CN102692306A - 小型在线检测冲击试验台 - Google Patents

Abstract

本发明是一种小型在线检测冲击试验台，特征是加速机构采用由电机、皮带轮通过气动离合机构带动滚筒组件旋转，由钢丝绳拉动滑台运动的惯性加速器，采用汽车用离合器带动加速机构，有效模拟汽车行驶的动态工况，采用变频器调整冲击加速度，由变频驱动频率和波形垫的同步调整构成冲击脉宽调整。使冲击加速度值和脉宽连续、大范围可调，满足小型实验室检测及生产在线检测的需要。

Description

小型在线检测冲击试验台

技术领域

本发明涉及力学实验检测设备，具体说是一种加速度冲击碰撞试验台。通过实验室实验的方式来模拟测试件在汽车行驶过程中可能受到的冲击，由此来评定产品结构的抗冲击能力和优化产品结构强度。

背景技术

在我国，冲击试验设备有许多类型及方式，但多数是通过振动方式实现耐冲击性检测的，检测脉宽比较短，一般在10-29ms，只有极少数可在不同加速度下达到较长脉宽的冲击碰撞设备，但都还没有小型化。

一般的大型冲击碰撞试验台通过橡皮绳弹射产品，可以在较短的距离内达到较大的碰撞速度，但加速度控制比较困难；也有使用绞盘牵引试验件的，可以仔细调整碰撞速度，但需要准备很长的加速轨道和试验场地；通过液压系统产生振动冲击达到测试加速度的设备，在振动过程中部分能量损耗了，而且需要较大的实验场地和很大的试验台架。

目前一些汽车零件的耐冲击性能检测，要求脉宽较长，在60-100ms左右，仅有少数几个国家级实验室的大型冲击碰撞试验台可以达到，且检测过程复杂，需多人操作，检测费用和设备成本极高。同时对操作员的专业性要求比较强，不能适合一般的实验室及在线检测使用。

发明内容

本发明是为满足小型实验室检测及生产在线检测的需要，按照冲击试验设备体积小型化，结构简单，加速度、冲击脉宽调整操作方便的要求，提出一种新的小型在线检测冲击试验台，采取的技术方案是：

小型在线检测冲击试验台包括电控系统、波形调整机构、气动离合机构、加速机构、工件自动夹紧机构、冲击分析系统、安全防护装置及检测预警装置，试验台底座上设有滑台和静支座，滑台置于底座上方的运行轨道上，由加速度传感器和测控软件组成冲击分析系统，其特征在于所述加速机构是由电机、皮带轮通过气动离合机构带动滚筒组件旋转，由钢丝绳拉动滑台运动的惯性加速器，所述气动离合机构的离合器采用汽车用离合器。

所述电控系统采用变频器调整冲击加速度，所述波形调整机构由波形垫和皮筋组成，由变频器和波形垫的同步调整构成冲击脉宽调整。

在试验台底座上设有涨紧机构，涨紧机构由涨紧滑板、滚轴及调节螺栓组成，钢丝绳嵌套在滚轴的嵌槽中。

所述滑台和静支座分别是按汽车缩小比例的滑动模型和静止模型。

电控系统设有由延时继电器、电磁气阀和检测起始蜂鸣器组成的检测预警装置。

本发明与现有技术相比具有显著的优点：

一、本试验台是一种小型冲击碰撞试验设备，体积较小，结构简单，总长仅约3米，成本低，适合小型实验室检测和生产在线检测。

二、冲击加速度、冲击脉宽调整简单。使用基于Win2000/XP的应用软件，设备操作方便，只需1个普通操作员就可熟练操作、准确测量。

三、本试验台采用汽车用离合器带动加速机构，有效模拟汽车行驶的动态工况，使实验更接近实车状况，并且在电机转速恒定后，离合器迅速脱开，所有旋转件的惯性力矩均集中到滑台上，能在短时间、短行程内产生很大的动能，使试件达到较大的冲击加速度。由于离合器装置和加速机构同步共同作用，在运动过程中，所有能量均得到最大限度的使用，没有普通机械离合器的能量损失。采用汽车用离合器这一设计也避免了一般机械离合器需要在啮合时才能带动滑台运动，使滑台因为离合器啮合而一直前冲而损伤设备的弊病，增加了使用的安全性。

四、冲击加速度值连续、大范围可调。现有的冲击试验设备(如摆锤冲击、落锤冲击、振动冲击)，冲击加速度一般在100g以下，本发明采用变频驱动调整冲击加速度，使加速度值连续、大范围内可调，最大检测加速度值可达200g，并且实时、自动生成数据曲线(波形图)，自动存储每次检测的数据。

五、冲击脉宽可调范围大。现有的冲击试验设备，行程短的冲击脉宽持续时间一般在1-29ms左右，脉宽达到60ms以上的冲击试验设备行程需要几十至上百米，实验场地达不到车载试验的要求。而本试验台在短行程范围内，可以根据检测需要，采用驱动频率和波形垫同步调整的方式，得到不同的脉宽，可调范围达到从10ms-100ms。

六、常规的冲击碰撞设备，仅通过运动的试验件冲击静止的支撑壁做测试，本试验台的滑台和静支座分别是按汽车缩小比例的滑动模型和静止模型，试验件则可分别固定在滑台和静支座上，分别真实模拟汽车主动冲击静物和汽车被动冲击两种状态。

七、本试验台的工件自动夹紧机构将试验件精确定位和固定在滑台上，不同类型的试验件只需将定位块调整或更换一下即可，方便快捷、安全可靠，而且夹紧工装可以调整出任意角度，以真实模拟汽车受到任意方向冲击的状态。

八、试验台设有检测预警装置，通过蜂鸣自动提醒采集波形起始时刻。

九、试验台具有完善的自动报警装置，在气缸低压、滑台不回零位时自动提醒，保证了检测条件的一致性和检测参数的准确性；试验台设有安全防护装置，保证了检测设备的操作安全。

十、采用自调整涨紧机构，调整钢丝绳的涨紧力，快速消除因钢丝绳拉伸变形造成的测量误差。

附图说明

图1是本发明实施例之一的结构示意图；

图2是气动离合机构的结构示意图；

图3是电控系统的外观视图；

图4是涨紧机构的结构示意图。

图中标号分别表示：1-电控系统，2-波形调整机构，3-气动离合机构，4-加速机构，5-工件自动夹紧机构，6-冲击分析系统，7-静支座，8-波形垫，9-皮筋，10-涨紧机构，11-皮带，12-电机，13-滑台，14-底座，15-前进断电行程开关，16-信号线及控制气路，17-加速度传感器，18-试验件，19-后退零位行程开关，20-安全防护装置，21-钢丝绳，22-滚筒组件，23-气缸，24-摆杆，25-压板，26-离合器从动盘，27-飞轮总成，28-皮带轮，29-轴承座，30-气动离合机构支座，31-传动轴，32-芯轴，33-轴承，34-变频器，35-启动开关，36-回位开关，37-后退零位指示灯，38-后退调频旋钮，39-检测起始蜂鸣器，40-延时继电器，41-电接点压力表，42-低压报警指示灯，43-继电器，44-电控箱，45-前进调频旋钮，46-电磁气阀，47-调节螺栓，48-涨紧滑板，49-滚轴，50-滑轮。

具体实施方式

下面依照附图实施例对本发明作进一步的描述：

如图1、图2所示，本发明包括电控系统1、波形调整机构2、气动离合机构3、加速机构4、工件自动夹紧机构5、冲击分析系统6、安全防护装置20及检测预警装置等，试验台底座14上设有滑台13和静支座7，滑台13置于底座14上方的运行轨道上，滑台13和静支座7分别是按汽车缩小比例的滑动模型和静止模型。电控系统1的控制电器镶装固定在电控箱44内，并通过信号线及控制气路16分别与气动离合机构3及加速机构4的相关部件连接。电控系统1采用变频驱动调整冲击加速度。

波形调整机构2由波形垫8和皮筋9组成，波形垫8以自然状态放置在底座14上，皮筋9三面环围波形垫8，两端固定在静支座7上，用来带紧波形垫8，防止波形垫8被冲击力撞飞，波形垫8由多块垫片组成，调整垫片的材料和数量，可以产生不同的冲击脉宽。试验台在短行程范围内，可根据检测需要，采用由变频器34驱动频率和波形垫同步调整的方式，进行不同的冲击脉宽调整，可调范围从10ms到100ms。

气动离合机构3由前进断电行程开关15和后退零位行程开关19、气缸23、摆杆24、压板25、离合器从动盘26、飞轮总成27等组成，以上组件通过轴承座螺纹连接固定在气动离合机构支座30上。气动离合机构3的离合器采用汽车用离合器。

加速机构4是一种组合的惯性加速器，由电机12、皮带11、皮带轮28、滚筒组件22、钢丝绳21、滑台13、涨紧机构10、传动轴31、轴承座29、轴承33等组成。电机12、涨紧机构10分别通过螺纹连接固定在底座14上，皮带轮28通过芯轴32、轴承33、轴承座29固定在气动离合机构支座30上，皮带轮28通过气动离合机构3带动滚筒组件22旋转，钢丝绳21一端固定在涨紧机构10的滚轴49上，中段环绕在滚筒组件22上，经过滑轮50，另一端固定在滑台13上，带动滑台13运动。

本发明采用汽车用离合器来有效模拟汽车行驶的动态工况，并且在电机12转速恒定后，离合器迅速脱开，所有旋转件的惯性力矩均集中到滑台13上，能在短时间、短行程内产生很大的动能，使试件达到较大的冲击加速度，由于离合器装置和加速机构同步共同作用，在运动过程中，所有能量均得到最大限度的使用。

工件自动夹紧机构5通过螺纹连接分别固定安装在滑台13和静支座7上，可以转动不同的角度，模拟运动的工件受到来自不同方位的冲击状况。通过电磁阀控制气缸夹紧工件，相对常用的液压夹紧机构，操作快速、定位准确，安全环保。

冲击分析系统6由加速度传感器17和测控软件组成，传感器17通过数据线和测控软件连接。

图3以电控系统1的电控箱44外观视图，示出电控系统1的控制电器设置情况，它是由变频器34、前进调频旋钮45、后退调频旋钮38、启动开关35、回位开关36、后退零位指示灯37、检测起始蜂鸣器39、延时继电器40、电接点压力表41、低压报警指示灯42、继电器43、电磁气阀46等组成，镶装固定在电控箱44内。

图4是涨紧机构10的局部视图，涨紧机构10由涨紧滑板48、滚轴49及调节螺栓47组成，滚轴49可在涨紧滑板48的滑槽中滑动，由调节螺栓47进行调节，钢丝绳21嵌套在滚轴49的嵌槽中。使用时，顺时针旋转螺纹连接在涨紧滑板48上的调节螺栓47，向左推动涨紧滑板48滑槽中的滚轴49，拉动嵌套在滚轴49嵌槽中的钢丝绳21端部左移，使钢丝绳21收紧；当逆时针旋转调节螺栓47，钢丝绳21的张力带动滚轴49右移，钢丝绳21放松；这一结构可以快速准确地调整钢丝绳21的涨紧力，快速消除因钢丝绳拉伸变形造成的测量误差。

按照本实施例的小型在线检测冲击试验台，主要工作过程如下：

一、旋转前进调频旋钮45、后退调频旋扭38，分别设定滑台13前进、后退时变频器34的输出频率。

二、按下启动开关35，变频器34控制电机12开始旋转，电机轴通过皮带11带动皮带轮28运转，芯轴32带动压板25和飞轮总成27旋转。

三、电机12空行程运转到频率达到设定频率后，延时继电器40同时发出信号给电磁气阀46和检测起始蜂鸣器39，电磁气阀46控制气缸23动作，气缸23推动摆杆24、压板25同时右移，传动轴31和芯轴32紧密啮合，与飞轮总成27同步带动离合器从动盘26运转，并带动固定在传动轴31另端的滚筒组件22逆时针旋转，通过钢丝绳21拉动滑台13向左运动。检测起始蜂鸣器39鸣响的同时，开启检测分析系统的检测键，检测开始。

本步骤中，气缸23的工作气压受电接点压力表41的控制，电接点压力表41接受系统的压力信号，在系统气压低于要求的工作气压时，自动切断工作电路，调整系统气压达到工作要求时，电接点压力表41自动接通工作电路，检测方可正常进行。这一结构有效保证了气动离合机构3工作的稳定性和检测条件的一致性。

四、当滑台13运动到前进断电行程开关15处，系统动能达到最大时，前进断电行程开关15自动切断控制电路电源，滑台13靠惯性继续前行，直至碰撞到固定在静支座7上的波形调整机构2。检测的运动过程完成。

本步骤中，前进断电行程开关15自动切断前进行程，有效保护冲击传动链的安全，并保证冲击力及冲击脉宽具有可调性及稳定性，通过电控切断行程，信号传递快捷准确。

五、检测过程：固定在工件自动夹紧机构5上的加速度传感器17，通过数据线将信息传递给冲击分析系统6，检测持续60s后自动停止，分析系统自动显示工件冲击波形、同时读取冲击脉宽和加速度值。

六、复位操作：启动回位开关36，电机12反转，带动皮带轮28、摆杆24、压板25、飞轮总成27、离合器从动盘26、滚筒组件22同时反转，卷绕在滚筒上的钢丝绳21拉动滑台13向右运动回到起点；触碰到后退零位行程开关19，后退零位指示灯37亮，提示滑台13回到起始点，后续检测自动开始。否则，后退零位指示灯37不亮，提示后续检测不能进行。

本发明采用检测起始蜂鸣器39鸣响提示检测起始时间，采用前进断电行程开关15自动切断控制电路电源，采用后退零位行程开关19自动控制后续检测的进程，这三组预警装置有效保证了检测条件的一致性和检测参数的准确性。

Claims (5)

1.一种小型在线检测冲击试验台，包括电控系统(1)、波形调整机构(2)、气动离合机构(3)、加速机构(4)、工件自动夹紧机构(5)、冲击分析系统(6)、安全防护装置(20)及检测预警装置，试验台底座(14)上设有滑台(13)和静支座(7)，滑台(13)置于底座(14)上方的运行轨道上，由加速度传感器(17)和测控软件组成冲击分析系统(6)，其特征在于所述加速机构(4)是由电机(12)、皮带轮(28)通过气动离合机构(3)带动滚筒组件(22)旋转，由钢丝绳(21)拉动滑台(13)运动的惯性加速器，所述气动离合机构(3)的离合器采用汽车用离合器。

2.根据权利要求1所述的小型在线检测冲击试验台，其特征在于所述电控系统(1)采用变频器(34)调整冲击加速度，所述波形调整机构(2)由波形垫(8)和皮筋(9)组成，由变频器(34)和波形垫(8)的同步调整构成冲击脉宽调整。

3.根据权利要求1所述的小型在线检测冲击试验台，其特征在于在试验台底座(14)上设有涨紧机构(10)，涨紧机构(10)由涨紧滑板(48)、滚轴(49)及调节螺栓(47)组成，钢丝绳(21)嵌套在滚轴(49)的嵌槽中。

4.根据权利要求1所述的小型在线检测冲击试验台，其特征在于所述的滑台(13)和静支座(7)分别是按汽车缩小比例的滑动模型和静止模型。

5.根据权利要求1或2所述的小型在线检测冲击试验台，其特征在于电控系统(1)设有由延时继电器(40)、电磁气阀(46)和检测起始蜂鸣器(39)组成的检测预警装置。

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