CN103592096A

CN103592096A - 高速粒子冲击测试仪及其测试方法

Info

Publication number: CN103592096A
Application number: CN201310487769.6A
Authority: CN
Inventors: 毛志康
Original assignee: TAICANG RUIJIE EXPERIMENTAL INSTRUMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: TAICANG RUIJIE EXPERIMENTAL INSTRUMENT MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开一种高速粒子冲击测试仪，本发明通过氮气发生装置、压力激发装置、高压氮气储存罐、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置、测速装置和垂直导程管，本发明通过上述装置激发的冲击粒子，使冲击粒子的速度能够到达180m/s-220m/s，满足了太空飞行器外壳、真空状态下高速运转的离心器的冲击测试要求。

Description

高速粒子冲击测试仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种在真空状态下的对物体进行抗冲击能力测试的高速粒子冲击测试仪，特别适用于太空飞行器外壳、真空状态下高速运转的离心器的冲击测试仪，及其测试方法。

背景技术

太空中的飞船、真空状态下高速运转的离心器在使用过程中会不断遇到撞击，如何保证使用过程中能够承受住一定范围内的撞击力度，这就需要对生产制造出的产品进行冲击测试，达到测试标准的属于合格产品，以确保生产出的产品符合指标，使用安全。目前有很多测试手段用于冲击性测试，但是对于要求冲击测试粒子在真空状态下达到180m/s以上的冲击速度，目前的测试仪在真空状态下实现这个冲击速度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高速粒子冲击测试仪，该测试仪的粒子在真空状态下的冲击速度能够达到180m/s-220m/s，同时本发明还提供了采用上述高速粒子冲击测试仪的冲击测试方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的包括：氮气发生装置、压力激发装置、高压氮气储存罐、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置、测速装置和垂直导程管；所述压力激发装置位于所述氮气发生装置与高压氮气储存罐之间；所述发射电磁阀位于高压氮气储存罐出气口；所述发射电磁阀出气端连接垂直导程管，垂直导程管上端靠近发射电磁阀出气端处径向设有冲击粒子加入口，该冲击粒子加入口与冲击粒子加入装置连接；所述冲击粒子加入口下方设有防掉落装置；所述防掉落装置下方的垂直导程管上设有测速装置；所述测速装置的测试启始装置紧靠防掉落装置，所述测速装置的测试终止装置靠近垂直导程管尾端；所述垂直导程管尾端连接试验箱。

本发明的工作原理是：通过采用氮气环境模拟太空中的环境，通过对氮气加压冲击粒子，使粒子达到180m/s-220m/s的高速状态，从垂直导程管直接进入真空试验箱中进行装置测试。

本发明中还包括：与高压氮气储存罐连接的压力测试仪，所述压力测试仪可位于高压氮气储存罐内或高压氮气储存罐外部，压力测试仪对高压氮气储存罐内的气压进行采样，采用后通过压力测试仪中的处理器计算出其压力值，如果压力范围不在10t/m³-15t/m³之间，控制压力激发装置，使输出气压达到设定值。

本发明还包括：整形电路和与整形电路连接的PLC控制器；所述整形电路分别与氮气发生装置、压力激发装置、压力测试仪、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置、测速装置电连接；所述PLC控制器通过整形电路控制氮气发生装置、压力激发装置、压力测试仪、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置和测速装置的启动和关闭；压力测试仪和测速装置通过整形电路将高压氮气储存罐内实时压力值、粒子的运动速度反馈至PLC控制器。

本发明中所述压力激发装置包括：过滤器、控制增压的加压电磁阀、增压泵；所述氮气发生装置连接所述过滤器，所述过滤器连接所述加压电磁阀，所述加压电磁阀连接所述增压泵，所述增压泵与高压氮气储存罐进气口连接。本发明中通过压力激发装置对产生的氮气进行过滤、加压，当高压氮气储存罐不要要求范围内时加压电磁阀控制增压泵调节输出氮气压力。

本发明中所述冲击粒子加入口中的冲击粒子为6mm的钢珠或玻璃珠。

本发明中所述整形电路由运算放大器组成的电压比较器并加入正反馈构成的施密特触发器组成。

本发明中所述测速装置包括：测试启始装置和测试终止装置；所述测试启始装置为第一对发光二极管；所述测试终止装置包括：第二对发光二极管，以及与上述两对发光二极管光耦合并接收信号的处理器，处理器将得出的粒子速度送至PLC控制器。

本发明中所述防掉落装置为固定于垂直固定于垂直导程管内壁的超薄弹性薄膜，薄膜宽度为0.5mm；超薄弹性薄膜的使用使粒子能够悬停在防掉落装置上方，发射电磁阀打开，高压氮气冲击粒子时，超薄弹性薄膜在压力的作用下弯曲贴合垂直导程管内壁，发射电磁阀关闭，超薄弹性薄膜在弹力的作用下恢复垂直于垂直导程管内壁的状态。

本发明中所述防掉落装置包括，卡簧片和卡片收缩气缸，卡簧片与卡片收缩气缸的收缩杆连接，初始状态伸缩杆伸出卡簧片卡住粒子，发射电磁阀打开的同时，伸缩杆拉伸卡簧片回缩，粒子被高速氮气送出。

本发明公开了一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法，

其中，所述的高速粒子冲击测试仪的结构包括：氮气发生装置、压力激发装置、高压氮气储存罐、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置、测速装置、垂直导程管和压力测试仪；

该方法的具体步骤如下：

（1）启动高速粒子冲击测试仪，高速粒子冲击测试仪中氮气发生装置产生氮气；

（2）产生的氮气经过压力激发装置加压后存入高压氮气储存罐，所述高压氮气储存罐内压力范围为10t/m³-15t/m³；

（3）冲击粒子加入装置将粒子从冲击粒子加入口加入垂直导程管中，通过防掉落装置使粒子悬停在垂直导程管内的冲击粒子加入口处；

（4）启动发射电磁阀，激发粒子高速运动穿过垂直导程管进入试验箱；粒子在经过测速装置时，测速装置测量粒子运行速度。

本发明中还公开了一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法，其中，所述的高速粒子冲击测试仪的结构包括：氮气发生装置、压力激发装置、高压氮气储存罐、发射电磁阀、冲击粒子加入装置、防掉落装置、测速装置、垂直导程管、压力测试仪、整形电路和与整形电路连接的PLC控制器；

该方法的具体步骤如下：

（1）启动高速粒子冲击测试仪，PLC控制器通过整形电路发出控制信号，启动高速粒子冲击测试仪中的氮气发生装置产生氮气；

（2）PLC控制器通过整形电路控制压力激发装置运转，对产生的氮气进行过滤、加压后存入高压氮气储存罐，通过压力激发装置内的加压电磁阀将所述高压氮气储存罐内的压力范围控制在10t/m³-15t/m³；

（3）PLC控制器通过整形电路控制冲击粒子加入装置将粒子从冲击粒子加入口加入到垂直导程管中，并通过防掉落装置使粒子悬停在垂直导程管内冲击粒子加入口处，在发射电磁阀未开启时，垂直导程管内处于真空状态；

（4）PLC控制器通过整形电路启动发射电磁阀，激发粒子高速运动穿过垂直导程管进入试验箱；粒子在经过测速装置时，测速装置测量粒子运行速度，并将测试到的粒子速度通过整形电路返回到PLC控制器中。本发明中采用气体为氮气，氮气为惰性气体。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明激发的冲击粒子速度能够在真空状态下到达180m/s-220m/s，实现了对太空飞行器外壳或真空状态下高速运转的离心器的撞击测试要求，同时保证了测试精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例

如图1所示的一种高速粒子冲击测试仪，包括：氮气发生装置1、压力激发装置2、高压氮气储存罐3、发射电磁阀4、冲击粒子加入装置5、防掉落装置6、测速装置、压力测试仪12和垂直导程管13；

采用上述高速粒子冲击测试仪的冲击测试方法，具体步骤如下：

（1）启动高速粒子冲击测试仪，PLC控制器11通过整形电路10发出控制信号，启动高速粒子冲击测试仪中的氮气发生装置1产生氮气；

（2）PLC控制器11通过整形电路10控制压力激发装置2运转，对产生的氮气进行过滤、加压后存入高压氮气储存罐3，通过压力激发装置2内的加压电磁阀将所述高压氮气储存罐3内的压力范围控制在10t/m³-15t/m³；

（3）PLC控制器11通过整形电路10控制冲击粒子加入装置5将粒子从冲击粒子加入口加入到垂直导程管13中，并通过防掉落装置6使粒子悬停在垂直导程管13内冲击粒子加入口处，在发射电磁阀4未开启时，垂直导程管13内处于真空状态；

（4）PLC控制器11通过整形电路10启动发射电磁阀4，激发粒子高速运动穿过垂直导程管13进入试验箱9；粒子在经过测速装置时，测速装置测量粒子运行速度，并将测试到的粒子速度通过整形电路10返回到PLC控制器11中。

Claims

1.一种高速粒子冲击测试仪，其特征在于：包括：氮气发生装置（1）、压力激发装置（2）、高压氮气储存罐（3）、发射电磁阀（4）、冲击粒子加入装置（5）、防掉落装置（6）、测速装置和垂直导程管（13）；

所述压力激发装置（2）位于所述氮气发生装置（1）与高压氮气储存罐（3）之间；所述发射电磁阀（4）位于高压氮气储存罐（3）出气口；所述发射电磁阀（4）出气端连接垂直导程管（13），垂直导程管（13）上端靠近发射电磁阀（4）出气端处径向设有冲击粒子加入口，该冲击粒子加入口与冲击粒子加入装置（5）连接；所述冲击粒子加入口下方设有防掉落装置（6）；所述防掉落装置（6）下方的垂直导程管上设有测速装置；所述测速装置的测试启始装置（7）紧靠防掉落装置（6），所述测速装置的测试终止装置（8）靠近垂直导程管（13）尾端；所述垂直导程管（13）尾端连接试验箱（9）。

2.根据权利要求1所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：包括：与高压氮气储存罐（3）连接的压力测试仪（12）。

3.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：包括：整形电路（10）和与整形电路连接的PLC控制器（11）；所述整形电路分别与氮气发生装置（1）、压力测试仪（12）、高压氮气储存罐（3）、发射电磁阀（4）、冲击粒子加入装置（5）、防掉落装置（6）、测速装置电连接。

4.根据权利要求3所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：所述压力激发装置（2）包括：过滤器、控制增压的加压电磁阀、增压泵；所述氮气发生装置（1）连接所述过滤器，所述过滤器连接所述加压电磁阀，所述加压电磁阀连接所述增压泵，所述增压泵与高压氮气储存罐（3）进气口连接。

5.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：所述冲击粒子加入口（5）中的冲击粒子为：6mm的钢珠或玻璃珠。

6.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：所述整形电路（8）由运算放大器组成的电压比较器并加入正反馈构成的施密特触发器组成。

7.根据权利要求2所述的高速粒子冲击测试仪，其特征在于：所述测速装置包括：测试启始装置（7）和测试终止装置（8）；所述测试启始装置（7）为第一对发光二极管；所述测试终止装置（8）包括：第二对发光二极管，以及与上述两对发光二极管光耦合并接收信号的处理器。

8. 一种采用高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）启动高速粒子冲击测试仪，高速粒子冲击测试仪中氮气发生装置（1）产生氮气；

（2）产生的氮气经过压力激发装置（2）加压后存入高压氮气储存罐（3），所述高压氮气储存罐（3）内压力范围为10t/m³-15t/m³；

（3）冲击粒子加入装置（5）将粒子从冲击粒子加入口加入垂直导程管（13）中，通过防掉落装置（6）使粒子悬停在垂直导程管（13）内的冲击粒子加入口处；

（4）启动发射电磁阀（4），激发粒子高速运动穿过垂直导程管（13）进入试验箱（9）；粒子在经过测速装置时，测速装置测量粒子运行速度。

9. 一种采用如权利要求4所述的高速粒子冲击测试仪的高速粒子冲击测试方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）启动高速粒子冲击测试仪，PLC控制器（11）通过整形电路（10）发出控制信号，启动高速粒子冲击测试仪中的氮气发生装置（1）产生氮气；

（2）PLC控制器（11）通过整形电路（10）控制压力激发装置（2）运转，对产生的氮气进行过滤、加压后存入高压氮气储存罐（3），通过压力激发装置（2）内的加压电磁阀将所述高压氮气储存罐（3）内的压力范围控制在10t/m³-15t/m³；

（3）PLC控制器（11）通过整形电路（10）控制冲击粒子加入装置（5）将粒子从冲击粒子加入口加入到垂直导程管（13）中，并通过防掉落装置（6）使粒子悬停在垂直导程管（13）内冲击粒子加入口处，在发射电磁阀（4）未开启时，垂直导程管（13）内处于真空状态；

（4）PLC控制器（11）通过整形电路（10）启动发射电磁阀（4），激发粒子高速运动穿过垂直导程管（13）进入试验箱（9）；粒子在经过测速装置时，测速装置测量粒子运行速度，并将测试到的粒子速度通过整形电路（10）返回到PLC控制器（11）中。