CN102759303A - 气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构 - Google Patents

Abstract

一种气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，它包括回推活塞缸，其特征是所述的回推活塞缸设有轴向通孔和径向通孔G，径向通孔G与发射管的内孔连通，所述的回推活塞缸的缸壁上还设有与轴向通孔贯通的进气孔F\进气孔I和进气孔H；在回推活塞缸中安装有回推活塞、复位弹簧和端盖；所述的回推活塞上设有径向通孔e、径向盲孔f、径向盲孔i、径向盲孔g、径向盲孔h，所述的回推活塞缸上的进气孔F和进气孔I分别连接有气管c1和气管c2，气管c1和气管c2均与气管d相连通，气管d与控制阀D相连，控制阀D还通过气管分别与回推活塞缸两端的进气端相连通。本发明实现了冲头的收回问题，避免了高速冲头对实验人员产生伤害，可明显提高实验效率。

Description

气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构

技术领域

本发明涉及一种气动发射冲击成型试验装置，尤其是一种气动高速发射实验装置中使用的返冲头返回机构，具体地说是一种气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构。

背景技术

实验证明，在冲击成形过程中，难以成形的材料（如镁铝合金）在高速冲击下（速度大于100m/s），会表现出很好的成形性能。应用于高速冲击的装置主要是SHPB（分离式Hopkinson压杆）实验发射装置。但是SHPB（分离式Hopkinson压杆）实验发射装置，发射管口为敞开式，冲头飞出发射管不能有效的拦截和回收，在大量重复试验时，存在不能连续工作，需要人工辅助，效率低等缺点，此外高速冲头飞出装置，完成冲击后飞行轨迹难测，对操作人员安全存在潜在的威胁。

对于大型的冲击触发装置，如论文：φ100大型霍普金森杆论证的气炮发射试验研究（周立端 曲建波 黄文云）。其装置结构主要由气动发射装置、输入杆、传输杆、吸收杆、吸能装置等组成。其工作过程时：气动发射装置应用高压气推动冲头使之达到及高速度，进行冲击。气动发射装置发射管出口没有冲头拦截装置，撞击杆不能自动返回，冲头的安装是用人工推进去的，将弹推送至炮管的试验位置，装弹过程费时费力。

对于小型的冲击触发装置，如发明专利同气源气推阀装置（公开号 CN101338993A），该发明提供了一种同源气推阀装置。该装置由放气阀、进气阀、气室筒、炮管密封圈、滑块、炮管、三通接头、后法兰构成。炮管为一贯穿通孔，滑块位于炮管与法兰之间。操作时，通过滑块前后的压差工作，一次充气操作，高压气体进入炮管推动撞击杆加速。但是，炮管内部为一贯穿通孔，炮口没有拦截回退装置，该发明中的滑块以高速飞出炮管完成冲击后，飞行轨迹难以预测，具有很大的危险，而且滑块不能自动返回，也很难回收。

发明内容

本发明的目的是针对现有的高速冲击成形实验装置因缺少冲头返回装置，造成实验不便、效率不高，存在安全隐患的问题，设计一种能使冲头自动返回的气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，与现有的高速冲击成形实验装置配套既能使冲头完成高速冲击，又可以平稳的被退回发射初位置。

本发明的技术方案是：

一种气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，它包括回推活塞缸9，该回推活塞缸9与发射管6的末端相连，冲头5位于发射管6中并能在其中来回运动，其特征是所述的回推活塞缸9设有相互贯通的轴向通孔14和径向通孔G，所述的径向通孔G与发射管6的内孔连通以供回推气压进入发射管中推动冲头返回，所述的回推活塞缸9的缸壁上还设有与轴向通孔14贯通的进气孔F和进气孔I，且进气孔F和进气孔I位于径向通孔G远离发射管一端的两边，在径向通孔G靠近发射管的一端下部还设有也与轴向通孔14贯通的进气孔H；在回推活塞缸9中安装有回推活塞13，回推活塞13的两端各设有一个复位弹簧11；在回推活塞缸9的两端各安装有一个与对应的复位弹簧11相抵的端盖10；所述的回推活塞13上设有径向通孔e、径向盲孔f、径向盲孔i、径向盲孔g、径向盲孔h，径向盲孔f和径向盲孔g位于径向通孔e的一侧并通过内部通孔（该内部通孔的一端通过气塞12密封）相贯通，径向盲孔i和径向盲孔h位于径向通孔e的另一侧也通过内部通孔（该内部通孔的一端通过气塞12密封）相贯通；所述的回推活塞缸9上的进气孔F和进气孔I分别连接有气管c1和气管c2，气管c1和气管c2均与气管d相连通，气管d与控制阀D的一路出气端相连，控制阀D的进气端与气源相连，控制阀D还通过气管分别与回推活塞缸9两端的进气端相连通。

所述的回推活塞缸9的内腔截面为长腰形，相应的回推活塞13的截面也为相配的长腰形，以防止回推活塞在回推活动缸中沿轴线转动。

所述的进气孔F和进气孔I分别位于回推活塞缸轴向长度的三分之一等分线上。

所述的发射管6靠近回推活塞缸的一端支承在支架7上。

所述的端盖10上加工有通孔，该通孔的一端与回推活塞缸内腔相通，另一端安装有接头，该接头通过气管与控制阀D对应的出气端相连通。

本发明的有益效果：

1.本发明通过在发射管6的端口安装返回机构，避免了常规发射装置在冲头发射完毕后，用人工将冲头推回发射管所带来的不变，解决了将冲头推回发射管费时费力的问题，在多次重复试验时，减少相邻两次实验的时间间隔，明显提高效率。

2.用本发明的返回机构在高速冲头冲击后，拦截高速冲头，阻止冲头以高速飞出发射装置，从而避免了高速冲头对操作人员的危害。消除实验时的安全隐患。

3.用本发明的回推机构将冲头推回发射管的过程是利用压力气体作为回推动力的。而利用人工将冲头推回使用的是刚性工具，这会造成发射管管内壁的损伤。所以本发明可以避免刚性回推工具对发射管的损伤，保护发射管。

附图说明

    图1本发明的返回机构在整套冲击成型设备中的位置图。

图2本发明的返回机构及其整机的俯视图。

图3本发明的回推活塞缸的剖视结构示意图。

图4本发明的回推活塞剖视结构示意图。

图5本发明的结构示意图。

图6本发明的返回机构初始工作状态示意图（回推活塞在回推活塞缸上侧工作位置剖视图）。

图7本发明的返回机构回推冲头时的工作状态示意图（回推活塞)在回推活塞缸下侧工作位置剖视图）。

图中：1.供气系统；2.控制系统；3.触发装置；4.法兰；5.冲头；6.发射管；7.支架；8.回推装置；9.回推活塞缸；10.端盖；11.复位弹簧；12.气塞；13.回推活塞；14.回推活塞缸轴向通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

    如图7所示。

一种气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，它包括回推活塞缸9，该回推活塞缸9与发射管6的末端相连，发射管6靠近回推活塞缸的一端支承在支架7上，冲头5位于发射管6中并能在其中来回运动，如图5所示，所述的回推活塞缸9设有相互贯通的轴向通孔14和径向通孔G，为了防止回推活塞13在回推活塞缸9中转动，回推活塞13和回推活塞缸9的截面图形可设计成腰形、椭圆形或其它形状。所述的径向通孔G与发射管6的内孔连通以供回推气压进入发射管中推动冲头返回，所述的回推活塞缸9的缸壁上还设有与轴向通孔14贯通的进气孔F和进气孔I，且进气孔F和进气孔I位于径向通孔G远离发射管一端的两边，所述的进气孔F和进气孔I的位置最好分别位于回推活塞缸9轴向长度的三分之一等分线上。在径向通孔G靠近发射管的一端下部还设有也与轴向通孔14贯通的进气孔H；在回推活塞缸9中安装有回推活塞13，回推活塞13的两端各设有一个复位弹簧11；在回推活塞缸9的两端各安装有一个与对应的复位弹簧11相抵的端盖10；所述的回推活塞13上设有径向通孔e、径向盲孔f、径向盲孔i、径向盲孔g、径向盲孔h，径向盲孔f和径向盲孔g位于径向通孔e的一侧并通过内部通孔（该内部通孔的一端通过气塞12密封）相贯通，径向盲孔i和径向盲孔h位于径向通孔e的另一侧也通过内部通孔（该内部通孔的一端通过气塞12密封）相贯通；所述的回推活塞缸9上的进气孔F和进气孔I分别连接有气管c1和气管c2，气管c1和气管c2均与气管d相连通，气管d与控制阀D的一路出气端相连，控制阀D的进气端与气源相连，控制阀D还通过气管分别与端盖10上的进气接头相连通，端璔10上的进气接头通过其上的通孔与回推活塞缸9两端相连通。

图1是安装了本发明返回机构的高速冲击成形实验装置示意图，其中的发射部分由触发装置3，法兰4，冲头5，发射管6组成。法兰4与触发装置3用螺钉密封安装。发射管6为一长直圆管，右端同法兰4密封安装。发射管6的左端固定在支架7上，并与回推活塞缸9安装，发射管6的中轴线与回推活塞缸9的中心孔G的轴线同轴。冲头3在发射管6内部，与发射管6内壁紧密贴合且可沿发射管6内壁左右滑动。

作为整机重要组成部分的本发明的返回机构8包括回推活塞缸9，端盖10，复位弹簧11，气塞12，回推活塞13。返回机构8外形如图2，。返回机构8的主体为回推活塞缸9和回推活塞13。回推活塞缸9的贯穿通孔为长腰孔，回推活塞13贴合推活塞缸9的贯穿通孔，二者密封贴合，回推活塞13可在推活塞缸9内部自由移动。气塞12分别安装回推活塞13两端，密封在沿回推活塞13轴线方向加工的盲孔。回推活塞13位于推活塞缸9内部，与活塞缸9内腔壁紧密贴合且可沿回推活塞缸9内腔壁上、下滑动。两个复位弹簧11在推活塞缸9内部，置于回推活塞13的上下两端。端盖10封住回推活塞缸9内孔的开口。

图1中的供气系统1由气罐和压缩机组成，通过气压管向装置输送压力气体，为冲头5的发射和回推提供动力。通过a、b、                                               

、

、d气管分别与触发装置3，法兰4，回推活塞缸9相连接。

图1中的控制系统2由电脑和控制台组成，接受支架7上位置传感器的冲头5的位置信号，通过控制阀体A、B、D控制气压元件的运动，实现对冲头5的冲击和回推的控制。

图1中的触发装置3侧壁加工Ф10mm的管接头插孔。法兰4侧壁加工Ф10mm的管接头插孔。接通气压管。

本发明的回推活塞缸9的贯穿通孔为长腰孔，垂直于长腰孔的轴线在长腰孔的轴线正中处加工大通孔G，平行临近大通孔G的轴线加工单向气孔H。回推活塞缸9上加工两个Ф10mm的管接头插孔F、I（如图3），两个管接头插孔的轴线平行于大通孔的轴线，两个管接头插孔位于回推活塞缸9的三等分点上。

所述回推活塞13贴合推活塞缸9的贯穿通孔，二者密封贴合，使得推活塞13不会沿轴向转动。垂直回推活塞13轴线方向加工气孔e、f、h、g、i（如图4），并且沿回推活塞13轴线方向加工盲孔连通气孔f和g、h和i。

本发明中的密封均用橡胶密封圈密封。

本发明的工作过程为：

如图5所示，发射冲头时，控制系统2控制换向阀A，使触发装置3接通发射管5，高压气体由供气系统1进入发射管，作用于冲头5的后部，推动冲头向前加速，直至冲击完成。

冲头返回过程：

完成发射后，冲头5被回推装置8阻拦在发射管6的尽头（如图5所示）。支架7的传感器返回信号，控制系统2关闭换向阀A，使得触发装置3与发射管6隔离。控制系统2打开单向阀B，卸掉冲头3后部的残余压力。

图6所示，启动控制阀D，将压力气体由输气管d输送至回推活塞缸9下侧腔，推动回推活塞13向上移动，回推活塞13孔i对准输气管

；孔h对准回推活塞缸9的孔H（孔H位置如图4所示）（孔i和h位置如图3所示）。控制气体经过输气管

和孔H作用在冲头5上（如图6所示），将冲头5向右推动，直至冲头5的左端退回发射管6，到达如图7所示位置。

如图7所示，控制系统2使控制阀D换向，将压力气体由输气管d输送至回推活塞缸9上侧腔，推动回推活塞13向下移动。回推活塞13孔f对准输气管

；孔g对准回推活塞缸9的孔G。控制气体经过输气管

和孔G，作用在冲头5左端面上（如图7所示），将冲头5继续向右推动，直至冲头5到达发射管6的最右端，如图1所示位置，完成冲头5的返回。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，它包括回推活塞缸（9），该回推活塞缸（9）与发射管（6）的末端相连，冲头（5）位于发射管（6）中并能在其中来回运动，其特征是所述的回推活塞缸（9）设有相互贯通的轴向通孔（14）和径向通孔G，所述的径向通孔G与发射管（6）的内孔连通以供回推气压进入发射管中推动冲头返回，所述的回推活塞缸（9）的缸壁上还设有与轴向通孔（14）贯通的进气孔F和进气孔I，且进气孔F和进气孔I位于径向通孔G远离发射管一端的两边，在径向通孔G靠近发射管的一端下部还设有也与轴向通孔（14）贯通的进气孔H；在回推活塞缸（9）中安装有回推活塞（13），回推活塞（13）的两端各设有一个复位弹簧（11）；在回推活塞缸（9）的两端各安装有一个与对应的复位弹簧（11）相抵的端盖（10）；所述的回推活塞（13）上设有径向通孔e、径向盲孔f、径向盲孔i、径向盲孔g、径向盲孔h，径向盲孔f和径向盲孔g位于径向通孔e的一侧并通过内部通孔相贯通，径向盲孔i和径向盲孔h位于径向通孔e的另一侧也通过内部通孔相贯通；所述的回推活塞缸（9）上的进气孔F和进气孔I分别连接有气管c1和气管c2，气管c1和气管c2均与气管d相连通，气管d与控制阀D的一路出气端相连，控制阀D的进气端与气源相连，控制阀D还通过气管分别与回推活塞缸（9）两端的进气端相连通。

2.根据权利要求1所述的气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，其持征是所述的回推活塞缸（9）的内腔截面为长腰形，相应的回推活塞（13）的截面也为相配的长腰形，以防止回推活塞在回推活动缸中沿轴线转动。

3.根据权利要求1所述的气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，其持征是所述的进气孔F和进气孔I分别位于回推活塞缸轴向长度的三分之一等分线上。

4.根据权利要求1所述的气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，其持征是所述的发射管（6）靠近回推活塞缸的一端支承在支架（7）上。

5.根据权利要求1所述的气动高速发射实验装置用冲头自动返回机构，其持征是所述的端盖（10）上加工有通孔，该通孔的一端与回推活塞缸内腔相通，另一端安装有接头，该接头通过气管与控制阀D对应的出气端相连通。

Images