CN104634674A - 一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机，通过对阻尼可调装置的结构设计，调节两摆杆之间的阻尼系数，从而调节下摆杆跳起的高度和摆锤冲击试板时的冲击载荷；通过对上下摆杆的设计，实现下摆杆摆锤在冲击试板时处于自由状态的目的，从而实现试板的双向冲击与检测。在该阻尼可调式双摆杆冲击试验机正常使用时，可用连接装置将上下摆杆固定好，在下摆杆冲击试板时，上下摆杆处于自由状态，达到正常使用的目的。

Description

一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机

技术领域

本发明设计一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机，具体地说是涉及一种通过调节两摆杆之间的阻尼系数调节冲击载荷的大小，用来测量试板表面双向瞬态冲击力的双摆杆冲击试验机。

背景技术

阻尼可调式双摆杆冲击试验机是针对在瞬间载荷作用下，试板表面的双向性能测试而专门研制开发的新设备。该装置的主要作用是测量试板在瞬态高速冲击作用下的抗破坏强度，通过调节阻尼系数实现不同作用力的冲击，从而有效判断试板是否合格，以及进行试板合格后的性能强化试验。

阻尼器承担着缓冲和减振的任务，阻尼力变大，下摆杆跳起的高度变小，从而产生较大的冲击载荷；阻尼力变小，下摆杆跳起的高度变大，缓和冲击，使产生的冲击载荷变小。将该装置的减振装置设计成阻尼可调结构，以实现不同的冲击载荷。

现有的单摆试验机，单自由度，不能对试板实现瞬时、双向的冲击试验；传统重锤下落试验机对其进行的冲击试验，只是将测试板以一定的角度倾斜于落锤的方向，但是这种试验方法虽然能够获得测试板在水平和垂直两个方向所吸收的能量值，但冲击作用时间却不是瞬时的。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机。为了克服现有技术中冲击试验的不足，本发明提供的阻尼可调式双摆杆冲击试验机，利用双摆杆结构实现了冲击角度的无级可调和瞬时双向性能测试，利用试验机的阻尼可调结构实现不同作用力的冲击试验。

本发明的技术方案是：一种阻尼可调式双摆杆摆锤式冲击试验机，主要包括主机机架、双摆杆系统、提升系统、制动系统、角度调节装置、阻尼可调装置、测量系统等；提升系统与制动系统通过摆轴相连，摆轴中间悬挂上摆杆，安装在主机机架上，实现双摆杆系统的提升和制动；双摆杆系统包括上下摆杆，上下摆杆铰接，下摆杆与摆锤相连；上下摆杆铰接处设有角度调节装置，其作用是保证两摆杆在下落过程中保持角度不发生变化，但在摆锤与试板接触瞬间使两摆杆处于自由状态；上下摆杆中间设有阻尼可调装置，通过调节不同的阻尼系数以实现摆杆系统不同作用力的冲击；测试系统安装在主机机架的底座上，采用高速传感器及高速数据采集装置，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。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的主机机架机身由钢管制作而成，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。主机机架上方安装提升制动系统，主机机架下方安装测试系统，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。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的双摆杆系统由高强度钢制作而成，通过摆轴与主机机架连接；双摆杆系统的上方为上摆杆，与摆轴连接；双摆杆系统的下方为下摆杆和摆锤，通过销轴与上摆杆连接；上下摆杆连接处装有角度调节装置，用于调节双摆杆之间的角度；下摆杆的下端与摆锤连接，用于冲击试板。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的角度调节装置由高强度钢制作而成，通过销轴与上下摆杆连接；角度调节装置是由旋转板，楔块、挡块、挡杆装置等组成，楔块和旋转板设有不同的角度，使双摆杆无级可调。角度调节装置还可以保证双摆杆下落过程中保持角度不变。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的阻尼可调装置由杆端关节轴承、螺杆、螺杆垫片、导向杆、弹簧、缸筒、支撑杆等组成，安装在双摆杆中间；杆端关节轴承安装在上摆杆的伸出杆的轴承槽内；螺杆与杆端关节轴承连接，通过旋转螺杆可以带动垫片压缩弹簧；导向杆固定在缸筒上，穿过螺杆垫片，防止螺杆垫片发生转动；支撑杆上端固定连接缸筒，下端与下摆杆铰接；从而调节阻尼可调装置的阻尼系数，可以调节碰撞时下摆杆跳起的高度，从而实现不同作用力的冲击。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的提升、制动系统由离合器、制动器、电机、减速机、摆轴、制动盘、轴承、轴承座等组成，安装在主机机架的顶端，实现了对双摆杆结构的提升和制动。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的测量系统安装在主机机架的底座上，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。

本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的试验方法是：1）阻尼大小的调节，首先通过旋转螺杆，螺杆上的可升降垫片压缩或释放缸筒内的弹簧；缸筒上安有导向杆，穿过垫片，防止垫片的转动；通过垫片压缩弹簧变形量的大小来实现不同的阻尼大小。2）调节好阻尼大小后，将试板固定在测力系统上；在双摆处于铅垂位置时，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，角度调节装置的旋转板通过挡杆打开，双摆杆瞬间处于自由状态；在双摆杆系统冲击试板回升到最高点时，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。

本发明阻尼可调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。增加了机构的自由度，提高了测量精度，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。通过阻尼可调装置既将下摆杆跳起的高度控制在一定的范围内，又实现了不同冲击载荷的冲击试验。并且设备操作简单、测量精确、可靠性高、安全稳定，便于维护，特别适应于对试板表面承受瞬态双向冲击载荷的试验。

附图说明

图1：本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机主视图

图2：本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机阻尼可调装置主视图

图3：本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机阻尼可调装置弹簧压缩主视图

图4：本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机右视图

图中：1-主机机架，2-上摆杆，3-下摆杆，4-摆锤，5-阻尼可调装置，6-角度调节装置，7-电机，8-减速机，9-离合器，10-轴承座，11 -摆轴，12-制动器，13-测量系统，14-试板，15-上摆杆伸出杆，16-关节轴承，17-导向杆，18-螺杆，19-螺杆垫片，20-缸筒，21-弹簧，22-支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1、2、3、4所示，阻尼可调式双摆杆冲击试验机，包括主机机架1，双摆杆系统2、3、4，阻尼可调装置5，角度调节装置6，提升、制动系统7、8、9、10、11、12，测量系统13；主机机架1和双摆杆系统2、3、4由摆轴15连接，通过轴承座10固定在主机机架上1；上摆杆2与下摆杆3连接处设有角度调节装置6；上摆杆2与下摆杆3的之间设有阻尼可调装置5；提升系统中的电机7与减速机8连接，减速机8与离合器9连接，离合器9与摆轴11连接；制动系统中的制动器12固定在主机机架1上，与摆轴11连接；测量系统13固定安装在主机机架1的底座上，测量系统13的上方固定安装试板14；阻尼可调装置5包括上摆杆伸出杆15，杆端关节轴承16、导向杆17、螺杆18、螺杆垫板19、缸筒20、弹簧21、支撑杆22；上摆杆伸出杆15固定在上摆杆2上；杆端关节轴承16安装在上摆杆伸出杆15的轴承孔内；导向杆17固定在缸筒20上，导向杆17穿过螺杆垫片19；螺杆18一端与杆端关节轴承16连接，一端与螺杆垫片19螺纹连接，转动螺杆18可实现螺杆垫片19的上下升降；弹簧21安装在缸筒20内；支撑杆22一端与缸筒20连接，一端与下摆杆3铰接。

如图1、2、3、4所示，本发明阻尼可调式双摆杆冲击试验机的试验方法是：1)：阻尼大小的调节，首先旋转螺杆17，螺杆17上的可升降螺杆垫片19压缩或释放缸筒20内的弹簧21；缸筒20上安有导向杆17，穿过螺杆垫片19，防止螺杆垫片19的转动；通过螺杆垫片19压缩弹簧21变形量的大小来实现不同的阻尼大小。

2)：阻尼可调式双摆杆冲击试验机在初始位置时，电机7带动减速机8、离合器9、摆轴11旋转，将双摆杆系统2、3、4提升到预置位置，制动器12制动；离合器9断开，制动器12释放，双摆杆系统2、3、4做自由落体运动；在摆锤4接触试板14时，上摆杆2和下摆杆3瞬间处于自由状态，摆锤4撞击测试板14；同时测试系统13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、3、4运动到最高点（即速度为零时），制动器12制动；试验人员可对试板14进行观察记录或更换；然后离合器吸和，电机7带动减速机8、离合器9、摆轴11旋转到初始位置。

Claims (5)

1.一种阻尼可调式双摆杆冲击试验机，其特征在于：由主机机架、双摆杆系统、提升系统、制动系统、角度调节装置、阻尼可调装置、测量系统等组成；在试验中，首先通过旋转螺杆，螺杆上的可升降垫片压缩或释放缸筒内的弹簧；缸筒上安有导向杆，穿过垫片，防止垫片的转动；通过螺杆垫片压缩弹簧变形量的大小来实现不同的阻尼，然后将双摆杆系统提升至预置的高度后，双摆杆系统自由下落，在下落过程中两摆杆保持角度不变，在冲击测试板瞬间下摆杆可自由反弹，实现瞬间、双向冲击，同时测量系统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，在双摆杆回升到最高点时（即速度为零点）制动器制动，后由提升系统将双摆杆送到初始位置。

2.根据权利要求1所述的阻尼可调式双摆杆冲击试验机，其特征是：上摆杆与下摆杆通过销轴连接，在撞击测试板之前两摆杆保持角度不变，冲击瞬间下摆杆可自由反弹。

3.根据权利要求1所述的阻尼可调式双摆杆冲击试验机，其特征是：双摆杆系统上安装阻尼可调装置，可以调节两摆杆之间的阻尼系数，从而调整摆锤冲击试板的冲击载荷。

4.根据权利要求1所述的阻尼可调式双摆杆冲击试验机，其特征是：阻尼可调装置包括离合器、制动器、电机、减速机、摆轴、制动盘、轴承、轴承座等组成；旋转螺杆，螺杆上的可升降螺杆垫片压缩或释放缸筒内的弹簧；缸筒上安有导向杆，穿过螺杆垫片，防止螺杆垫片的转动；通过螺杆垫片压缩弹簧变形量的大小来实现不同的阻尼大小。

5.根据权利要求1所述的阻尼可调式双摆杆冲击试验机的试验方法，其特征在于：通过旋转螺杆，螺杆上的可升降垫片压缩或释放缸筒内的弹簧；缸筒上安有导向杆，穿过垫片，防止垫片的转动；通过螺杆垫片压缩弹簧变形量的大小来实现不同的阻尼；电机带动减速机、离合器、摆轴旋转，将双摆杆系统提升到预置位置，制动器制动；离合器断开，制动器释放，双摆杆系统做自由落体运动；在摆锤接触试板时，上摆杆和下摆杆处于自由状态，摆锤撞击试板；同时测量系统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；在双摆杆系统运动到最高点（即速度为零时），制动器制动；然后离合器吸和，双摆杆系统旋转到初始位置。