开设有凹槽;所述平衡活塞10外壁上设置有凸起,所述平衡活塞10上的凸起与活塞套筒5上的凹槽配合;使得平衡活塞10可带动活塞套筒5沿平衡机筒3滑动,当平衡活塞10需要转动时,可确保活塞套筒5相对平衡机筒3静止。所述平衡活塞10和活塞套筒5上相同位置处开设有流液通孔。所述第一平衡机筒盖2和第二平衡机筒盖21均通过紧固螺栓1连接到平衡机筒3的两端。所述第一平衡机筒盖2和第二平衡机筒盖21与平衡机筒3之间设置有密封圈8。所述活塞杆7通过旋转把手23带动旋转。所述活塞杆7通过第一滚轮22安装在炮身导轨17上,平衡机筒3通过第二滚轮18安装在炮架导轨20上;炮身14通过耳轴13安装在炮架16上;所述第一滚轮22、第二滚轮18沿炮身导轨17和炮架导轨20均无左右滑移,但可沿炮身导轨17和炮架导轨20方向滚动及转动。

基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机的使用方法,平衡机提供的力包括内部剪切增稠液体产生的液压阻力和氮气蓄能器提供的弹力,具体的,活塞杆7通过第一滚轮22与炮身导轨17相连接,平衡机筒3通过第二滚轮18与炮架导轨20相连接,第一滚轮22、第二滚轮18分别与炮身导轨17、炮架导轨20沿导轨方向均无左右滑移,可沿导轨滚动及转动,通过控制炮身导轨17高度可改变氮气蓄能器11压缩量,从而改变平衡机初始平衡机力,使之满足各种火炮起落需求;当炮身14绕耳轴13上下转动时,能带动第一滚轮22、第二滚轮18分别在炮身导轨17、炮架导轨20中上下滚动,同时活塞杆7随炮身14上下转动而伸长缩短,使平衡机内氮气蓄能器隔膜6压缩量改变和活塞10挤压剪切增稠液体stf9产生平衡机力;平衡机旋转把手与活塞杆7凹槽相嵌合,通过转动平衡机活塞杆7,平衡活塞10与活塞套筒5上的小孔会发生相对转动,从而错开角度,使流液通孔面积发生变化,实现对平衡机力的调节;当平衡机炮身14移动不平稳导致剧烈抖动时,平衡活塞10挤压剪切增稠液体stf9流动产生的剪切增稠效应,使平衡机有效抵抗冲击,从而稳定炮身14提高射击精度。

结合附图1所示,一种基于stf的平衡力可调式抗冲平衡机,包括平衡机筒3、平衡机筒盖2、平衡活塞10、活塞杆7、滑轨4、活塞套筒5,剪切增稠液体stf9、密封圈8,紧固螺栓1和氮气蓄能器隔膜6;平衡机筒3内壁凸起有滑轨4;平衡活塞10均匀分布若干个通孔,且平衡活塞10外周围加工有环形凸状结构;活塞套筒5同样均匀分布与平衡活塞10所对应的通孔,且活塞套筒5内部开设有环形凹糟,可与活塞环形凸状结构相嵌合,活塞套筒5外部开设有矩形凹槽,可与内壁凸起的滑轨4相嵌合;平衡活塞10与活塞杆7通过螺纹连接,活塞套筒5由空心圆筒与底盖组成,它们通过螺纹连接;氮气蓄能器11与平衡机后筒盖2相连接;当平衡活塞10在剪切增稠腔室左右移动时,平衡活塞10会带动活塞套筒5顺着平衡机筒3内壁上凸起的滑轨4移动,同时带动氮气蓄能器隔膜6的压缩与伸长;当活塞杆7转动时,平衡活塞10与活塞套筒5上的小孔会发生相对转动,从而错开角度,使流液孔面积发生变化,实现液压阻力的控制,使平衡机不仅能彻底消除不平衡力矩达到全程完全平衡,还能通过平衡活塞10挤压剪切增稠液stf9产生的剪切增稠效应,有效抵御火炮发射产生的冲击荷载,从而稳定炮身14提高射击精度。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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