CN102865988A - 冲击试验机及其进行冲击试验的方法 - Google Patents

Abstract

一种冲击试验机，包括冲击装置及控制系统，所述控制系统包括主控制器，所述冲击装置包括升降机构、由升降机构驱动的撞击头及与撞击头相对设置的气缸，所述升降机构在主控制器的控制下自动调节所述撞击头的跌落高度，所述主控制器还包括转换模块及控制模块，所述转换模块所述转换模块用于根据一加速度的预定值以及一驻留时间的预定值，计算得出所述冲击装置所需调节的跌落高度以及气缸压强的值，所述控制模块用于根据计算得出的跌落高度的值控制升降机构调节撞击头的跌落高度以及根据计算得出的气缸压强的值调节所述气缸的气压压强。所述冲击试验机具有较高的工作效率及使用寿命。本发明还涉及一种冲击试验机进行冲击试验的方法。

Description

冲击试验机及其进行冲击试验的方法

技术领域

本发明涉及一种冲击试验机，尤其涉及一种对便携式电子装置进行冲击试验的冲击试验机及其进行冲击试验的方法。

背景技术

便携式电子装置在生产制造完成后，一般会抽样进行冲击试验以验证其组装质量。现有的一种冲击试验机包括撞击头、与该撞击头相对设置的活塞式气缸以及固接于撞击头背离该活塞式气缸一端的承载台。所述承载台用于承载待测试的便携式电子装置。在进行测试的时候，需要对该冲击试验机的各项参数进行调试得到合适的调节参数组合，使得该冲击试验机在进行冲击试验的时候得到所要求的冲击参数。冲击试验机的冲击参数一般为加速度（A），驻留时间（D），速度变化量（ΔV），若要使冲击试验机在冲击试验时得到所要求的冲击参数值，例如A为60G，D为11ms，则需要调试所述冲击试验机的调节参数，如撞击头的跌落高度（H）以及活塞式气缸的气缸压强（P）。

目前，对上述的调节参数的调试方法一般是由操作人员按照经验先设定一组调节参数，然后启动该撞击头撞击该活塞式气缸，再查看撞击得到的冲击参数是否符合要求，若不符合要求，则继续调整所述调节参数的值，直至得到符合要求的冲击参数。

然而，操作人员采用上述方法进行冲击试验机的调试时，平均需要调试5次才能得到适当的调节参数。这样往往需要大量的调试时间，不仅影响了工作效率还降低了冲击试验机的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能提高工作效率及使用寿命的冲击试验机。

一种冲击试验机，用于对一待测产品进行冲击试验，包括冲击装置及控制系统，所述控制系统包括主控制器，所述冲击装置包括升降机构、由升降机构驱动的撞击头及与撞击头相对设置的气缸，所述升降机构在主控制器的控制下自动调节所述撞击头的跌落高度，所述待测产品随撞击头一起运动，所述主控制器还包括：

转换模块，所述转换模块用于根据一加速度的预定值以及一驻留时间的预定值，计算得出所述冲击装置所需调节的跌落高度的值以及气缸压强的值，其中，所述加速度是指所述撞击头被所述气缸反弹的加速度，所述驻留时间是指所述撞击头冲击所述气缸后驻留在所述气缸上的时间；

控制模块，所述控制模块用于根据计算得出的跌落高度的值控制升降机构调节撞击头的跌落高度以及根据计算得出的气缸压强的值调节所述气缸的气压压强。

一种上述的冲击试验机进行冲击试验的方法，该方法包括如下步骤：

所述转换模块根据所述加速度的预定值以及所述驻留时间的预定值，计算得出所述冲击装置所需调节的跌落高度的值以及气缸压强的值；

所述控制模块根据计算得出的跌落高度的值控制升降机构调节撞击头的跌落高度以及根据计算得出的气缸压强的值调节所述气缸的气压压强；

所述升降机构释放所述撞击头以对待测产品进行跌落冲击试验。

所述的冲击试验机通过转换模块根据冲击试验机的冲击参数的参数值直接计算得出冲击装置所需调节的调节参数的参数值，再通过控制模块根据所述调节参数的参数值来对冲击装置进行相应设置。如此，可以无需对冲击试验机进行多次调机即可方便地冲击得到所希望获得的冲击参数值，因此，能有效提高冲击试验机的工作效率及使用寿命。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的冲击试验机的冲击装置的立体图。

图2为图1所示冲击试验机的功能模块图。

图3为本发明较佳实施方式的冲击试验机进行冲击试验的方法的流程图。

主要元件符号说明

冲击试验机	100
		冲击装置	10
升降机构	11
		撞击头	13
气缸	15
		承载台	17
控制系统	30
		人机界面	31
主控制器	33
		转换模块	331
控制模块	333
		待测产品	200

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式的冲击试验机100包括冲击装置10及电性连接至该冲击装置10的控制系统30。

冲击装置10包括升降机构11、撞击头13、与撞击头13相对设置的气缸15以及固接于撞击头13背离气缸15一端的承载台17。升降机构11连接于承载台17，升降机构11在控制系统30的控制下自动调节承载台17，从而调节撞击头13的端面相对于气缸15表面的距离，即撞击头13的跌落高度。当升降机构11释放承载台17后，撞击头13与承载台17一起做自由落体运动，直至冲击气缸15，撞击头13在气缸15驻留一段时间后，撞击头13与承载台17一起被气缸15反弹。在本较佳实施方式中，气缸15为活塞式气缸。承载台17用于承载待测产品200(如图1所示)。在进行冲击试验时，待测产品200与承载台17及撞击头13一起运动。

控制系统30包括相互电性连接的人机界面31及主控制器33。人机界面31用于供操作者输入冲击参数的预定参数值，例如加速度的预定值及驻留时间的预定值等。其中，加速度是指撞击头13以及承载台17被气缸15反弹的加速度；驻留时间是指撞击头13冲击气缸15后驻留在气缸15上的时间。

主控制器33包括转换模块331及控制模块333。转换模块331用于根据人机界面31接收到的冲击参数的预定参数值，计算得出冲击装置10所需调节的调节参数的参数值。控制模块333则根据计算得出的调节参数的参数值来对冲击装置10进行相应调节设置。例如，转换模块331根据人机界面31接收到的加速度以及驻留时间的值，计算出冲击装置10的撞击头13所需调节的跌落高度以及活塞式气缸的气缸压强。控制模块333则根据计算出的跌落高度来控制升降机构11调节设置撞击头13以及承载台17的跌落高度，同时根据计算出的气缸压强来调节所述活塞式气缸的气缸压强。

可以理解，人机界面31还可用于供操作者直接输入冲击装置10所需调节的调节参数的参数值，例如，操作者可以直接于人机界面31输入撞击头13与承载台17的跌落高度以及气缸15的气缸压强。控制模块333则直接根据操作者输入的跌落高度来控制升降机构11调节撞击头13以及承载台17的跌落高度，同时根据计算出的气缸压强来调节所述活塞式气缸的气缸压强。当操作者直接于人机界面31输入冲击装置10所需调节的调节参数的参数值时，冲击试验机100的工作过程为现有技术，在此不再赘述。

下面介绍所述转换模块331计算出撞击头13以及承载台17的跌落高度的方法。

由于：

其中，为撞击头13冲击气缸15瞬间以及撞击头13反弹离开冲击平台15瞬间之间的速度变化量，

为撞击头13撞击气缸15瞬间的速度，

为撞击头13反弹离开冲击平台15瞬间的速度，由于

与

的方向相反，因此有：

又根据：

其中，E为撞击头13碰撞气缸15瞬间的动能，M为撞击头13、承载台17以及承载台17上所承载待测产品200的质量总和，g为自由落体加速度，H为撞击头13在撞击测试时的跌落高度。可得

又根据：

其中，e为撞击头13与气缸15之间碰撞的恢复系数。可得

因此可得：

又根据根据国际电工委员会标准（International Electro technical Commission, IEC）对冲击试验机的冲击参数的一般规定：

其中，A为撞击头13以及承载台17被气缸15反弹的加速度，D为撞击头13冲击气缸15后驻留在气缸15上的时间。

因此，可得公式一为：

由于每一台冲击试验机100的撞击头13及气缸15之间碰撞的恢复系数e是固定的，即e为定值，因此，只要知道任意一组A及D的值，转换模块331即可根据公式一计算出撞击头13的跌落高度H。而e的值可以通过对冲击试验机100冲击任意一跌落高度H，冲击试验机100即可测得到一组A及D的值，将所得的H、A及D的值代入上述公式一，即可求得e的值。

下面介绍所述转换模块331计算出活塞式气缸的气缸压强的方法。

根据力等于质量乘以加速度，又由于力等于压强乘以受压面积，可得：

进一步可得公式二：

其中，F为活塞式气缸对撞击头13的反弹力，P为活塞式气缸内的气压压强，S为活塞式气缸朝向撞击头13的表面的表面积。

由于每一台冲击试验机100的活塞式气缸接触撞击头13的表面的表面积是固定的，即S为定值，M为撞击头13、承载台17以及承载台17上所承载待测产品200的质量总和也是定值，因此，只要知道任意一个A的值，转换模块331即可根据公式二计算出活塞式气缸对应的P。而S的值可以通过对冲击试验机100设定任意一气缸压强来冲击任意一跌落高度，即可得到一组A及D，将设定的P以及测得的A的值代入上述公式二，即可方便地求出S的值。

可以理解，当承载台17上所承载的待测产品200被更换时，M的值也应相应调整。

请参阅图3，图3所示为本发明较佳实施方式的冲击试验机100进行冲击试验的方法流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S1：人机界面31接收操作者输入的冲击参数的预定参数值。例如，人机界面31接收操作者输入的加速度的预定值及驻留时间的预定值。

步骤S2：转换模块331根据人机界面31接收到的冲击参数的预定参数值，计算得出冲击装置10所需调节的调节参数的参数值。例如，转换模块331根据人机界面31接收到的加速度以及驻留时间的预定值，计算出冲击装置10的撞击头13所需调节的跌落高度以及活塞式气缸的气缸压强。

步骤S3：控制模块333根据计算出的跌落高度来控制升降机构11调节撞击头13以及承载台17的跌落高度，同时根据计算出的气缸压强来调节所述活塞式气缸的气缸压强。

步骤S4：冲击装置10对待测产品200进行跌落冲击试验。升降机构11释放承载台17，撞击头13以及待测产品200与承载台17一起做自由落体运动，直至冲击气缸15，撞击头13在气缸15驻留一段时间后，承载台17以及待测产品200与撞击头13一起被气缸15反弹。此时，所述控制系统30可以测得撞击头13及承载台17被气缸15反弹的加速度的实际值，以及撞击头13冲击气缸15后驻留在气缸15上的驻留时间的实际值。

所述的冲击试验机100通过转换模块331根据冲击参数的预定参数值直接计算得出冲击装置10所需调节的调节参数的参数值，再通过控制模块333根据计算得出的调节参数的参数值来对冲击装置10进行相应调节，完成调节后的冲击冲击装置10即可对待测产品200进行冲击试验，并可得到所希望获得的冲击参数值。如此，可以无需对冲击试验机100进行多次调机即可方便地冲击得到所希望获得的冲击参数值，因此，能有效提高冲击试验机的工作效率及使用寿命。

Claims (9)

1.一种冲击试验机，用于对一待测产品进行冲击试验，包括冲击装置及控制系统，所述控制系统包括主控制器，所述冲击装置包括升降机构、由升降机构驱动的撞击头及与撞击头相对设置的气缸，所述升降机构在主控制器的控制下自动调节所述撞击头的跌落高度，所述待测产品随撞击头一起运动，其特征在于，所述主控制器还包括：

转换模块，所述转换模块用于根据一加速度的预定值以及一驻留时间的预定值，计算得出所述冲击装置所需调节的跌落高度的值以及气缸压强的值，其中，所述加速度是指所述撞击头被所述气缸反弹的加速度，所述驻留时间是指所述撞击头冲击所述气缸后驻留在所述气缸上的时间；

控制模块，所述控制模块用于根据计算得出的跌落高度的值控制升降机构调节撞击头的跌落高度以及根据计算得出的气缸压强的值调节所述气缸的气压压强。

2.如权利要求1所述的冲击试验机，其特征在于：所述控制系统还包括人机界面，以便输入所述加速度的预定值以及所述驻留时间的预定值。

3.如权利要求1所述的冲击试验机，其特征在于：所述转换模块通过一公式来计算所述撞击头在测试时的跌落高度，该公式为

其中，A为所述撞击头被所述气缸反弹的加速度，D为所述撞击头冲击所述气缸后驻留在所述气缸上的时间，e为所述撞击头与所述气缸之间碰撞的恢复系数，g为自由落体加速度，H为所述撞击头在撞击测试时的跌落高度。

4.如权利要求3所述的冲击试验机，其特征在于：所述冲击装置还包括固接于所述撞击头背离所述气缸的一端的承载台，所述承载台用于承载待测产品，所述转换模块通过另一公式来计算所述气缸的压强，该公式为

其中，M为所述撞击头、承载台以及承载台上所承载的所述待测产品的质量总和，P为所述气缸内的气压压强，S为所述气缸朝向所述撞击头的表面的表面积。

5.如权利要求1所述的冲击试验机，其特征在于：所述气缸为活塞式气缸。

6.一种如权利要求1所述的冲击试验机进行冲击试验的方法，该方法包括如下步骤：

所述转换模块根据所述加速度的预定值以及所述驻留时间的预定值，计算得出所述冲击装置所需调节的跌落高度的值以及气缸压强的值；

所述控制模块根据计算得出的跌落高度的值控制升降机构调节撞击头的跌落高度以及根据计算得出的气缸压强的值调节所述气缸的气压压强；

所述升降机构释放所述撞击头以对待测产品进行跌落冲击试验。

7.如权利要求1所述的冲击试验机进行冲击试验的方法，其特征在于：所述方法还包括提供一人机界面，所述加速度的预定值以及所述驻留时间的预定值由该人机界面输入。

8.如权利要求1所述的冲击试验机进行冲击试验的方法，其特征在于：所述转换模块通过一公式来计算所述撞击头在测试时的跌落高度，该公式为

其中，A为所述撞击头被所述气缸反弹的加速度，D为所述撞击头冲击所述气缸后驻留在所述气缸上的时间，e为所述撞击头与所述气缸之间碰撞的恢复系数，g为自由落体加速度，H为所述撞击头在撞击测试时的跌落高度。

9.如权利要求8所述的冲击试验机进行冲击试验的方法，其特征在于：所述冲击装置还包括固接于所述撞击头背离所述气缸的一端的承载台，所述承载台用于承载待测产品，所述转换模块通过另一公式来计算所述气缸的压强，该公式为

其中，M为所述撞击头、承载台以及承载台上所承载的所述待测产品的质量总和，P为所述气缸内的气压压强，S为所述气缸朝向所述撞击头的表面的表面积。

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