CN103134655A - 旋转锤头式冲击试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种旋转锤头式冲击试验装置，属于冲击试验领域。该旋转锤头式冲击试验装置包括导轨，设置在导轨上并能在导轨上滑动的锤头，锤头加速装置；所述导轨包括直线导轨和圆形导轨，所述导轨整体水平安装；所述圆形导轨包括圆弧导轨和锤头释放导轨两部分，直线导轨与圆形导轨相切于连接点，所述锤头释放导轨与圆形导轨在连接点处活动连接；所述锤头加速装置包括驱动杆，所述驱动杆一端可旋转地固定于圆形导轨的中心处，另一端与锤头可释放式连接；所述锤头加速装置还包括驱使驱动杆旋转的动力机构。本发明提出的新的冲击试验机不仅能够更好的提升冲击能量，而且能够节约空间、降低费用、更好的减小冲击对周围建筑物和仪器设备所产生的影响。

Description

旋转锤头式冲击试验装置
技术领域
本发明涉及一种冲击试验装置，特别是指一种通过旋转的方式给锤头加速的冲击试验装置。
背景技术
结构耐撞性实验研究是冲击动力学的重要组成部分，撞击实验根据冲击速度的范围不同可以采用不同的冲击加载手段。对于高速和超高速的冲击加载实验来说，可以采用Hopkinson压杆或者气体炮等实验手段来实现。而对于工程中的大量的撞击问题来说，通常属于低速撞击过程，模拟这类问题的实验常常采用落锤式冲击加载实验装置，这是一种简单、可靠、重复性好的加载装置。
落锤试验机由落锤、支座、支架、自动挂钩装置及防护网和卷扬机等组成，基本工作原理是将锤头升高，然后让锤头自由下落，把势能转化为动能，作用在试件上。有时为了产生集中荷载，并保证加载方向，通常在落锤上安装一个加载头，由它来把冲击力传给试验模型。
传统的落锤试验机一般是通过高度差来给落锤提供冲击速度，这里以太原理工大学自行研制的DHR9401型落锤式冲击试验台为例，其落锤的高度达到14m左右，其下落后的最大速度约为15.7m/s，落锤质量可在240kg范围内自由调整，通过调整锤头质量，可达到较大冲击能量输入的要求。试验机架是由两个竖立的格构式钢柱和刚性横梁组成的门式刚架，刚架有多道支撑与周围建筑物相连，具有很好的整体刚度。机架底部有大体积的混凝土基础，基础和地基之间设置黄砂垫层，达到较好的隔振性能，以保证落锤冲击时周围仪器不受影响。刚架柱的内侧设置钢轨滑道，滑道需要经过打磨加工，光洁度为0.8，垂体与轨道采用滑动配合，轨道沿整个高度竖向误差仅为2mm，以保证锤体下落平稳。落锤由电动机驱动小型卷扬机提升，释放采用电磁自动控制机构，操作方便、安全可靠。
但是，对于现有的落锤试验机主要有以下几个方面的不足：（1）由于落锤主要是通过自由落体运动获得动能，因此一般要求有较高的建筑物，需要的场地空间大；（2）落锤需要的支架系统庞大，且需要一定的刚度要求；（3）落锤落下后所产生的冲击力会对周围建筑物、仪器设备产生一定的影响，因此需要做相应的隔振措施；（4）受到高度的限制，其落锤冲击速度达不到高一层次的实验要求；（5）落锤下落后有可能会对实验对象产生二次无规律冲击，影响实验结果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是为了提出一种旋转锤头式冲击试验装置，解决了现有技术中对场地要求高、系统庞大、需要采取隔振措施、受锤头质量和落差高度限制、可能产生二次冲击的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：包括导轨，设置在导轨上并能在导轨上滑动的锤头，锤头加速装置；所述导轨包括直线导轨和圆形导轨，所述导轨整体水平安装；所述圆形导轨包括圆弧导轨和锤头释放导轨两部分，直线导轨与圆形导轨相切于连接点，所述锤头释放导轨与圆形导轨在连接点处活动连接；所述锤头加速装置包括驱动杆，所述驱动杆一端可旋转地固定于圆形导轨的中心处，另一端与锤头可释放式连接；所述锤头加速装置还包括驱使驱动杆旋转的动力机构。锤头在驱动杆的带动下在圆形导轨上旋转加速，在地面上水平安装的装置不会占用太大的空间，而且不需要庞大的系统即可对锤头完成加速，锤头的速度由动力机构控制，可方便调节。
所述导轨为脊形导轨，锤头上与导轨接触的部位设有对应的导轨凹槽。
为了实现锤头释放时驱动杆不对锤头产生阻力，在所述锤头上设有驱动挡槽，驱动挡槽的开口方向与某一时刻锤头运动方向的相反方向相同，驱动杆部分地嵌入所述驱动挡槽内，驱动杆嵌入驱动挡槽内带动锤头在导轨上运动。
所述导轨包括导向底轨和上、下限位侧轨。导向底轨和上、下限位侧轨，其中，圆形部分的导向底轨提供锤头运动时的向心力并引导锤头作圆周运动，上、下限位侧轨限制锤头的运动轨迹并且下限位侧轨还需支承锤头的重量。
所述导向底轨有两根，所述上、下限位侧轨各一根。
所述导向底轨外侧设有导轨支撑。
所述的导轨支撑为混凝土结构。
所述的锤头为钢锤或铁锤。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
该试验装置能够在较小空间内完成锤头的加速，无需较高的建筑物，不需要庞大的支架系统，却能够产生更高的冲击速度，避免了二次冲击，同时试验环境无需做隔振处理，该冲击试验装置不仅能够更好的提升冲击能量，而且能够节约空间、降低费用、大大减小冲击对周围建筑物、仪器设备所产生的影响。
附图说明
图1为本发明优选实施例的俯视结构示意图；
图2为图1所示实施例锤头与驱动杆连接示意图；
图3为本发明的锤头与圆形导轨接触的截面结构示意图。
图中：1-锤头，2-驱动杆，41-圆形限位侧轨，42-圆形导向底轨，43-直线导向底轨，44-直线限位侧轨，51-圆形导轨支撑，52-直线导轨支撑，6-驱动挡槽，7-锤头释放导轨，10-导轨凹槽。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
图1至图3所示为旋转锤头式冲击试验装置的优选实施例。
该旋转锤头式冲击试验装置整体水平安装，包括：圆形导向底轨42，圆形限位侧轨41，直线导向导轨43，直线限位侧轨44，锤头1，锤头加速装置和锤头释放导轨7，直线导轨与圆形导轨相切于连接点，所述锤头释放导轨与圆形导轨在连接点处活动连接；所述锤头加速装置包括驱动杆2，所述驱动杆2一端可旋转地固定于圆形导轨的中心处，另一端与锤头1可释放式连接；所述锤头加速装置还包括驱使驱动杆2旋转的动力机构。
所述导轨为脊形导轨，锤头1上与导轨接触的部位设有对应的导轨凹槽10。
所述锤头1上设有驱动挡槽6，驱动杆2部分地嵌入所述驱动挡槽6内。
所述圆形导向底轨42、直线导向底轨43都有两根，所述圆形限位侧轨41、直线限位侧轨44上、下各一根。
所述圆形导向底轨42外侧设有圆形导轨支撑51、直线导向底轨43外侧设有直线导轨支撑52。
所述的圆形导轨支撑51和直线导轨支撑52为混凝土结构。
所述的锤头1为钢锤或铁锤。
本实施例中的锤头1为长、宽、高均为0.5m，重量为1吨的钢锤；圆形导向底轨42直径5.0 m，高度为1.0m，驱动杆2为直径0.1m的圆杆；导轨支撑厚度为1.0m。
本发明的操作方法如下：
1）铁锤的速度由动力机构带动驱动杆传递到锤头完成加速，锤头加速过程中在圆形导向底轨滑动。
2）在锤头加速完成后，打开锤头释放导轨，锤头将沿直线导向底轨继续运动，与试件相撞，从而完成碰撞试验。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：包括导轨，设置在导轨上并能在导轨上滑动的锤头，锤头加速装置；所述导轨包括直线导轨和圆形导轨，所述导轨整体水平安装；所述圆形导轨包括圆弧导轨和锤头释放导轨两部分，直线导轨与圆形导轨相切于连接点，所述锤头释放导轨与圆形导轨在连接点处活动连接；所述锤头加速装置包括驱动杆，所述驱动杆一端可旋转地固定于圆形导轨的中心处，另一端与锤头可释放式连接；所述锤头加速装置还包括驱使驱动杆旋转的动力机构。
2.如权利要求1所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述导轨为脊形导轨，锤头上与导轨接触的部位设有对应的导轨凹槽。
3.如权利要求1或2所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述锤头上设有驱动挡槽，驱动挡槽的开口方向与某一时刻锤头运动方向的相反方向相同，驱动杆部分地嵌入所述驱动挡槽内。
4.如权利要求3所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述导轨包括导向底轨和上、下限位侧轨。
5.如权利要求4所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述导向底轨外侧设有导轨支撑。
6.如权利要求4或5所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述的导轨支撑为混凝土结构。
7.如权利要求6所述的旋转锤头式冲击试验装置，其特征在于：所述的锤头为钢锤或铁锤。
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