CN102279086B - 跌落冲击试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械技术领域，具体地说是一种跌落冲击试验系统，其特征在于：框架的三根横梁的前侧纵向设有至少两组导轨组，导轨组为在每根横梁上套设槽形滑轮装置，每个槽形滑轮装置的前侧连接一固定底板，三块固定底板的前面固定左右两根纵向平行的导轨所构成；对应框架的上方悬设有顶梁，顶梁上对应每组导轨组的位置设有一个电动马达，电动马达采用钢丝绳连接一释放机构的顶端，释放机构下方挂接滑块总成，释放机构背面两侧和滑块总成背面两侧纵向对应位置处分别设有半封闭轴承，半封闭式轴承分别套接在固定底板的左右两根导轨上。本发明同现有技术相比，适用于多腔的气囊结构模块的碰撞试验，结构稳定，试验重复性好，操作安全等优点。

Description

跌落冲击试验系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体地说是一种跌落冲击试验系统。

背景技术

跌落塔试验是指将测试样件放置在水平刚性试验平台上，将质量块上升到一定高度，然后释放作自由落体运动，从而撞击测试样件。随着汽车工业的不断发展，跌落塔试验已被广泛运用于汽车上的各个零部件，比如安全气囊，安全带，门板内饰，汽车内的各类电子产品，汽车保险杠内的泡沫填充材料等。

近几年，相关的汽车被动安全系统产品越来越被寄予更高的安全性能要求，所以越来越多的安全气囊要求进行跌落塔试验。气囊跌落塔试验是指当安全气囊充满到其最大高度的时刻，质量块以规定的速度撞击气囊。而安全气囊的充满时间往往就在几十毫秒间，这就意味着在极短的时间内要完成气囊充满以及质量块速度达标这两项要求。同时，所使用的跌落塔试验设备应该要使所释放的质量块的下落速度和位置准确并且稳定。

传统的跌落塔多数是单轨的，只能适用于单个气囊的碰撞试验，对于多个气囊或者气腔的碰撞试验，即要求两个甚至多个质量块同时或者不同时刻碰撞气囊样件，传统的跌落塔结构就不能满足试验的要求了，而且普通的单导轨跌落塔由于其结构简单，导致了质量块被释放后下落速度不稳定，从而使得试验的重复性较差，无法满足CAE分析的要求，同时适用范围窄。而对于“拉绳式”跌落塔而言，由于其质量块靠钢丝牵拉上升，所以在人员操作时，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，采用多导轨组的设计同时进行多组试验，提高试验效率，另外，在采用导轨设计的同时配合结构上的改变以实现其稳定性，同时实现速度可测。

为实现上述目的，设计一种跌落冲击试验系统，包括格子式顶梁架、固定底板、释放机构、滑块总成、水平位置显示装置、高度显示装置、限位开关、控制器，其特征在于：左右两根立柱采用上中下三根横梁连接成框架；三根横梁的前侧纵向设有至少两组导轨组，所述的导轨组为在每根横梁上套设槽形滑轮装置，每个槽形滑轮装置的前侧连接一固定底板的背面，上中下三块固定底板的前面左右两侧再分别固定左右两根纵向平行的导轨所构成；对应框架的上方处还悬设有顶梁，顶梁上对应每组导轨组的位置设有一个电动马达，电动马达采用钢丝绳连接一释放机构的顶端，释放机构下方挂接滑块总成，滑块总成的左侧设一金属格栅板，释放机构背面两侧和滑块总成背面两侧纵向对应位置处分别设有半封闭轴承；释放机构和滑块总成背面左右两侧的半封闭式轴承分别套接在固定底板的左右两根导轨上；位于底部横梁与中间横梁之间的导轨组两侧分别设有光电开关和高度显示装置；中间横梁上位于每个导轨组的两侧分别设有限位开关；位于中间横梁处的一立柱上设有水平位置显示装置。

所述的槽形滑轮装置采用由后底板上下两端分别连接上、下板一侧所形成的前侧开口的槽形板，槽形板前侧的槽口从横梁的后侧嵌套住横梁后，槽形板的上、下板的前端再固定在固定底板的背面，位于槽形板内的横梁上方左右两端还分别设一水平向滚动的滚轮，滚轮的滚轮轴前后端再分别固定在固定底板的背面和槽形板的后底板上。

所述的释放机构下端挂接滑块总成，其中，释放机构采用一矩形的壳体，壳体的背面左右两端分别设有半封闭式轴承，壳体底部中间设为W形槽，W形槽中间联结处垂直向开槽；壳体内左侧水平向设一主销，主销设有加电触发机构，主销的右端连接联动挂钩左端，联动挂钩轴接在壳体后壁上并位于W形槽的上方；壳体外底部位于W形槽的右侧设一连接件，连接件近上部设水平销孔，位于连接件右侧的壳体下连接水平向副销的销座顶端，销座的左侧设副销的销子，副销的销子的左端销接入连接件的水平销孔内，副销设有触发机构；所述的联动挂钩包括触发钩、挂钩，所述的触发钩采用有夹角的左右两臂构成的近似“7”字形的触发钩， 触发钩的左臂顶端设有向内弯折的卡钩部，触发钩的右臂为直臂，触发钩的夹角端轴接于壳体内壁上，所述的挂钩为上端设折角下端设弯钩部的近似“3”字形结构，挂钩轴接在壳体内壁并位于触发钩的下方，且挂钩上端的折角与触发钩向内折的卡钩部相互卡接；所述的滑块总成为采用一作为质量块的矩形铝板，矩形铝板的后侧面四角对称设四个半封闭式轴承，矩形铝板的前侧的中间位置连接一导向杆的近上部处，导向杆的顶端固定一挂环底部所构成；连接件的底部左端连接在导向杆近顶部的右侧，滑块总成的挂环嵌入释放机构底部的W形槽底部中间的槽内，释放机构中挂钩底部的弯钩部穿过W形槽中间联结处所设的垂直向开槽并钩住挂环；所述的滑块总成的左侧设一金属格栅板为在滑块总成中矩形铝板的左侧设一金属格栅板。

上中下三根横梁的前侧面还分别设有水平槽，对应水平槽处的固定底板的背面设有销柱，销柱嵌入横梁的水平槽内。

上中下三根横梁的前侧面还布设若干横梁定位孔，固定底板上也设有至少两个底板定位孔，横梁定位孔与底板定位孔在同一水平位置，底板定位孔与横梁定位孔采用螺钉固定连接。

框架的下方设有放置待测件的试验台。

若干框架排列成阵列，框架所连接的导轨组的顶端还垂直连接格子式顶架，格子式顶架的四角采用支撑柱支撑连接。

框架的左右两根立柱还分别垂直连接行车梁。

两根导向杆之间分别设有加长杆，相邻两根加长杆之间吸附有永磁铁。

控制器采用线路分别连接释放机构的加电触发机构的信号端和触发机构的信号端，且光电开关还配设有数据采集器，电动马达配设有遥控器。

本发明同现有技术相比，具有结构稳定性强，试验重复性能好，以及操作安全等优点；同时，可适用于单腔、两腔、三腔甚至多腔的气囊结构模块的碰撞试验，本设计结构应用范围更加广泛。

附图说明

图1为本发明实施例中由若干框架排列成阵列形成的跌落冲击试验系统中的一个框架的主视示意图。

图2为本发明实施例中未放置释放机构和滑成总块时的局部右视图。

图3a为图2中固定底板、横梁、槽形滑轮装置三者的连接示意图。

图3b为图3a的放大右视图。

图3c为图3a的放大俯视图。

图4为本发明中释放机构与滑块总成与轨道连接后透视结构图。

图5为本发明中采用加长杆与磁铁联结两组滑块总成中导向杆的结构示意图。

图6为本发明中连接有副销的连接件的结构示意图。

图7为本发明中主销的结构示意图。

图8为本发明中金属格栅板的示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步地说明。

参见图1，左右两根立柱1之间采用三根横梁2连接成框架结构，本例中以每个框架设三个导轨组为例。

参见图3a～3c，本发明中每个导轨组采用槽形滑轮装置结合固定底板与导轨的组合来连接到框架上，且每个导轨组所连接的上中下三根横梁上都设有槽形滑轮装置和固定底板，以便于在垂直方向上稳固连接纵向设置的导轨，具体结构为：所述的槽形滑轮装置31采用由后底板上下两端分别连接上、下板一侧所形成的前侧开口的槽形板26，槽形板26前侧的槽口从横梁2的后侧嵌套住横梁后，槽形板26的上下板的前端再固定在固定底板3的背面，横梁2上方位于槽形板内的左右两端还分别设一水平向滚动的滚轮29，滚轮29的滚轮轴前后端再分别固定在固定底板3的后面和槽形板26的后底板上所构成，然后，每根横梁对应处的固定底板3前面的左右两侧再分别固定纵向设置两根平行的导轨4的纵向的三个不同部位，构成一个导轨组。

上中下三根横梁2的前侧面还设有水平槽30，对应水平槽处的固定底板3的背面设有销柱32，销柱32嵌入横梁的水平槽30内。横梁2的前侧面还布设若干横梁定位孔33，固定底板3上也设有至少两个底板定位孔34，横梁定位孔33与底板定位孔在同一水平位置，底板定位孔34与横梁定位孔33采用螺钉固定连接。这样每个导轨组可通过固定底板所连接的槽形滑轮装置，配合水平槽30与销柱32，使设有导轨的固定底板在横梁上做左右水平移动，从而调节两个导轨组之间的水平间距，再用螺钉固定连接，间距调节完后，还可通过调节最下面一根横梁固定在立柱上的高度来满足试验的高度要求，其可调范围本例中设定为200mm到1500mm，调节精度为2mm。

参见图1、图4，位于底部横梁与中间横梁之间的导轨组两侧分别设有光电开关17和高度显示装置19；中间横梁2上位于每个导轨组的两侧分别设有限位开关35，从而限定导轨组在水平方向上的位置；位于中间横梁2处的一立柱1上设有水平位置显示装置18。

参见图4，释放机构采用一矩形的壳体12，壳体12的背面左右两侧分别设有半封闭式轴承8，壳体12底部中间设为W形槽，W形槽中间联结处垂直向开槽，壳体12内左侧水平向设一主销13，主销13设有加电触发机构，主销13的右端连接联动挂钩左端，联动挂钩轴接在壳体后壁上并位于W形槽的上方，壳体12外底部位于W形槽的右侧设一连接件14，连接件近上部设水平销孔，连接件14右侧的壳体12下连接水平向副销的销座15顶端，销座15的左侧设副销的销子16，副销的销子16的左端销接入连接件14的水平销孔内；所述的联动挂钩包括位于左上侧的触发钩22、位于右下侧的挂钩23，所述的触发钩22采用有夹角的左右两臂构成的“7”字形的触发钩，触发钩22的左臂顶端设有向内弯折的卡钩24，触发钩22的右臂为直臂，触发钩22夹角端轴接于壳体内壁上；所述的挂钩23采用上端为折角下端为弯钩25的近似“3”字形结构，挂钩23轴接在壳体内壁并位于触发钩22的下方，且挂钩23上端的折角与触发钩向内折的卡钩24相互卡接。

滑块总成7为采用一作为质量块的矩形铝板9，矩形铝板9的后侧面四角对称设四个半封闭式轴承8，矩形铝板9的前侧的中间位置连接一导向杆10的近上部处，导向杆10的顶端固定一挂环11底部所构成。

参见图1，对应框架的上方处还悬设有顶梁5，顶梁5上对应每组导轨组的位置设有一个电动马达6，电动马达6采用钢丝绳连接一释放机构的顶端，释放机构下方挂接滑块总成7，即通过将连接件14的底部左端连接在导向杆10近顶部的右侧，滑块总成7的挂环11嵌入释放机构底部的W形槽底部中间的槽内，释放机构中挂钩23底部的弯钩部25穿过W形槽中间联结处所设的垂直向开槽并钩住挂环11来实现连接。

参见图4、图8，滑块总成7中的矩形铝板9的左侧还设一金属格栅板21，这样增设的金属格栅板21与光电开关17组成了测速装置，在整个跌落塔结构中，用于测量滑块总成中作为质量块的矩形铝板9下落时候的速度，达到满足试验所要求的碰撞速度。其中，金属格栅板21可用硬质铝合金制成，加工精度0.015mm；光电开关可采用型号为Banner D12SN6FVY的光电开关。

释放机构背面两侧和滑块总成7背面两侧纵向对应位置分别设有半封闭轴承8, 半封闭式轴承8分别套接在固定底板3的左右两根导轨4上，这样可以保证在导轨上任意滑动，其结构稳定，在导轨上的滑动不会产生左右偏差，保证了其在导轨上的速度的稳定性和重复性能。滑块总成在沿着导轨滑动过程中，滑块总成上的金属格栅板21通过光电开关17以后，可通过数据采集器，如通过KT K3700-S.3数据采集器采集得到这一金属格栅板通过光电开关的脉宽信号，由于金属格栅板的长度已知，根据速度公式v=s/t，从而计算出质量块下落的速度，即质量块碰撞气囊模块的速度。

框架的下方设有放置待测件的试验台36，该试验台采用刚性试验台。

参见图2，若干框架排列成阵列，框架所连接的导轨组的顶端还垂直连接格子式顶架37，格子式顶架的四角采用支撑柱38支撑连接，这样可以实现多测试任务。框架的左右两根立柱1还分别垂直连接行车梁39。

试验时，采用遥控器调节电动马达使钢丝绳牵引释放机构及其所挂接的滑块总成沿导轨组上升到指定的高度，该高度可通过高度显示装置19显示，当达到指定高度时，通过控制器向释放机构发送释放指令后，控制器先提供副销的触发机构一个触发信号先将副销的销子16缩回脱开连接件14，滑块总成7仍由挂钩23钩住，保持其在导轨上高度不变，然后再给主销的加电触发机构一个信号，主销缩回，触发钩22被主销13带动向左缩回后，触发钩的直臂推动“3”字形挂钩沿轴作逆时针旋转，然后挂钩23的弯钩部25脱开滑块总成，附有质量块的滑块总成沿导轨滑落，在其沿导轨滑落的过程中，经过测速装置时，数据采集器被触发，记录光电开关的信号，计算出滑块的速度，参见图4、图6、图7。

参见图5，对于双导轨和多导轨的跌落冲击试验系统中，在相邻两根导向杆10的相邻侧分别设加长杆40，两根相邻的加长杆40之间再用永磁铁41进行吸附，从而起到将相邻的两个矩形铝块9，即质量块进行吸附的目的，保证设有质量块的滑块总成同时沿着导轨下落撞击气囊模块。

Claims (10)

1.一种跌落冲击试验系统，包括格子式顶梁架、固定底板、释放机构、滑块总成、水平位置显示装置、高度显示装置、限位开关、控制器，其特征在于：左右两根立柱（1）采用上中下三根横梁（2）连接成框架；三根横梁（2）的前侧纵向设有至少两组导轨组，所述的导轨组为在每根横梁上套设槽形滑轮装置（31），每个槽形滑轮装置（31）的前侧连接一固定底板（3）的背面，上中下三块固定底板（3）的前面左右两侧再分别固定左右两根纵向平行的导轨（4）所构成；对应框架的上方处还悬设有顶梁（5），顶梁（5）上对应每组导轨组的位置设有一个电动马达（6），电动马达（6）采用钢丝绳连接一释放机构的顶端，释放机构下方挂接滑块总成（7），滑块总成（7）的左侧设一金属格栅板（21），释放机构背面两侧和滑块总成（7）背面两侧纵向对应位置处分别设有半封闭轴承（8）；释放机构和滑块总成背面左右两侧的半封闭式轴承（8）分别套接在固定底板（3）的左右两根导轨（4）上；位于底部横梁与中间横梁之间的导轨组一侧设有光电开关（17），该导轨组另一侧设有高度显示装置（19）；中间横梁（2）上位于每个导轨组的两侧分别设有限位开关（35）；位于中间横梁（2）处的一立柱（1）上设有水平位置显示装置（18）。

2.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：所述的槽形滑轮装置（31）采用由后底板上下两端分别连接上、下板一侧所形成的前侧开口的槽形板（26），槽形板（26）前侧的槽口从横梁（2）的后侧嵌套住横梁后，槽形板（26）的上、下板的前端再固定在固定底板（3）的背面，位于槽形板内的横梁（2）上方左右两端还分别设一水平向滚动的滚轮（29），滚轮（29）的滚轮轴前后端再分别固定在固定底板（3）的背面和槽形板（26）的后底板上。

3.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：所述的释放机构下端挂接滑块总成，其中，释放机构采用一矩形的壳体（12），壳体（12）的背面左右两端分别设有半封闭式轴承（8），壳体（12）底部中间设为W形槽，W形槽中间联结处垂直向开槽；壳体（12）内左侧水平向设一主销（13），主销（13）设有加电触发机构，主销（13）的右端连接联动挂钩左端，联动挂钩轴接在壳体后壁上并位于W形槽的上方；壳体（12）外底部位于W形槽的右侧设一连接件（14），连接件近上部设水平销孔，位于连接件（14）右侧的壳体（12）下连接水平向副销的销座（15）顶端，销座（15）的左侧设副销的销子（16），副销的销子（16）的左端销接入连接件（14）的水平销孔内，副销设有触发机构；所述的联动挂钩包括触发钩（22）、挂钩（23），所述的触发钩（22）采用有夹角的左右两臂构成的近似“7”字形的触发钩， 触发钩（22）的左臂顶端设有向内弯折的卡钩部（24），触发钩（22）的右臂为直臂，触发钩（22）的夹角端轴接于壳体内壁上，所述的挂钩（23）为上端设折角下端设弯钩部（25）的近似“3”字形结构，挂钩（23）轴接在壳体内壁并位于触发钩（22）的下方，且挂钩（23）上端的折角与触发钩向内折的卡钩部（24）相互卡接；所述的滑块总成（7）为采用一作为质量块的矩形铝板（9），矩形铝板（9）的后侧面四角对称设四个半封闭式轴承（8），矩形铝板（9）的前侧的中间位置连接一导向杆（10）的近上部处，导向杆（10）的顶端固定一挂环（11）底部所构成；连接件（14）的底部左端连接在导向杆（10）近顶部的右侧，滑块总成（7）的挂环（11）嵌入释放机构底部的W形槽底部中间的槽内，释放机构中挂钩（23）底部的弯钩部（25）穿过W形槽中间联结处所设的垂直向开槽并钩住挂环（11）；所述的滑块总成（7）的左侧设一金属格栅板（21）为在滑块总成中矩形铝板（9）的左侧设一金属格栅板（21）。

4.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：上中下三根横梁（2）的前侧面还分别设有水平槽（30），对应水平槽处的固定底板（3）的背面设有销柱（32），销柱（32）嵌入横梁的水平槽（30）内。

5.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：上中下三根横梁（2）的前侧面还布设若干横梁定位孔（33），固定底板（3）上也设有至少两个底板定位孔（34），横梁定位孔（33）与底板定位孔在同一水平位置，底板定位孔（34）与横梁定位孔（33）采用螺钉固定连接。

6.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：框架的下方设有放置待测件的试验台（36）。

7.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：若干框架排列成阵列，框架所连接的导轨组的顶端还垂直连接格子式顶架（37），格子式顶架的四角采用支撑柱（38）支撑连接。

8.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：框架的左右两根立柱（1）还分别垂直连接行车梁（39）。

9.如权利要求3所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：相邻两根导向杆（10）之间分别设有加长杆（40），相邻两根加长杆之间吸附有永磁铁（41）。

10.如权利要求1所述的一种跌落冲击试验系统，其特征在于：控制器采用线路分别连接释放机构的加电触发机构的信号端和触发机构的信号端，且光电开关还配设有数据采集器，电动马达配设有遥控器。

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