CN104165745B - 一种碟簧驱动式冲击试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冲击试验技术领域，具体公开了一种碟簧驱动式冲击试验装置。该试验装置中试验支架一侧安装有拉伸气缸，另一侧通过与力传感器、力传感器转接板与工装支撑筒固定连接，拉伸长杆左端与长杆钓饵固定连接，其右端穿过试验支架上的长杆导孔以及力传感器、力传感器转接板和工装支撑筒开有的通孔，并与配重块固定连接，拉伸长杆与位于工装支撑筒中的套筒固定，并通过套筒将导杆和碟簧压紧在工装支撑筒中；长杆钓饵通过可向上插拨的插销与活塞杆上安装的活塞杆钓饵连接；在试验支架上端安装有释放气缸。该试验装置性能稳定且响应迅速，可远程操作提高了试验的安全性，整机系统简单可靠，可完成不同类型的冲击试验。

Description

一种碟簧驱动式冲击试验装置
技术领域
本发明属于冲击试验技术领域，具体涉及一种碟簧驱动式冲击试验装置。
背景技术
冲击试验是可靠性试验中的一种，主要考核冲击振动环境对产品的结构强度、疲劳特性等各方面的影响，用以评定产品的机械结构对冲击环境的耐受能力。冲击试验能从结构和功能上对产品在运输和使用过程中承受非重复性冲击的能力提供一定的置信度评估，其目的就是确定产品对冲击环境的适应性以及评定产品结构的完好性。通过冲击试验可以确定产品在结构、功能以及材料上的易损性或不足与缺陷，然后根据试验数据与结果改进产品结构以及使用适当的材料避免原有问题的出现或者降低其出现几率，使一些不良后果得到预先的控制，因此在军事、工业以及农业等各个领域都有着广泛的应用。
冲击试验一般对试验样品施加一个瞬时高量级的脉冲力，可迅速激发样品的动态响应或谐振，引起样品总体挠曲或应力。目前，典型的冲击环境模拟系统有火工品冲击模拟系统、电动振动台、液压式振动台、梁式冲击模拟系统、摆锤式水平冲击模拟系统、跌落式冲击模拟系统、气动式冲击模拟系统等。然而，现有系统存在各种问题，如火工品冲击模拟系统量级较高，但可控性较差；电动振动台一般受推力和频带的限制，不能进行在大过载和瞬态冲击；摆锤及跌落式冲击试验系统方向性选择存在限制；气动式机构传动不稳定，传动功率小，不能形成高冲击加速度；液压式机构效率相对偏低，容易泄漏污染环境，动力稳定性易受温度影响，液体传动过程中设备的密封性要求高，所以因为制造的精度要求高而使成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碟簧驱动式冲击试验装置，可以通过调节碟簧刚度、碟簧变形量、附加质量块质量调整冲击量级，以满足不同冲击试验的需要，系统简单实用，便于布局。
本发明的技术方案如下：一种碟簧驱动式冲击试验装置，该试验装置包括拉伸气缸、试验支架、释放气缸以及工装支撑筒，其中，试验支架一侧安装有拉伸气缸，另一侧通过与力传感器、力传感器转接板与工装支撑筒固定连接，拉伸长杆左端与长杆钓饵固定连接，其右端穿过试验支架上的长杆导孔以及力传感器、力传感器转接板和工装支撑筒开有的通孔，并与配重块固定连接，拉伸长杆与位于工装支撑筒中的套筒固定，并通过套筒将位于工装支撑筒中对拉伸长杆起导向作用的导杆，以及导杆与套筒之间的碟簧压紧在工装支撑筒中；拉伸长杆左端的长杆钓饵可以通过可向上插拨的插销与拉伸气缸伸入试验支架内的活塞杆上安装的活塞杆钓饵连接；在试验支架上端安装有释放气缸，且释放气缸的活塞杆下端通过固连销与插销连接。
所述的活塞杆钓饵右端具有水平方向的且相互平行的两个平板凸起结构，并在这两个平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔；所述的长杆钓饵左端为水平方向的平板凸起结构，并在该平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔。
所述的长杆钓饵为阶梯结构，其右端阶梯棱由力传感器转接板与工装支撑筒的连接面所限位。
所述的套筒左端外壁固定有限位环，其与工装支撑筒右端内壁上的凸棱相匹配，实现对套筒的限位。
所述的试验支架为方形壳体结构，在其一侧开有支架侧孔，另一侧开有长杆导孔，拉伸气缸通过若干个施力螺栓固定在开有支架侧孔侧面的试验支架上，使拉伸气缸的活塞杆通过支架侧孔伸入试验支架中。
所述的试验支架、力传感器、力传感器转接板及工装支撑筒相互之间是通过螺纹连接或焊接或胶接连接。
所述的释放气缸通过若干个连接螺栓固定在试验支架上端，且释放气缸的活塞杆通过支架顶孔伸入试验支架内。
所述的插销下端为阶梯圆柱棒结构，其可以插入活塞杆钓饵与长杆钓饵的平板凸起结构的圆孔，将活塞杆钓饵与长杆钓饵锁定连接。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置中，通过拉伸气缸压缩碟簧提供预载，气缸为成熟产品，性能稳定且响应迅速；碟簧为标准件，刚度及尺寸可根据工况选取，也即试验量级可调整。释放预载由释放气缸带动插销完成，响应时间短，可远程操作提高了试验的安全性。质量块的材料、质量，撞击面外形可根据试验要求选择。整机系统简单可靠，可完成不同类型的冲击试验。
附图说明
图1为本发明所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置示意图；
图2为图1中活塞杆钓饵剖面示意图；
图3为图1中插销剖面示意图；
图4为图1中长杆钓饵剖面示意图；
图中：1、拉伸气缸；2、施力螺栓；3、试验支架；4、固连销；5、连接螺栓；6、释放气缸；7、支架顶孔；8、力传感器；9、力传感器转接板；10、工装支撑筒；11、套筒；12、碟簧；13、配重块；14、导杆通孔；15、导杆；16、拉伸长杆；17、限位环；18、力传感器转接板通孔；19、长杆导孔；20、长杆钓饵；21、插销；22、活塞杆钓饵；23、支架侧孔。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～4所示，一种碟簧驱动式冲击试验装置，该装置包括拉伸气缸1、试验支架3、释放气缸6以及工装支撑筒10，其中，试验支架3为方形壳体结构，在其一侧开有支架侧孔23，另一侧开有长杆导孔19，拉伸气缸1通过若干个施力螺栓2固定在开有支架侧孔23侧面的试验支架3上，使拉伸气缸1的活塞杆通过支架侧孔23伸入试验支架3中，并在该活塞杆的端部通过螺纹连接有活塞杆钓饵22，其中，活塞杆钓饵22右端具有水平方向的且相互平行的两个平板凸起结构，并在这两个平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔；开有长杆导孔19的试验支架3的外侧壁上通过螺纹连接或焊接或胶接有力传感器8，工装支撑筒10通过力传感器转接板9固定在力传感器8上，拉伸长杆16左端与长杆钓饵20固定连接，拉伸长杆16右端穿过长杆导孔19以及力传感器8、力传感器转接板9和工装支撑筒10开有的通孔，并与配重块13固定连接，其中，长杆钓饵20为阶梯结构，其左端为水平方向的平板凸起结构，并在该平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔，长杆钓饵20的右端阶梯棱由力传感器转接板9与工装支撑筒10的连接面所限位；在位于工装支撑筒10的拉伸长杆16上套有导杆15，且导杆15左端凸棱抵压在工装支撑筒10内壁上，在导杆15外套有碟簧12，并通过位于工装支撑筒10中的套筒11压紧，其中，套筒11与拉伸长杆16固定，且套筒11左端外壁固定有限位环17，其与工装支撑筒10右端内壁上的凸棱相匹配，实现对套筒11的限位；在试验支架3的上端开有支架顶孔7，释放气缸6通过若干个连接螺栓5固定在试验支架3上端，且释放气缸6的活塞杆通过支架顶孔7伸入试验支架3内，其中，释放气缸6活塞杆下端通过固连销4连接有插销21，插销21下端为阶梯圆柱棒结构，其可以插入活塞杆钓饵22与长杆钓饵20的平板凸起结构的圆孔，将活塞杆钓饵22与长杆钓饵20锁定连接。
本发明所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置具体工作过程为：该碟簧驱动式冲击试验装置起始状体为碟簧12处于自由状体，固连销4拨出，释放气缸6活塞杆收缩，并利用插销21连接活塞杆钓饵22和长杆钓饵20；拉伸气缸1气动，收缩活塞杆，并拉动活塞杆钓饵22、长杆钓饵20以及拉伸长杆16运动，因为套筒11与拉伸长杆16固定连接，因此，碟簧12在导杆15的导向作用下被压缩；通过力传感器8检测力值变化情况，直到满足预载要求；启动释放气缸6，其活塞杆伸出，使用固连销4连接释放气缸6的活塞杆及插销21；在试验件及监控系统安装完成后，释放气缸6快速反向，其活塞杆快速收缩，带动插销21拔出，活塞杆钓饵22与长杆钓饵20脱开，碟簧12推动套筒11、拉伸长杆16及配重块13逐渐加速，并按要求冲击试验件，完成试验。当出现配重块13运动超限时，长杆钓饵20的右端面与工装支撑筒10左端面相撞，实现限位作用。当上述限位失效时，套筒11的限位环17与工装支撑筒10内部的台阶碰撞实现限位。碟簧12的特性参数、配重块13的参数、撞击面的形状均可根据工况选择，以满足不同试验要求。

Claims (8)

1.一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：该试验装置包括拉伸气缸(1)、试验支架(3)、释放气缸(6)以及工装支撑筒(10)，其中，试验支架(3)一侧安装有拉伸气缸(1)，另一侧通过力传感器(8)、力传感器转接板(9)与工装支撑筒(10)固定连接，拉伸长杆(16)左端与长杆钓饵(20)固定连接，其右端穿过试验支架(3)上的长杆导孔(19)以及力传感器(8)、力传感器转接板(9)和工装支撑筒(10)开有的通孔，并与配重块(13)固定连接，拉伸长杆(16)与位于工装支撑筒(10)中的套筒(11)固定，并通过套筒(11)将位于工装支撑筒(10)中对拉伸长杆(16)起导向作用的导杆(15)，以及导杆(15)与套筒(11)之间的碟簧(12)压紧在工装支撑筒(10)中；拉伸长杆(16)左端的长杆钓饵(20)通过可向上插拨的插销(21)与拉伸气缸(1)伸入试验支架(3)内的活塞杆上安装的活塞杆钓饵(22)连接；在试验支架(3)上端安装有释放气缸(6)，且释放气缸(6)的活塞杆下端通过固连销(4)与插销(21)连接。
2.根据权利要求1所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的活塞杆钓饵(22)右端具有水平方向的且相互平行的两个平板凸起结构，并在这两个平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔；所述的长杆钓饵(20)左端为水平方向的平板凸起结构，并在该平板凸起结构的竖直方向上开有圆孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的长杆钓饵(20)为阶梯结构，其右端阶梯棱由力传感器转接板(9)与工装支撑筒(10)的连接面所限位。
4.根据权利要求1所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的套筒(11)左端外壁固定有限位环(17)，其与工装支撑筒(10)右端内壁上的凸棱相匹配，实现对套筒(11)的限位。
5.根据权利要求1所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的试验支架(3)为方形壳体结构，在其一侧开有支架侧孔(23)，另一侧开有长杆导孔(19)，拉伸气缸(1)通过若干个施力螺栓(2)固定在开有支架侧孔(23)侧面的试验支架(3)上，使拉伸气缸(1)的活塞杆通过支架侧孔(23)伸入试验支架(3)中。
6.根据权利要求1所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的试验支架(3)、力传感器(8)、力传感器转接板(9)及工装支撑筒(10)相邻部件之间是通过螺纹连接或焊接或胶接连接。
7.根据权利要求1所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的释放气缸(6)通过若干个连接螺栓(5)固定在试验支架(3)上端，且释放气缸(6)的活塞杆通过支架顶孔(7)伸入试验支架(3)内。
8.根据权利要求2所述的一种碟簧驱动式冲击试验装置，其特征在于：所述的插销(21)下端为阶梯圆柱棒结构，其插入活塞杆钓饵(22)与长杆钓饵(20)的平板凸起结构的圆孔，将活塞杆钓饵(22)与长杆钓饵(20)锁定连接。
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