CN103940683B - 一种薄膜摆锤冲击试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄膜摆锤冲击试验机，属于机械技术领域。它解决了现有薄膜摆锤冲击试验机试验效率低下等技术问题。本薄膜摆锤冲击试验机，试验机包括试验台、摆杆和摆锤，试验台水平放置，摆杆的一端铰接在试验台的台面上，摆锤固定在摆杆的另一端，试验台上固定有导轨，导轨的轨迹呈圆弧形，导轨轨迹的圆心与摆杆和试验台的铰接点重合，摆杆的另一端滑动连接在导轨上，试验台位于导轨的一端设有摆杆定位座，试验台位于导轨的另一端设有撞击力传感器，试验台和摆杆之间设有能驱动摆杆沿铰接点转动的驱动机构，试验台的一侧设有能固定薄膜的固定结构。本发明具有提高了试验效率，且试验数据的覆盖范围广，试验数据准确优点。

Description

一种薄膜摆锤冲击试验机

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种摆锤冲击试验机，特别是一种薄膜摆锤冲击试验机。

背景技术

目前的摆锤冲击试验机的摆锤均通过重力的作用使得摆锤产生动能，摆锤运动至最低点时撞击薄膜，在撞击薄膜时会消耗摆锤的动能，因此摆锤再摆动到高点时高度就会降低，通过计算摆锤在初始高度具有的动能和再摆动到高点时具有的动能之间的差值来确定摆锤冲破薄膜时所消耗的能量，籍此能量来评价薄膜试样的抗摆锤冲击能量值。在测试时需要进行多组数据进行比较，由于重力加速度的大小恒定，因此在调节摆锤产生的动能大小时需要改变摆锤的质量或者调节摆锤相对摆杆的位置，导致试验效率低下，不同质量的摆锤型号有限，因此获得的数据值也有限，试验数据的覆盖范围有限，无法做到全方位的数据比较，导致试验不够精确。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种薄膜摆锤冲击试验机，本发明所要解决的技术问题是提高了试验的效率和试验数据的覆盖范围。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述试验机包括试验台、摆杆和摆锤，所述试验台水平放置，所述摆杆的一端铰接在试验台的台面上，所述摆锤固定在摆杆的另一端，所述试验台上固定有导轨，所述导轨的轨迹呈圆弧形，所述导轨轨迹的圆心与摆杆和试验台的铰接点重合，所述摆杆的另一端滑动连接在导轨上，所述试验台位于导轨的一端设有摆杆定位座，所述试验台位于导轨的另一端设有撞击力传感器，所述试验台和摆杆之间设有能驱动摆杆沿铰接点转动的驱动机构，所述试验台的一侧设有能固定薄膜的固定结构。

试验台水平放置，摆锤不受重力影响，摆锤通过驱动机构带动转动，驱动机构可人为控制摆杆的转动速度，因此能人为控制摆锤的动能，大大增加了试验数据的覆盖范围，其在这过程中无需更换摆锤，提高了试验效率；撞击力传感器能记录下摆锤撞击到其上的撞击力，可得出摆锤的动能；具有试验过程如下：驱动机构驱动摆杆以一移动的初速度从摆杆定位座转出，此时固定结构内未固定薄膜，摆锤直接撞击到撞击力传感器，得到摆锤的动能，再一次的，固定结构固定上需要试验的薄膜，摆杆与前一次一样的初速度从摆杆定位座转出，摆锤先撞击到薄膜后再撞击到撞击力传感器，得出摆锤的动能，通过将两次摆锤的动能做比较可以得出摆锤在撞击薄膜中损失的动能，从而得出薄膜试样的抗摆锤冲击能量值；上述方法中唯一的变量是有没有具有薄膜，因此试验数据非常精确。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述固定结构包括固定架和两个夹板，所述试验台上具有固定孔，所述固定孔位于导轨的外侧，所述固定孔与摆杆的铰接点的连线和导轨的中点与摆杆的铰接点的连线重合，所述固定孔的截面呈矩形，所述固定架包括固定杆，所述固定杆的下端为固定端，所述固定端的截面呈矩形，所述固定杆能插入固定孔并与固定孔紧配合，所述固定杆的上端固定有固定板，所述固定板与试验台垂直，两个所述夹板分别位于固定板两侧并与固定板平行，所述夹板的中部具有开口，所述夹板和固定板之间螺纹连接有至少两个螺杆，所述螺杆穿过夹板和固定板，所述螺杆的端部连接有固定螺母。该结构的固定杆能牢固的固定在试验台上，夹板的结构保证在摆锤撞击到薄膜时保持固定，避免因夹板和固定杆的变形而导致试验数据不准确的情况，保证了试验的精确性。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述夹板上固定有夹持条，所述夹板包括定位部和两个夹持臂，两个所述夹持臂形成上述开口，上述固定板位于两块夹板的定位部之间，所述夹持条分别固定在夹持臂的一侧，所述夹持条具有夹持面，所述夹持面呈波浪形，该夹持面的波浪形沿上下方向分布。夹持条的结构能使得薄膜牢固的定位在两个夹持条之间，在摆锤撞击薄膜时保持位于夹持条之间的薄膜不移位。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述固定杆和固定板之间还设有转动盘，所述固定板固定在转动盘的中心，所述转动盘包括盘体和位于盘体周面上的凸环，所述固定杆具有安装孔，所述安装孔的孔壁上开设有环形凹槽，所述盘体位于安装孔内且与安装孔的孔壁抵靠，所述凸环位于环形凹槽内，所述凸环与环形凹槽的槽壁抵靠，所述凸环上具有定位孔一，所述固定杆上具有若干定位孔二，所述定位孔二呈环形均匀分布，所述定位孔二均与环形凹槽相连通，所述转动盘通过销轴穿过定位孔一和其中一个定位孔二定位在固定杆上。转动盘能调节夹板与试验台之间的角度，也就是调节了摆锤撞击到薄膜时的撞击角度，模拟了现实中从不同方向撞击薄膜的情况，提高了试验的范围，提高了适用范围，增加了试验数据的科学性。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述驱动机构包括发条和转动杆，所述试验台上具有截面呈圆形的固定槽，所述发条设置在固定槽内，所述转动杆的一端转动连接在固定槽的中心，所述发条的外端与固定槽的槽壁固定，所述发条的内端与转动杆固定，所述试验台上具有能盖在固定槽上的盖板，所述转动杆的另一端穿过盖板，所述摆杆的一端与转动杆连接，所述摆杆和转动杆之间设有在上发条时使得摆杆和转动杆分离的离合结构。发条在固定的压缩量的情况下能释放出固定的能量，因此通过发条来驱动摆杆装动能保证摆杆在两次试验检测时输出相同的能量，保证试验的准确性。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述离合结构包括套接环和转动手柄，所述套接环固定在摆杆的端部，所述转动杆的端部具有直径小于转动杆的连接部，所述套接环套在连接部上，所述转动手柄的一端为连接端，所述转动手柄的另一端为手柄端，所述转动手柄的连接端的端部具有连接孔，所述连接部能穿过连接孔，所述连接部和连接端通过平键周向定位，所述转动手柄的连接端的外周面开设有外花键，所述套接环的内侧具有内花键，所述转动手柄的连接端的外花键能与套接环的内花键连接。在上发条时将转动手柄抬起，使其与套接环脱离，再转动转动手柄使得转动杆转动一定圈数，在上完发条后将转动手柄放下使其与套接环通过花键连接，此时套接环和转动杆周向定位，因此发条带动转动杆转动也就带动摆杆转动。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述摆杆定位座包括固定在试验台的座体，所述座体位于导轨内侧，所述座体上远离导轨的一侧固定有夹臂一，所述夹臂一竖直固定，所述座体的另一侧铰接有夹臂二，所述夹臂一的上端固定有挂钩，所述夹臂二的上端固定有挂绳，所述夹臂二竖直时挂绳能挂在挂钩上并保持绷紧状态。未进行撞击试验时摆杆位于夹臂一和夹臂二之间，挂绳挂在挂钩上防止夹臂二转动，需要进行撞击时将挂绳脱离挂钩，此时摆杆具有转动趋势，当挂绳脱离挂钩后夹臂二转动，摆杆沿着导轨转动。

在上述薄膜摆锤冲击试验机中，所述导轨包括本体和凸起部，所述凸起部的两侧具有截面呈半圆形的通槽，所述摆杆上固定有滑动块，所述滑动块的下端面具有滑动槽，所述滑动槽的两侧槽壁均具有呈半球形的凹口，所述凸起部位于滑动槽内，所述凸起部和滑动块之间通过滚珠滑动连接，所述滚珠位于通槽和凹口之间。滑动块通过滚珠与导轨滑动连接，减少了摆杆摆动中摩擦导致的能量损失，且滚珠与导轨之间的摩擦值一定，在两次检测中损失的能量也相同，不会影响试验数据的准确性。

与现有技术相比，本薄膜摆锤冲击试验机具有提高了试验效率，且试验数据的覆盖范围广，试验数据准确的优点。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图。

图2是本发明的夹板的立体结构示意图。

图3是本发明的离合结构的剖面结构示意图。

图4是本发明的导轨与滑动块的剖面结构示意图。

图5是本发明的转动盘的结构示意图。

图中，1、试验台；11、撞击力传感器；2、摆杆；21、套接环；22、摆锤；3、转动手柄；31、连接端；32、连接孔；33、手柄端；4、固定架；41、固定杆；42、固定板；43、螺杆；44、固定螺母；5、夹板；51、定位部；52、夹持臂；53、开口；54、夹持条；6、导轨；61、本体；62、凸起部；63、滚珠；64、滑动块；7、转动盘；71、盘体；72、凸环；73、定位孔一；8、转动杆；81、连接部；82、平键；83、盖板；91、夹臂一；92、夹臂二。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

一种薄膜摆锤冲击试验机，如图1所示，试验机包括试验台1、摆杆2和摆锤22，所述试验台1水平放置，摆杆2的一端铰接在试验台1的台面上，摆锤22固定在摆杆2的另一端，试验台1上固定有导轨6，导轨6的轨迹呈圆弧形，导轨6轨迹的圆心与摆杆2和试验台1的铰接点重合，摆杆2的另一端滑动连接在导轨6上，试验台1位于导轨6的一端设有摆杆2定位座，试验台1位于导轨6的另一端设有撞击力传感器11，撞击力传感器11为现有产品，撞击力传感器11通过线路与单片机相连，单片机能处理撞击力传感器11所传递过来的数据，并把处理后的数据传送纸电脑上在电脑上显示出来，试验台1和摆杆2之间设有能驱动摆杆2沿铰接点转动的驱动机构，试验台1的一侧设有能固定薄膜的固定结构。

如图1和图2所示，固定结构包括固定架4和两个夹板5，试验台1上具有固定孔，固定孔位于导轨6的外侧，固定孔与摆杆2的铰接点的连线和导轨6的中点与摆杆2的铰接点的连线重合，固定孔的截面呈矩形，固定架4包括固定杆41，固定杆41的下端为固定端，固定端的截面呈矩形，固定杆41能插入固定孔并与固定孔紧配合，固定杆41的上端固定有固定板42，固定板42与试验台1垂直，两个夹板5分别位于固定板42两侧并与固定板42平行，夹板5的中部具有开口53，夹板5和固定板42之间螺纹连接有至少两个螺杆43，螺杆43穿过夹板5和固定板42，螺杆43的端部连接有固定螺母44。该结构的固定杆41能牢固的固定在试验台1上，夹板5的结构保证在摆锤22撞击到薄膜时保持固定，避免因夹板5和固定杆41的变形而导致试验数据不准确的情况，保证了试验的精确性。夹板5上固定有夹持条54，夹板5包括定位部51和两个夹持臂52，两个夹持臂52形成上述开口53，上述固定板42位于两块夹板5的定位部51之间，夹持条54分别固定在夹持臂52的一侧，夹持条具有夹持面，夹持面呈波浪形，该夹持面的波浪形沿上下方向分布。夹持条54的结构能使得薄膜牢固的定位在两个夹持条54之间，在摆锤22撞击薄膜时保持位于夹持条54之间的薄膜不移位。

如图1和图5所示，固定杆41和固定板42之间还设有转动盘7，固定板42固定在转动盘7的中心，转动盘7包括盘体71和位于盘体71周面上的凸环72，固定杆41具有安装孔，所述安装孔的孔壁上开设有环形凹槽，盘体71位于安装孔内且与安装孔的孔壁抵靠，凸环72位于环形凹槽内，凸环72与环形凹槽的槽壁抵靠，凸环72上具有定位孔一73，固定杆41上具有若干定位孔二，定位孔二呈环形均匀分布，定位孔二均与环形凹槽相连通，转动盘7通过销轴穿过定位孔一73和其中一个定位孔二定位在固定杆41上。转动盘7能调节夹板5与试验台1之间的角度，也就是调节了摆锤22撞击到薄膜时的撞击角度，模拟了现实中从不同方向撞击薄膜的情况，提高了试验的范围，提高了适用范围，增加了试验数据的科学性。

如图1所示，驱动机构包括发条和转动杆8，试验台1上具有截面呈圆形的固定槽，发条设置在固定槽内，转动杆8的一端转动连接在固定槽的中心，发条的外端与固定槽的槽壁固定，发条的内端与转动杆8固定，试验台1上具有能盖在固定槽上的盖板83，转动杆8的另一端穿过盖板83，摆杆2的一端与转动杆8连接，摆杆2和转动杆8之间设有在上发条时使得摆杆2和转动杆8分离的离合结构。发条在固定的压缩量的情况下能释放出固定的能量，因此通过发条来驱动摆杆2装动能保证摆杆2在两次试验检测时输出相同的能量，保证试验的准确性。

如图3所示，离合结构包括套接环21和转动手柄3，套接环21固定在摆杆2的端部，转动杆8的端部具有直径小于转动杆8的连接部81，套接环21套在连接部81上，转动手柄3的一端为连接端31，转动手柄3的另一端为手柄端33，转动手柄3的连接端31的端部具有连接孔32，连接部81能穿过连接孔32，连接部81和连接端31通过平键82周向定位，转动手柄3的连接端31的外周面开设有外花键，套接环21的内侧具有内花键，转动手柄3的连接端31的外花键能与套接环21的内花键连接。在上发条时将转动手柄3抬起，使其与套接环21脱离，再转动转动手柄3使得转动杆8转动一定圈数，在上完发条后将转动手柄3放下使其与套接环21通过花键连接，此时套接环21和转动杆8周向定位，因此发条带动转动杆8转动也就带动摆杆2转动。

如图1所示，摆杆2定位座包括固定在试验台1的座体，座体位于导轨6内侧，座体上远离导轨6的一侧固定有夹臂一91，夹臂一91竖直固定，座体的另一侧铰接有夹臂二92，夹臂一91的上端固定有挂钩，夹臂二92的上端固定有挂绳，夹臂二92竖直时挂绳能挂在挂钩上并保持绷紧状态。未进行撞击试验时摆杆2位于夹臂一91和夹臂二92之间，挂绳挂在挂钩上防止夹臂二92转动，需要进行撞击时将挂绳脱离挂钩，此时摆杆2具有转动趋势，当挂绳脱离挂钩后夹臂二92转动，摆杆2沿着导轨6转动。

如图4所示，导轨6包括本体61和凸起部62，凸起部62的两侧具有截面呈半圆形的通槽，摆杆2上固定有滑动块64，滑动块64的下端面具有滑动槽，滑动槽的两侧槽壁均具有呈半球形的凹口，凸起部62位于滑动槽内，凸起部62和滑动块64之间通过滚珠63滑动连接，滚珠63位于通槽和凹口之间。滑动块64通过滚珠63与导轨6滑动连接，减少了摆杆2摆动中摩擦导致的能量损失，且滚珠63与导轨6之间的摩擦值一定，在两次检测中损失的能量也相同，不会影响试验数据的准确性。

试验台1水平放置，摆锤22不受重力影响，摆锤22通过发条带动转动，通过控制发条的压缩量可人为控制摆杆2的转动速度，因此能人为控制摆锤22的动能，大大增加了试验数据的覆盖范围，其在这过程中无需更换摆锤22，提高了试验效率；撞击力传感器11能记录下摆锤22撞击到其上的撞击力，可得出摆锤22的动能；具有试验过程如下：驱动机构驱动摆杆2以一移动的初速度从摆杆2定位座转出，此时固定结构内未固定薄膜，摆锤22直接撞击到撞击力传感器11，得到摆锤22的动能，再一次的，固定结构固定上需要试验的薄膜，摆杆2与前一次一样的初速度从摆杆2定位座转出，摆锤22先撞击到薄膜后再撞击到撞击力传感器11，得出摆锤22的动能，通过将两次摆锤22的动能做比较可以得出摆锤22在撞击薄膜中损失的动能，从而得出薄膜试样的抗摆锤22冲击能量值；上述方法中唯一的变量是有没有具有薄膜，因此试验数据非常精确。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述试验机包括试验台、摆杆和摆锤，所述试验台水平放置，所述摆杆的一端铰接在试验台的台面上，所述摆锤固定在摆杆的另一端，所述试验台上固定有导轨，所述导轨的轨迹呈圆弧形，所述导轨轨迹的圆心与摆杆和试验台的铰接点重合，所述摆杆的另一端滑动连接在导轨上，所述试验台位于导轨的一端设有摆杆定位座，所述试验台位于导轨的另一端设有撞击力传感器，所述试验台和摆杆之间设有能驱动摆杆沿铰接点转动的驱动机构，所述试验台的一侧设有能固定薄膜的固定结构；所述固定结构包括固定架和两个夹板，所述试验台上具有固定孔，所述固定孔位于导轨的外侧，所述固定孔与摆杆的铰接点的连线和导轨的中点与摆杆的铰接点的连线重合，所述固定孔的截面呈矩形，所述固定架包括固定杆，所述固定杆的下端为固定端，所述固定端的截面呈矩形，所述固定杆能插入固定孔并与固定孔紧配合，所述固定杆的上端固定有固定板，所述固定板与试验台垂直，两个所述夹板分别位于固定板两侧并与固定板平行，所述夹板的中部具有开口，所述夹板和固定板之间螺纹连接有至少两个螺杆，所述螺杆穿过夹板和固定板，所述螺杆的端部连接有固定螺母。

2.根据权利要求1所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，夹板上固定有夹持条，夹板包括定位部和两个夹持臂，两个夹持臂形成上述开口，固定板位于两块夹板的定位部之间，夹持条分别固定在夹持臂的一侧，夹持条具有夹持面，夹持面呈波浪形，夹持面的波浪形沿上下方向分布。

3.根据权利要求1所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述固定杆和固定板之间还设有转动盘，所述固定板固定在转动盘的中心，所述转动盘包括盘体和位于盘体周面上的凸环，所述固定杆具有安装孔，所述安装孔的孔壁上开设有环形凹槽，所述盘体位于安装孔内且与安装孔的孔壁抵靠，所述凸环位于环形凹槽内，所述凸环与环形凹槽的槽壁抵靠，所述凸环上具有定位孔一，所述固定杆上具有若干定位孔二，所述定位孔二呈环形均匀分布，所述定位孔二均与环形凹槽相连通，所述转动盘通过销轴穿过定位孔一和其中一个定位孔二定位在固定杆上。

4.根据权利要求1所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述驱动机构包括发条和转动杆，所述试验台上具有截面呈圆形的固定槽，所述发条设置在固定槽内，所述转动杆的一端转动连接在固定槽的中心，所述发条的外端与固定槽的槽壁固定，所述发条的内端与转动杆固定，所述试验台上具有能盖在固定槽上的盖板，所述转动杆的另一端穿过盖板，所述摆杆的一端与转动杆连接，所述摆杆和转动杆之间设有在上发条时使得摆杆和转动杆分离的离合结构。

5.根据权利要求4所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述离合结构包括套接环和转动手柄，所述套接环固定在摆杆的端部，所述转动杆的端部具有直径小于转动杆的连接部，所述套接环套在连接部上，所述转动手柄的一端为连接端，所述转动手柄的另一端为手柄端，所述转动手柄的连接端的端部具有连接孔，所述连接部能穿过连接孔，所述连接部和连接端通过平键周向定位，所述转动手柄的连接端的外周面开设有外花键，所述套接环的内侧具有内花键，所述转动手柄的连接端的外花键能与套接环的内花键连接。

6.根据权利要求1所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述摆杆定位座包括固定在试验台的座体，所述座体位于导轨内侧，所述座体上远离导轨的一侧固定有夹臂一，所述夹臂一竖直固定，所述座体的另一侧铰接有夹臂二，所述夹臂一的上端固定有挂钩，所述夹臂二的上端固定有挂绳，所述夹臂二竖直时挂绳能挂在挂钩上并保持绷紧状态。

7.根据权利要求1所述的薄膜摆锤冲击试验机，其特征在于，所述导轨包括本体和凸起部，所述凸起部的两侧具有截面呈半圆形的通槽，所述摆杆上固定有滑动块，所述滑动块的下端面具有滑动槽，所述滑动槽的两侧槽壁均具有呈半球形的凹口，所述凸起部位于滑动槽内，所述凸起部和滑动块之间通过滚珠滑动连接，所述滚珠位于通槽和凹口之间。