CN103411841B - 一种剪切销式双摆杆冲击试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冲击试验机，具体地说是涉及一种剪切销式双摆杆冲击试验机，包括：主机机架、双摆杆系统、提升系统、制动系统、剪切销式角度调节装置、摆轴；所述提升系统与所述制动系统通过摆轴相连，所述提升系统、所述制动系统、所述摆轴均安装在所述主机机架上，所述剪切销式角度调节装置安装在所述双摆杆系统中。本发明提供的剪切销式双摆杆冲击试验机采用双摆杆结构，通过剪切销的方式调节两摆杆之间的夹角从而实现不同的冲击载荷，另外剪切销在摆锤冲击试样瞬间随即卡断，使两摆杆在冲击瞬间处于自由状态，实现了摆锤双向冲击试样的目的，特别适应于对试样表面承受瞬态双向冲击载荷的试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲击试验机，具体地说是涉及一种剪切销式双摆杆冲击试验机。
背景技术
现有的单摆试验机，单自由度，不能实现试样瞬时、双向的冲击试验；传统的落锤试验机、进行冲击试验时，只是将测试样品以一定的角度倾斜于落锤的方向，这种试验方法虽然能够获得测试样在水平和垂直两个方向所吸收的能量值，但冲击作用时间不是瞬时的。因此提供一种既能测量材料的双向性能、又能保证瞬时冲击的剪切销式双摆杆冲击试验机具有重要意义。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种剪切销式双摆杆冲击试验机。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种剪切销式双摆杆冲击试验机，包括：主机机架、双摆杆系统、提升系统、制动系统、剪切销式角度调节装置、摆轴；所述双摆杆系统包括上摆杆、下摆杆、摆锤，所述上摆杆与所述下摆杆铰接，所述下摆杆与所述摆锤相连；所述剪切销式角度调节装置包括扇形盘、设置于所述扇形盘上的扇形盘销孔、设置于所述下摆杆上的扇形盘旋转中心、设置于所述上摆杆上且与所述扇形盘销孔对应的上摆杆销孔、与所述扇形盘销孔及所述上摆杆销孔适配的剪切销；所述提升系统与所述制动系统通过所述摆轴相连，所述提升系统、所述制动系统、所述摆轴均安装在所述主机机架上，所述剪切销式角度调节装置安装在所述双摆杆系统中。
进一步地，所述主机机架的机身由钢管制作而成，所述主机机架的底座采用实心钢板加工制作，保证机架顶端轴承的同轴度及轴心到测试系统基板的距离一致，所述主机机架与牢固的地基基础相连，保证安装精度和试验安全。
进一步地，所述试验机还包括一种缓冲装置，所述缓冲装置由弹簧钢制成，所述缓冲装置安装在所述上摆杆和所述下摆杆之间，所述缓冲装置将下摆杆跳起的高度控制在能够准确测量的尺寸范围之内。
进一步地，所述试验机还包括一测量系统，所述测量系统安装在所述主机机架的底座上，所述测量系统采用高速传感器及高速数据采集装置，通过高速采集卡、存储器和变形传感器将冲击过程中水平和垂直两个方向的力值随时间变化曲线、变性特征点随时间的变化等通过计算机显示出来。
进一步地，所述提升和制动系统安装在所述主机机架上方，所述提升系统、制动系统由离合器、制动器、电机、减速机、制动盘、轴承、轴承座组成，所述电机与所述减速机连接，所述减速机与所述离合器连接，所述离合器与所述摆轴连接，所述摆轴通过轴承座固定在所述主机机架上，所述制动器固定在主机机架上且与所述摆轴连接，实现了对双摆杆结构的提升和制动。
本发明还涉及了一种剪切销式双摆杆冲击试验机的试验方法，具体步骤如下：
1)两摆杆角度大小的调节：首先转动下摆杆，使扇形盘的销孔与上摆杆的销孔对齐，然后将剪切销插到扇形盘销孔与上摆杆销孔上，实现两摆杆不同角度的调节，扇形盘的每一个销孔配有相对应的定位销；
2)调节好两摆杆间的角度大小后，将试样固定在测力系统上，在双摆杆处于铅垂位置时，制动器松开，电机带动减速机、离合器运动，将双摆杆系统提升至预置的角度；制动器抱闸，提升系统断电后，制动器松开，双摆杆系统自由下落，在撞击瞬间，冲击力将剪切销卡断，双摆杆瞬间处于自由状态，在双摆杆系统冲击试样回升到最高点时，通过制动器再制动，测量系统采用高速传感器和高速数据采集卡，对试验的全过程进行精确高速测量和记录，然后离合器吸和，制动器断开，双摆杆系统回到原始位置。
本发明提供的剪切销式双摆杆冲击试验机采用双摆杆结构，运用摆锤式重力加速冲击方法，瞬间同时获得试样水平和垂直两个方向所承受的最大冲击速度、最大冲击载荷、最大冲击能量，通过剪切销的方式调节两摆杆之间的夹角从而实现不同的冲击载荷，另外剪切销在摆锤冲击试样瞬间随即卡断，使两摆杆在冲击瞬间处于自由状态，实现了摆锤双向冲击试样的目的，克服了传统的单摆试验机单向测量、冲击时间过长、冲击角度不可调、不能抓取瞬间冲击载荷只能抓取冲击能量等缺点；设备操作简单、测量精确、可靠性高、安全稳定，便于维护，特别适应于对试样表面承受瞬态双向冲击载荷的试验。
附图说明
图1为本发明剪切销式双摆杆冲击试验机主视图
图2为本发明剪切销式角度调节装置主视图
图3为本发明剪切销式角度调节装置左视图
图4为本发明剪切销式双摆杆冲击试验机右视图
图中：1-主机机架，2-上摆杆，3-扇形盘，4-下摆杆，5-测量系统，6-摆锤，7-缓冲装置，8-电机，9-减速机，10-离合器，11-轴承座，12-摆轴，13-制动器，14-试样，15-扇形盘销孔，16-扇形盘旋转中心，17-上摆杆销孔，18-剪切销。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步的描述。
如图1、2、3、4所示，剪切销式双摆杆冲击试验机，包括主机机架1，双摆杆系统2、4、6，缓冲装置7，剪切销式角度调节装置3、15、16、17、18，提升系统8、9、10、11制动系统8、9、10、11、13，摆轴12，测量系统5；主机机架1和双摆杆系统2、4、6由摆轴12连接，摆轴12通过轴承座11固定在主机机架上1；上摆杆2与下摆杆4铰接处设有剪切销式角度调节装置3、15、16、17、18；上摆杆2与下摆杆4的之间设有缓冲装置7；提升系统中的电机8与减速机9连接，减速机9与离合器10连接，离合器10与摆轴12连接；制动系统中的制动器13固定在主机机架1上，与摆轴12连接；测量系统5固定安装在主机机架1的底座上，测量系统5的上方固定安装试样14；剪切销式角度调节装置包括扇形盘3、扇形盘销孔15、扇形盘旋转中心16、上摆杆销孔17、剪切销18；扇形盘3的外缘均匀分布着大小相同的销孔15，扇形盘旋动中心16与下摆杆4的上端固定连接，上摆杆的下端设有与剪切销式角度调节装置配套的销孔17，剪切销18插入扇形盘销孔15与上摆杆销孔17内，不同强度的剪切销18通过插入不同的扇形盘销孔15和上摆杆销孔内可调节两摆杆2、4之间的夹角，从而调节摆锤6冲击试样14的切入角，在举摆和放摆过程中，剪切销18具有足够的强度保持两摆杆之间的角度不变，在冲击瞬间，冲击力将剪切销18卡断，使两摆杆瞬间处于自由状态，实现了摆锤双向冲击试样的目的。
如图1、2、3、4所示，本发明剪切销式双摆杆冲击试验机的试验方法具体步骤如下：
1)两摆杆之间夹角的调节：首先旋转下摆杆4，使扇形盘销孔15与上摆杆销孔17的孔对齐，将剪切销18插到扇形盘销孔15与上摆杆销孔17之间；通过不同强度的剪切销18选择相对应的扇形盘销孔15，实现两摆杆2、4之间夹角的调节。
2)剪切销式双摆杆冲击试验机在初始位置时，电机8带动减速机9、离合器10、摆轴12旋转，将双摆杆系统2、4、6提升到预置位置，制动器13制动，离合器10断开，制动器13释放，双摆杆系统2、4、6做自由落体运动，在摆锤6接触试样14时，冲击力将剪切销18卡断，上摆杆2和下摆杆4瞬间处于自由状态，摆锤6撞击测试样14，同时测试系统5将冲击过程中水平和垂直两个方向的力值随时间变化曲线、变性特征点随时间的变化显示到计算机上；在双摆杆系统2、4、6运动到最高点(即速度为零时)，制动器13制动，试验人员可对试样14进行观察记录或更换，然后离合器10吸和，电机8带动减速机9、离合器10、摆轴12旋转到初始位置。本发明试验机的主要作用是测量试样在双向瞬态高速冲击作用下的抗破坏能力，通过调节两摆杆之间的角度来调节不同的冲击切入角，从而实现不同的冲击载荷，该试验机能有效地判断试样是否合格，以及进行试样合格后的性能强化试验，通过剪切销的方式调节两摆杆之间的夹角从而实现不同的冲击载荷，另外剪切销在摆锤冲击试样瞬间随即卡断，使两摆杆在冲击瞬间处于自由状态，实现了摆锤双向冲击试样的目的。
本发明的保护范围并不局限十此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种剪切销式双摆杆冲击试验机，其特征在于：包括：主机机架、双摆杆系统、提升系统、制动系统、剪切销式角度调节装置、摆轴；所述双摆杆系统包括上摆杆、下摆杆、摆锤，所述上摆杆与所述下摆杆铰接，所述下摆杆与所述摆锤相连；所述剪切销式角度调节装置包括扇形盘、设置于所述扇形盘上的扇形盘销孔、设置于所述下摆杆上的扇形盘旋转中心、设置于所述上摆杆上且与所述扇形盘销孔对应的上摆杆销孔、与所述扇形盘销孔及所述上摆杆销孔适配的剪切销；所述提升系统、制动系统通过所述摆轴相连，所述提升系统、所述制动系统、所述摆轴均安装在所述主机机架上，所述剪切销式角度调节装置安装在所述双摆杆系统中。
2.如权利要求1所述的一种剪切销式双摆杆冲击试验机，其特征在于：所述主机机架的机身由钢管制作而成，所述主机机架的底座采用实心钢板加工制作，所述主机机架与牢固的地基基础相连。
3.如权利要求1所述的一种剪切销式双摆杆冲击试验机，其特征在于：所述试验机还包括一缓冲装置，所述缓冲装置由弹簧钢制成，所述缓冲装置安装在所述上摆杆和所述下摆杆之间。
4.如权利要求3所述的一种剪切销式双摆杆冲击试验机，其特征在于：所述试验机还包括一测量系统，所述测量系统安装在所述主机机架的底座上，所述测量系统采用高速传感器及高速数据采集装置，通过高速采集卡、存储器和变形传感器将冲击过程中水平和垂直两个方向的力值随时间变化曲线、变性特征点随时间的变化通过计算机显示出来。
5.如权利要求4所述的一种剪切销式双摆杆冲击试验机，其特征在于：所述提升系统、制动系统安装在所述主机机架上方，所述提升系统、制动系统由离合器、制动器、电机、减速机、制动盘、轴承、轴承座组成，所述电机与所述减速机连接，所述减速机与所述离合器连接，所述离合器与所述摆轴连接，所述摆轴通过轴承座固定在所述主机机架上，所述制动器固定在主机机架上且与所述摆轴连接。
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