CN103728190A - 一种多角度落锤冲击装置及其试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多角度落锤冲击装置，包括固定试件的试验台、落锤组件和升降机构，落锤组件通过升降机构对应试验台上设置，试验台包括试验台本体和调节试验台本体转动的角度调节机构，落锤组件通过锤调节机构能与试验台本体上的试件保持对应。本发明还公开一种采用上述结构的多角度落锤冲击装置的试验台。本发明通过角度调节机构调节试验台本体转动设定角度，以模拟不同角度的冲击，使落锤组件从不同的角度冲击试件，既有正面冲击又有偏置冲击，还有侧面冲击，这样可以从各个不同的冲击角度来分析试件的材料力学性能，极大地提高了落锤冲击试验的灵活性和广泛性。

Description

一种多角度落锤冲击装置及其试验台

技术领域

本发明涉及一种落锤冲击装置，特别涉及落锤冲击装置的试验台。

背景技术

目前在很多产品的质量管理过程中，对产品的耐冲击性能进行测定也是不可少的。现有一般的落锤冲击测试中，落锤冲击装置中的落锤都是竖直落下，正面冲击落锤冲击装置的试验台上夹固的试件，从而研究试件材料在正面冲击下的耐冲性能、抗弯强度、抗拉强度等。

这种落锤冲击装置夹固试件后，大都只能实现正面冲击测试，很难在一台落锤冲击装置上实现多角度的落锤冲击测试，例如偏置冲击、侧面冲击等。即使是实现多角度的落锤冲击测试，操作起来也很繁琐，冲击试验的灵活性和广泛性也有待提高。

此外，目前的冲击实验都是一次性实验，实验过程一次完成，但是，由于某些特定的情况下，可能需要中途终止实验并不让落锤冲击到试件或者试验台，这样试件还可重复利用，试件具有重用性，可节约成本，因此，在冲击实验过程中开发一种终止装置具有非常重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能模拟不同角度冲击的多角度落锤冲击装置。

本发明还提供一种能模拟不同角度冲击的多角度落锤冲击装置的试验台。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多角度落锤冲击装置，包括固定试件的试验台、落锤组件和升降机构，落锤组件通过升降机构对应试验台上设置，所述试验台包括试验台本体和调节所述试验台本体转动的角度调节机构，所述落锤组件通过锤调节机构能与所述试验台本体上的试件保持对应。

所述角度调节机构包括角度控制器、转动电机、主动齿轮和从动齿轮；角度控制器的输出端连接转动电机的控制端，转动电机的转轴上安装主动齿轮，主动齿轮传动连接从动齿轮，从动齿轮固定在所述试验台本体上。

所述锤调节机构包括相适配的滑块和滑轨，滑轨对应架设在所述试验台本体的上方，滑块上设置所述落锤组件。

一种多角度落锤冲击装置还包括支架和提锤横梁，支架上架设提锤横梁，提锤横梁连接所述升降机构，提锤横梁上设置所述落锤组件，所述落锤组件包括法码、法码架和锤头，法码架上设置法码，法码架通过挂钩连接所述滑块，法码架的底部设置锤头。

一种多角度落锤冲击装置还包括用于支撑倾斜设置的试验台本体上的试件的试件支撑架。

一种多角度落锤冲击装置还包括用于支撑试验台本体的台支撑架，台支撑架包括立杆和能夹持在所述试验台本体上的夹板，夹板铰接在立杆上并能随着所述试验台本体转动。

一种多角度落锤冲击装置还包括终止装置，终止装置包括诱导机构和缓冲机构，在所述试验台本体旁边对应试件的下落位置设置缓冲机构，诱导机构以能同步下落诱导所述落锤组件的方式对应所述试验台本体设置。

所述诱导机构包括电磁台、电磁铁、磁力调节器和同步结构；同步结构包括相适配的同步导柱和同步导套，电磁台通过同步导套以能自由滑动的方式架设在同步导柱之间，电磁铁设置在电磁台上且对应所述落锤组件设置，磁力调节器的输出端连接电磁铁的输入端。

一种多角度落锤冲击装置的试验台，包括实验台本体以及调节试验台本体转动的角度调节机构。

所述角度调节机构包括角度控制器、转动电机、主动齿轮和从动齿轮；角度控制器的输出端连接转动电机的控制端，转动电机的转轴上安装主动齿轮，主动齿轮传动连接从动齿轮，从动齿轮固定在所述试验台本体上。

采用上述结构后，本发明的一种多角度落锤冲击装置具有以下有益效果：

一、通过角度调节机构调节试验台本体转动设定角度，以模拟不同角度的冲击，使落锤组件从不同的角度冲击试件，既有正面冲击又有偏置冲击，还有侧面冲击，这样可以从各个不同的冲击角度来分析试件的材料力学性能，极大地提高了落锤冲击试验的灵活性和广泛性。

二、落锤组件是通过提锤横梁实现提升和下降，而不是通过绳索直接连接到升降机构，这样落锤组件就不会剧烈地不停摆动，从而提高冲击试验的安全可靠性。

三、通过磁力调节器调节电磁铁的电磁力的大小，因为针对不同质量的落锤冲击试验，当出现意外事情，比如试验台没装稳、试件没夹紧等，此时需要终止实验而不让落锤组件垂直砸下，通过调节电磁铁的电磁力的大小，可以诱导对应不同质量的落锤组件降落时的路径发生变化，使落锤组件落在缓冲机构上，而不至于使落锤冲击到试件或试验台上，从而使得试件具有可重用性并节约成本，并使落锤冲击试验更安全可靠。

采用上述结构后，本发明的一种多角度落锤冲击装置的试验台具有以下有益效果：通过角度调节机构调节试验台本体转动设定角度，以模拟不同角度的冲击，既有正面冲击又有偏置冲击，还有侧面冲击，这样可以从各个不同的冲击角度来分析试件的材料力学性能，极大地提高了落锤冲击试验的灵活性和广泛性。

附图说明

图1为本发明的一种多角度落锤冲击装置的结构示意图；

图2为本发明中的试验台的结构示意图；

图3为本发明中的提锤横梁上的锤调节机构的结构示意图；

图4为本发明中的诱导机构的结构示意图；

图5为本发明中的试验台本体旋转90度时横向冲击时的示意图；

图6为本发明中的缓冲机构的示意图；

图7为本发明的落锤组件从挂钩上脱钩的状态示意图。

图中：

试件         1a                     支撑框架     1

支架         11                     提锤横梁     12

孔           13                     试验台       2

试验台本体   21                     四爪卡盘     211

角度调节机构 22                     角度控制器   221

转动电机     222                    主动齿轮     223

从动齿轮     224                    落锤组件     3

法码架       31                     底托         311

挂杆         312                    锤头         32

法码         33

锤调节机构   4                      滑块         41

滑轨         42                     挂钩         43

顶轴         44                     旋转控制盒   45

升降机构     5                      台支撑架     6

立杆         61                     夹板         62

销轴         63                     试件支撑架   7

底座         71                     立杆         72

顶托         73                     诱导机构     8

电磁台       81                     电磁铁       82

磁力调节器   83                     同步结构     84

同步导柱     841                    同步导套     842

同步电机     843                    释放开关     844

弹簧缓冲装置 845

缓冲机构     9                      橡胶缓冲阵列 91

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至7所示，本发明的一种多角度落锤冲击装置，包括支撑框架1、试验台2、落锤组件3、锤调节机构4、升降机构5、台支撑架6、试件支撑架7和终止装置。终止装置包括诱导机构8和缓冲机构9。

支撑框架1包括支架11和提锤横梁12。支架11包括相对设置的两根立柱，两根立柱上分别开有固定提锤横梁12用的孔13，每根立柱上的相邻两个孔13的间距分别为20、30或40cm，孔13的间距可根据实验要求设定。提锤横梁12的两端部分别套在一根支架11上，并通过穿设在孔13中的螺栓等紧固件将提锤横梁12架设在两根立柱之间。提锤横梁12的底部设有挂钩13，挂钩13用于挂设落锤组件3。

试验台2包括试验台本体21和角度调节机构22。试验台本体21主要用于固定试件1a，可设置在方形或者圆形。试验台本体21的顶面上设置有四爪卡盘211，四爪卡盘211具有四个能自由活动卡爪，调节四个卡爪不仅可以夹固多种尺寸的试件1a，还可以夹紧多种形状的试件1a，例如四边形、圆管等对称形状，从而使多种尺寸、多种形状的试件1a在设定的夹固位置上承受由落锤组件3砸下来的试验冲击力，适应性更广。角度调节机构22包括角度控制器221、转动电机222、主动齿轮223和从动齿轮224。角度控制器221采用现有结构，例如上海博测水平仪有限公司，或者美国AMCI的角度控制器，作为现有技术在此不再赘述。角度控制器221的输出端连接转动电机222的控制端，转动电机222的转轴上安装主动齿轮223，主动齿轮223传动连接从动齿轮224，从动齿轮224固定在试验台本体21上。角度调节机构22可以带动试验台本体21转动0、30、60、90度、100度、120度等任意多个角度，使试验台本体21相应地呈水平、倾斜、竖直等选定的状态进行设置。

落锤组件3包括法码架31、锤头32和法码33，法码架31包括底托311和突设在底托上的挂杆312，挂杆312上根据测试要求相应地穿挂多个法码。挂杆312的端部弯成勾部，此勾部挂在锤调节机构4中的挂钩43上。法码架31的底部凸设锤头32。法码33穿挂在法码架31上，根据试验要求在法码架31上上设置相应质量或重量的法码33。

锤调节机构4包括相适配的滑块41、滑轨42、挂钩43、顶轴44和旋转控制盒45。滑轨42沿着提锤横梁12布设，且对应架设在试验台本体21的上方。滑块41的底部设置旋转控制盒45，旋转控制盒45里设有转轴电机，转轴电机的转轴传动连接挂钩43。当试验台本体21在角度调节机构22的带动下转动、偏转或倾斜设定角度时，试验台本体21上所夹固的试件1a也会随之发生偏移，这样沿着滑轨42移动滑块41调整落锤组件3的下落位置，使落锤组件3下落后能够恰好砸在试验台本体21上所夹固的试件1a上，从而确保冲击实验的精确性。释放落锤组件3时如图7所示，上述转轴电机启动并带动顶轴44和挂钩43一起旋转，挂钩43倾斜一定角度后，这样落锤组件3由于自身重力从旋挂钩43上逐渐滑出直至完全脱离，组合落锤30脱离挂钩43后自由落体完成冲击实验。

升降机构5可采用现有的动力机构，例如采用升降电机，升降电机的转轴上连接有线轴，线轴上缠绕有绳索，绳索的端部连接提锤横梁12。当升降电机的转轴旋转并绳索收卷或放卷时，相应地提起和放下提锤横梁12，这样可以根据实验要求相应地调节落锤组件3的下落高度，从而获得不同的冲击速度。

台支撑架6包括立杆61和夹板62。立杆61立在试验台本体21旁边，立杆61的端部铰接夹板62，夹板62呈U型板状，夹板62能夹持在试验台本体21的外边缘上，并能随着试验台本体21一起转动。台支撑架6主要用于支撑试验台本体21，较佳地，在试验台本体21的相对两边分别设置一个台支撑架6，使试验台本体21在受到落锤组件3的冲击时受力更平稳。夹板62的U型开口端穿设一根销轴63，将夹板62和试验台本体21的夹持边缘穿设在一起，这样当试验台本体21转动90度即呈竖直状态时，台支撑架6仍能起到一定的支撑作用。

试件支撑架7包括底座71、立杆72和顶托73。底座71和顶托73通过立杆72连接在一起。试件支撑架7主要用于支撑倾斜设置的试验台本体21上的试件1a。较佳地，底座71的底部设有有多个滚轮，这样方便移动和设置试件支撑架7。立杆72采用伸缩杆结构，这样可以根据试验台本体21上的试件1a倾斜后的竖直方向上的高度，相应地调节立杆72，使顶托73恰好托住试件1a。当底座旋转90度时，此时刚好对试件1a进行横向受力测试，这时将试件支撑架7放在试件1a下，使试件1a被冲击时受力更平稳，从而使实验结果更准确，如果不需要时，移走试件支撑架7即可，操作起来既简单方便又实用。

终止装置主要用于在落锤组件3自由下落的过程中即时终止实验，终止装置包括诱导机构8和缓冲机构9。

诱导机构8包括电磁台81、电磁铁82、磁力调节器83和同步结构84。电磁台81设置在试验台本体21的上方。电磁铁82和磁力调节器83分别设置在电磁台81上，且电磁铁82对应落锤组件3设置，磁力调节器83的输出端连接电磁铁82的输入端。

其中，电磁铁82是一个带有铁芯的通电螺线管，电磁铁82的磁力的大小由通过螺线管的线圈的电流大小和线圈的匝数决定。电磁铁82中线圈的匝数已经根据需要确定，通过磁力调节器83来调节控制通过电磁铁82的线圈中的电流的大小，从而达到控制电磁铁82的磁力的大小。同步结构84包括相适配的同步导柱841和同步导套842，以及同步电机843、释放开关844和弹簧缓冲装置845。电磁台81两端分别设置同步导套842，电磁台81通过同步导套842以能自由滑动的方式架设在同步导柱841之间。同步导柱841内设置有电磁装置，用以产生电磁以控制同步导套842沿着同步导柱841自由下落的下落行程。同步导柱841上分别设置弹簧缓冲装置845，用以缓冲电磁台81下落，使电磁台81避免撞击试验台2。同步导套842上设置释放开关844，释放开关844的输出端连接同步导柱841内的电磁装置的控制端，以控制该电磁装置的启停。同步电机843设置在电磁台81的上方，同步电机843的转轴通过绳索连接电磁台81，用以提升电磁台81上升复位。

同步机构84实现与落锤组件3下落同步的过程如下：当落锤组件3下落时，通过手动、遥控或自动控制的方式关闭释放开关844，也就关闭同步导柱841内部的电磁装置，使该电磁装置断磁，从而释放电磁台81使其自由下落，且与落锤组件3实现同步下落。当启动释放开关844时，同步导柱841内部对应同步导套842的电磁装置即被启动，该电磁装置通过磁吸引同步导套842从而固定电磁台81。当电磁台81降落到与落锤组件3齐平时，此时落锤冲击实验快完成，同步导柱841上对应位置固定的弹簧缓冲装置845，通过引同步导套842对同步导柱841产生一个缓冲，防止电磁台81撞击到实验台2。每次冲击实验完成后，通过同步电机843提升电磁台81到与落锤组件3对应的位置，为下一次冲击实验做准备。

其中释放开关844的开启和关闭，以及电磁台81的提升复位均可通过手动或自动的方式控制。例如，在落锤组件3的下落初始位置和最终位置分别设置感应开关，各感应开关的输出端分别连接释放开关844的输入端，从而对应控制释放开关844的关闭和开启，进而控制上述电磁装置的工作状态。电磁台81的自动提升原理如上，在此不再赘述。

电磁铁82通过同步结构84实现与自由下落的落锤组件3同步向下移动。当落锤组件3按照设定条件进行冲击实验时，电磁铁82并未启动。当落锤组件3在自由下落的过程中想终止冲击实验时，则在落锤组件3还没有冲击到试件前，快速启动电磁铁82，电磁铁82得电后产生设定的磁场，落锤组件3在此设定磁场的作用下向旁边飞落并落到缓冲区9，从而避免落锤组件3打在试件上，这样试件没有损坏还可重复使用。另外当出现意外情况想终止实验时，启动电磁铁82使电磁铁82产生磁场以击飞落锤组件3。

缓冲机构9采用橡胶缓冲阵列91，在落锤组件3下落区域放置如图6所示的橡胶缓冲阵列91，落锤组件3落到橡胶缓冲阵列91上可以起到缓冲作用，以避免落锤组件3直接冲击到试件或试验台本体21，从而造成损坏或者反弹。

测试时，将试件1a夹固在四爪卡盘211内，设定角度控制器221的设定转动角度。在落锤组件3的挂杆312上，根据测试要求穿挂相应质量的多个法码。然后调整升降机构5，使提锤横梁12达到设定的测试高度，并将提锤横梁12固定在支架11上。

在角度控制器221的控制下，转动电机222启动并带动主动齿轮223旋转，主动齿轮223带动从动齿轮224旋转，从而带动试验台本体21转动上述设定转动角度，试验台本体21呈倾设定角度，试验台本体21上的试件1a也相应地呈倾斜设定角度。

调节锤调节机构4以调整落锤组件3的下落冲击位置，即沿着滑轨42调整滑块41，使落锤组件3的锤头32恰好对准试验台本体21上所夹固的试件1a。

待落锤组件3稳定停止摆动后，落锤组件3从挂钩43上释放，落锤组件3自由下落且锤头32砸在试件1a上。

如此反复，即可从不同的设定角度，对试件1a进行0、30、40、50或60度等各种角度的偏置冲击测试，或者试验台本体1旋转90度，在试件1a悬空的底部用试件支撑架7托住，即可实现横向冲击测试，并进行横向受力分析。

当落锤组件3从挂钩43上释放且落锤组件3在自由下落的过程中想终止实验，则快速启动电磁铁82，与落锤组件3同步下落的电磁铁82得电后产生磁场，落锤组件3在此电磁力的作用下向旁边飞落，使落锤组件3没有砸在试件上，这样即可终止实验，而试件还可重复利用。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种多角度落锤冲击装置，包括固定试件的试验台、落锤组件和升降机构，落锤组件通过升降机构对应试验台上设置，其特征在于：所述试验台包括试验台本体和调节所述试验台本体转动的角度调节机构，所述落锤组件通过锤调节机构能与所述试验台本体上的试件保持对应。

2.如权利要求1所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：所述角度调节机构包括角度控制器、转动电机、主动齿轮和从动齿轮；角度控制器的输出端连接转动电机的控制端，转动电机的转轴上安装主动齿轮，主动齿轮传动连接从动齿轮，从动齿轮固定在所述试验台本体上。

3.如权利要求1所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：所述锤调节机构包括相适配的滑块和滑轨，滑轨对应架设在所述试验台本体的上方，滑块上设置所述落锤组件。

4.如权利要求3所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：还包括支架和提锤横梁，支架上架设提锤横梁，提锤横梁连接所述升降机构，提锤横梁上设置所述落锤组件，所述落锤组件包括法码、法码架和锤头，法码架上设置法码，法码架通过挂钩连接所述滑块，法码架的底部设置锤头。

5.如权利要求1所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：还包括用于支撑倾斜设置的试验台本体上的试件的试件支撑架。

6.如权利要求1所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：还包括用于支撑试验台本体的台支撑架，台支撑架包括立杆和能夹持在所述试验台本体上的夹板，夹板铰接在立杆上并能随着所述试验台本体转动。

7.如权利要求1所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：还包括终止装置，终止装置包括诱导机构和缓冲机构，在所述试验台本体旁边对应试件的下落位置设置缓冲机构，诱导机构以能同步下落诱导所述落锤组件的方式对应所述试验台本体设置。

8.如权利要求7所述的一种多角度落锤冲击装置，其特征在于：所述诱导机构包括电磁台、电磁铁、磁力调节器和同步结构；同步结构包括相适配的同步导柱和同步导套，电磁台通过同步导套以能自由滑动的方式架设在同步导柱之间，电磁铁设置在电磁台上且对应所述落锤组件设置，磁力调节器的输出端连接电磁铁的输入端。

9.一种多角度落锤冲击装置的试验台，其特征在于：包括实验台本体以及调节试验台本体转动的角度调节机构。

10.如权利要求9所述的一种多角度落锤冲击装置的试验台，其特征在于：所述角度调节机构包括角度控制器、转动电机、主动齿轮和从动齿轮；角度控制器的输出端连接转动电机的控制端，转动电机的转轴上安装主动齿轮，主动齿轮传动连接从动齿轮，从动齿轮固定在所述试验台本体上。

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