一种集成于座椅主杆的切削式吸能装置的制作方法

本发明涉及一种集成于座椅主杆的切削式吸能装置，属于座椅吸能技术领域。

背景技术

能量吸收装置是直升机抗坠毁座椅和装甲车辆防雷座椅的核心部件，它在直升机发生坠机事故及装甲车辆遭遇地雷或简易爆炸装置（ied）爆炸时限制传递到座椅乘员身上的载荷，以降低乘员在可生存事故下的伤亡率。

gilewicz在文章《assessmentofthebenefitsofaircraftcrashworthiness》统计了直升机座椅未装能量吸收装置时，一年内发生的事故中由于坠撞冲击造成的损伤，飞行员为23.3%，其它乘员为42%；造成的死亡，飞行员为18%，其它乘员为54%；在安装吸能装置后，飞行员及乘员的事故伤亡率大大降低。而对于装甲车辆，当地雷及简易爆炸装置在车辆底部爆炸时，即使车体本身并未受到严重损坏，但爆炸产生的冲击波也会对车内乘员造成伤害，若座椅未安装吸能装置，最终传递到乘员身上的冲击波能量可高达人体耐受极限的20～30倍。因此，吸能性能良好的座椅能量吸收装置直接决定了座椅对乘员的防护性能。

从专利cn202251600u、cn2556425y、cn204250371u、cn103661028a、中可知现有座椅吸能装置主要有金属管扩径式、翻卷管式、滚压管与翻卷管结合变载式及泡沫铝压碎式几种，这几种吸能装置均是采用单耳或双耳接头独立安装在座椅的可动部分与固定部分之间，具有以下缺点：

1)座椅结构复杂，重量重，上述几种吸能装置均带有单耳接头、双耳接头及拉杆（如图1所示），座椅骨架上需安装连接吸能装置的接头及座椅可动部分的导向机构，这些零件增加了座椅重量，降低了座椅的可靠性；

2)上述吸能装置均独立竖直安装在座椅后部，容易于外界物体碰撞导致吸能管变形，在吸能的过程中容易导致吸能器失稳；

3)上述吸能装置核心部件均采用金属吸能管，制作工艺复杂，成本高，且应变率敏感，即材料的屈服强度会随着冲击速度的提高而增大，导致实际工作载荷与设计值出入较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种集成在座椅主杆上，结构简化、吸能稳定性好、质量轻便的切削式吸能装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种集成于座椅主杆的切削式吸能装置，包括套接在主杆上的吸能管、环形切削头以及偏转环，所述吸能管上端与所述主杆连接，所述吸能管下端通过若干剪切螺钉与所述切削头连接，所述切削头包括位于上部用于连接所述剪切螺钉的螺纹孔以及若干位于下部在吸能时用于将所述吸能管下端导入的切削槽，所述剪切螺钉中部为与所述螺纹孔连接的螺纹杆，顶端为用于连接所述吸能管以及所述切削头的光杆，所述偏转环位于所述切削头下部，其上部设置有斜向导面，在吸能时用于将所述吸能管下端导入所述切削槽内。

还包括滑动膜，所述滑动膜位于所述吸能管以及所述主杆之间，用于支撑以及导向所述吸能管。

所述切削头上设有用于与舱体侧壁相连的单耳接头。

所述吸能管底部端面内圆设有导向斜面，所述切削槽相对轴线方向倾斜。

所述导向斜面为60°，所述切削槽倾斜60°，所述斜向导面为30°。

所述吸能管上部设有凸台，所述凸台上设有用于连接所述吸能管以及主杆的安装孔位。

所述吸能管采用碳纤维材料制备。

所述偏转环与所述切削头螺纹连接。

上述方案中，所述吸能管的表面喷涂有干膜润滑剂，所述切削头与吸能管相接触的部位涂有润滑脂。

本发明所达到的有益效果：

（1）本发明的切削式吸能装置可用于各种吸能系统和领域，尤其可用于直升机抗坠毁座椅、军用装甲车辆防雷座椅的能量吸收。本发明的切削式吸能装置器解决了扩径管、翻转管、滚压管等金属吸能管件制作工艺复杂、成本高、应变率敏感的缺点，同时相比压碎圆柱体吸能装置又具有工作载荷平稳的特点，见如图2所示的切削式吸能装置工作载荷位移曲线；

（2）本发明吸能装置集成在座椅主杆上，省去了单双耳接头等连接件，有效减轻了座椅重量，吸能时主杆作为导向杆，能够防止失稳，且整个吸能结构无突出点，不易产生钩挂；

（3）本发明吸能管采用薄壁碳纤维管，相对于金属管重量轻，可制造出吸能行程在50mm～300mm之间的吸能管，且可以通过调整管壁的厚度及切削槽的宽度改变吸能装置的工作载荷，满足不同型号的座椅对吸能行程和工作载荷的要求；

（4）本发明在切削头上设置单耳接头，将切削头与座椅接头组合成一个零件，有效减轻了重量；且本发明吸能装置结构简单，零件数量少，可靠性高。

附图说明

图1是部分现有吸能装置结构示意图；

图2是本发明的吸能装置工作载荷位移曲线；

图3是本发明吸能器的结构示意图；

图4是吸能管结构示意图；

图5是切削头结构示意图；

图6是偏转环结构示意图；

图7是滑动膜结构示意图；

图8是剪切螺钉结构示意图；

图9是吸能装置工作示意图；

图10本发明吸能装置使用示意图。

附图标记说明：1-金属管扩径式吸能装置；2-翻卷管式吸能装置；3-滚压管与翻卷管结合变载式吸能装置；4-泡沫铝压碎式吸能装置；110-吸能管；111-凸台；112-主杆连接孔；113-剪切螺钉连接孔；114-60°导向斜面；120-切削头；121-单耳接头；122-切削槽；123-螺纹孔；130-偏转环；131-30°导向斜面；132-外螺纹；133-下端面；140-滑动膜；141-开口槽；150-剪切螺钉；151-光杆；152-螺纹杆；153-一字槽；161-主杆；162-六角头螺钉；163-螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3所示，一种集成于座椅主杆的切削式吸能装置，包括套接在主杆161上的吸能管110、环形切削头120、偏转环130以及环形滑动膜140，吸能管110上端通过六角头螺钉162和螺母163与主杆161连接，下端通过9个剪切螺钉150与切削头120连接，偏转环130螺接在切削头120下部，环形滑动膜140装配在吸能管110与主杆161之间，切削头120通过其上的单耳接头121与舱壁接头相连，属于座椅固定部分；吸能管110与主杆161相连，属于座椅可动部分。

具体的，如图4所示，吸能管110采用碳纤维材料制备，上端设置有较厚的凸台111，以提高连接处的强度，凸台111上设置有用于与主杆161连接的六角头螺钉162和螺母163的孔位112，下端设置有9个剪切螺钉150连接的孔位113；吸能管底部端面内圆设置60°导向斜面114，以便于吸能时吸能管110下端的材料进入切削槽122。

如图5所示，切削头120上设置有与舱体侧壁相连的单耳接头121，上部设有连接9个剪切螺钉150的螺纹孔123，下部均匀设置有20个u形切削槽122，切削槽刃口相对于轴线方向倾斜60°，以使刃口尽可能锋利的同时保证刃口强度。

如图6所示，偏转环130上部设置有30°导向斜面131，吸能时将吸能管110下端的材料导入切削头120的切削槽122中。柱面132上设有外螺纹，在与切削头120相螺接时，使下端面133与切削头120接触为止。

如图7所示，滑动膜140上设有开口槽141，滑动膜材质为工程塑料，装配在吸能管110与座椅主杆161之间，起支持吸能管110的作用，此外在座椅吸能向下滑动时也代替滑动轴承起导向作用。

如图8所示，剪切螺钉150中部为螺纹杆152，与切削头120上的螺纹孔123螺接，顶端为光杆151，连接着吸能管110和切削头120，当座椅所受载荷未达到设定值时，由剪切螺钉150支撑座椅可动部分和人体重量，达到设定冲击载荷值时，剪切螺钉光杆151剪断，吸能管110在偏转环130上的导向斜面131的导向下进入切削槽122，通过材料的切削破坏吸收冲击能量。

图9示出了为本发明吸能装置启动后，吸能管110被切削的工况，当座椅所受载荷达到设定冲击载荷值时，剪切螺钉光杆151被剪断，吸能管110被切削槽122切削成片条状，吸收冲击能量。

图10示出了本发明的一种实际使用工况示意，座椅左右主杆上对称安装吸能装置，吸能时切削头120固定在舱壁上，乘员及座椅可动部分受到冲击载荷向下移动，剪断剪切螺钉，将吸能管110压入切削槽122中，通过切削做功吸收冲击能量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。