CN105352702A - 一种自坠落冲击装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自坠落冲击装置，属于冲击检测技术领域。其包括支撑固定单元、提升单元、吊篮单元、锤头单元以及自卸扣吊钩，支撑固定单元包括地梁、竖梁以及顶梁，提升单元整体设置在顶梁中间处，其包括电动葫芦和拉绳位移传感器，电动葫芦的吊钩上设置有自卸扣吊钩，吊篮单元包括吊篮本体、横杆、导向轮以及锚杆，吊篮本体底部为一平板，锤头单元包括锤头、冲击力传感器以及螺纹杆，锤头单元的螺纹杆与吊篮本体底部的平板可拆卸连接。本发明冲击装置使用方便、灵活，零部件的更换维修简易，冲击精度高。

Description

一种自坠落冲击装置

技术领域

本发明属于冲击装置领域，更具体地，涉及一种自坠落冲击装置。

背景技术

冲击测试装置是一种被广泛使用的工程设备，可用于测量被测试对象的抗冲击性能。常见的冲击装置根据工程需要可设计成多种多样，可以是自由落体式、摆锤冲击式等等。

对于测量大型构件抗冲击性能自由落体式冲击装置而言，湖南大学在该领域内做了较多开发工作，其花费百万元开发的冲击测试装置能对大型的构件进行抗冲击测试，但是该装置存在如下缺点：(1)结构规模很大，装置本身造价非常高，冲击高度达到15米以上，每次运行的成本很高，而且容易损坏，不便于维修。(2)由于冲击高度过高，冲击装置轨道不稳定，冲击点不固定，无法达到小构件冲击所需要的精度。(3)其冲击重量固定，若要更换冲击重量，过程比较繁琐，使用非常不方便。

因此，有必要开发一种新型的、使用方便、冲击精度高的冲击装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自坠落冲击装置，其目的在于，设计吊篮单元，方便配重，锤头单元与吊篮单元可拆卸连接，方便灵活更换锤头，在提升单元上设置有拉绳位移传感器，可精确测量冲击高度，以上的设计综合作用，使得本发明装置使用方便、冲击精度高、更换维修方便。

为实现上述目的，本发明提供了一种自坠落冲击装置，其特征在于，其包括支撑固定单元、提升单元、吊篮单元、锤头单元以及自卸扣吊钩，其中，

所述支撑固定单元包括地梁、竖梁以及顶梁，所述地梁固定在地面上，所述竖梁垂直固定在所述地梁上，所述顶梁垂直固定在所述竖梁上，

所述提升单元整体设置在所述顶梁中间处，其包括电动葫芦和拉绳位移传感器，所述电动葫芦的吊钩上设置有自卸扣吊钩，

所述吊篮单元包括吊篮本体、横杆、导向轮以及锚杆，横杆设置在吊篮本体上以用于供所述自卸扣吊钩钩挂，导向轮设置在所述吊篮本体的两侧，所述锚杆设置在所述吊篮本体底部的平板上，

所述锤头单元包括锤头、与锤头连接的冲击力传感器以及与所述冲击力传感器连接的螺纹杆，所述锤头单元的螺纹杆与所述吊篮本体底部的平板可拆卸连接。

以上发明构思中，支撑固定单元用于对吊篮单元、提升单元等悬挂支撑，提升单元上配置了拉绳位移传感器，能精确方便的获知冲击高度，吊篮单元上设置了锚杆，可灵活方便的配重，吊篮两侧设置了导向轮，可限定吊篮下落不发生偏移，锤头单元上设置有冲击力传感器，能精确测量被检测对象受力大小，锤头单元上设置有螺纹杆，可与吊篮单元可拆卸连接，方便灵活更换锤头。

进一步的，所述竖梁内侧设置有光滑的导杆，所述导向轮与该导杆滑动连接。

进一步的，所述锚杆上加工有螺纹，以便在加载配重后通过在锚杆上旋紧螺母将配重固定。

进一步的，所述地梁具有平行设置的两根，所述竖梁也具有相互平行设置的两根，两根竖梁分别垂直固定在两根地梁上，所述顶梁的两端对应固定在两个竖梁的顶端，所述顶梁同时与所述地梁和所述竖梁垂直。

进一步的，所述竖梁内侧上设置有标示高度的刻度，所述竖梁外侧且加工圆形通孔，以用于观察或者是外接速度测量装置。

进一步的，所述地梁的内侧上设置有用于与地面相固定的支脚，该支脚上开设有用于供紧固件穿过的槽孔，所述支脚具有四个，四个支脚相对设置。

进一步的，两根所述地梁的内侧处均设置有橡胶垫，所述橡胶垫具有两块，两块橡胶垫相对设置，以用于供吊篮放置其上。

进一步的，所述锚杆具有两根，两根锚杆关于锤头单元对称。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

1、本发明装置，设置拉绳式位移传感器来测量吊篮本体提升高度，吊篮上设置有锚杆，在锚杆上套接或者取下配重，即可方便灵活的改变冲击力量，导向轮可实现冲击行程不发生偏移，冲击力传感器能精确测量冲击力大小，螺纹杆和吊篮本体底部的螺纹孔使得锤头的更换方便自如，以上各处的设计巧妙结合在一起，使得本发明冲击装置使用方便、更换维修方便、冲击精度高。

2、竖梁外侧的通孔可以用于很方便的外接观测设备从而避免另外架设观测设备的麻烦。

3、本发明装置整体小巧，结构简单，易于制造维修。

附图说明

图1是本发明实施例中自坠落冲击装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中自坠落冲击装置的吊篮本体的结构示意图；

图3是本发明实施例中锤头单元的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-支撑固定单元11-地梁12-竖梁13-顶梁

2-提升单元21-电动葫芦22-拉绳位移传感器

3-吊篮单元31-吊篮本体32-横杆33-导向轮

34-锚杆

4-锤头单元41-锤头42-冲击力传感器43-螺纹杆

5-自卸扣吊钩

6-橡胶垫

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例中自坠落冲击装置的整体结构示意图，由图可知其包括1、提升单元2、吊篮单元3、锤头单元4、自卸扣吊钩5以及橡胶垫6。其中，支撑固定单元整体呈门式刚架。下面一一讲述各个部件的主要构成、作用、选择标准、相互连接关系。

支撑固定单元1包括地梁11、竖梁12以及顶梁13，所述地梁11固定在地面上，是底部支撑和稳定构件。在本发明的一个实施例中，为了和各种检测机构的地面固定沟相连接，在每一根地梁11内侧上焊接了两个譬如长250mm的支脚用来和地面螺栓连接，从而固定整个支撑固定单元。竖梁12垂直固定在所述地梁11上，顶梁13垂直固定在所述竖梁12上。

竖梁譬如为两根长4m的工字钢，竖梁12作为结构的主要承重构件。在本发明的一个实施例中，竖梁本身做了一些特殊的处理，在竖梁12内侧的一面上绘制了刻度，譬如以1cm为一小格，其作用是方便测量冲击装置的提升高度。同时，竖梁12靠近内部一侧的中间焊接有一根直径1cm的圆形无螺纹钢筋作为吊篮本体的冲击轨道，也即为导轨，设置这样的导轨同时能对重物起保护作用，坠落时防止重物翻滚。竖梁12靠外面的一侧上譬如每隔20cm由钻一个譬如1cm直径的圆孔用来外接观测设备，外接观测设备譬如为测量冲击速度或者冲击加速度的传感器。

顶梁13譬如亦为工字钢结构，作为挂载钢丝绳电动葫芦21以及承重的构件，与下部竖梁采用了牛腿进行连接，连接方式为螺栓连接以方便结构的安装或者更换。

提升单元2整体设置在所述顶梁13中间处，其中，电动葫芦21吨位可为0.5T、1T、2T、3T、5T、10T、16T或者20T，它的标配钢丝绳米数可为6M、9M、12M、18M、24M或者30M。电动葫芦可分为单速型或者双速型。下面为钢丝绳电动葫芦的运行速度：

0.5T-5T10T16T-20T

单速：8M/MIN单速：7M/MIN单速：3.5M/MIN

双速：8M/MIM，0.8M/MIN，双速：7M/MIN，0.7M/MIN双速：3.5M/MIN，0.35M/MIN

作为通用常识，钢丝绳电动葫芦的组成部分有：电机、传动机构、卷筒和钢丝绳。以电机和卷筒相互位置不同，钢丝绳电动葫芦大致可分为四种类型：

(1)电机轴线垂直于卷筒轴线的电动葫芦采用蜗轮传动装置,宽度方面尺寸大，结构笨重，机械效率低，加工较困难。已没有厂家生产这种结构型式的产品了。

(2)电动机轴线平行于卷筒轴线的电动葫芦，其优点为高度与长度尺寸小。其缺点为宽度尺寸大,分组性,制造与装配复杂。轨道转弯半径大。

(3)电机装在卷筒里面的电动葫芦，其优点为长度尺寸小，结构紧凑。其主要缺点为电机散热条件差，分组性差，检查、安装、维护电机不便，供电装置复杂。

(4)电机装在卷筒外面的电动葫芦，其优点为为分组性好、通用化程度高、改变起升高度容易、安装检修方便。其缺点为长度尺寸大。

以上四种类型的钢丝绳电动葫芦均可应用在本发明装置中，可以根据实际工程需要，选择合适的钢丝绳电葫芦来作为提升装置。

拉绳位移传感器22安装在电动葫芦21上，拉绳位移传感器是直线位移传感器在结构上的精巧构成，拉绳位移传感器22充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，是一款安装尺寸小、结构紧凑、测量行程大、精度高的传感器，行程从几百毫米至十几米不等。操作上，拉绳式位移传感器22安装在固定位置上，拉绳缚在移动物体上。拉绳直线运动和移动物体运动轴线对准。运动发生时，拉绳伸展或者收缩。一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。用户可以根据需要选择量程合适的传感器。

电动葫芦的吊钩上设置有自卸扣吊钩5，自动卸扣的吊钩5可称重1T以上，根据需要选择。自动卸扣的吊钩5的工作原理较为简单，手动拉动栓绳，钩子自动打开，重物坠落。自动卸扣吊钩5下部挂载可以自由添加配重的吊篮本体31。

图2是本发明实施例中自坠落冲击装置的吊篮本体的结构示意图，由图可知，吊篮单元3包括吊篮本体31、横杆32、导向轮33以及锚杆34，横杆32设置在吊篮本体31上以用于供所述自卸扣吊钩5钩挂，导向轮33设置在所述吊篮本体31的两侧，所述锚杆34设置在所述吊篮本体31底部的平板上。吊篮本体31底部的平板上还开设有螺纹孔，用于通过该螺纹孔安装锤头单元4。

具体的，吊篮本体为钢制，吊篮本体两侧安装的导向轮33与设置在竖梁内侧的钢筋导轨滑动连接，用于稳定冲击点和冲击轨道，可沿上下两个方向滚动。在实际工程中，导向轮的位置是安装在钢制吊篮两侧的加粗栏杆上以保证冲击轨道稳定性。

保证冲击稳定后，通过更改配重可以保证冲击力的可变性，通过将中央留有孔洞的特制的配重(根据需要分为20kg、50kg、100kg三种，平面基本一致)穿过锚杆34放入钢制吊篮中，来改变冲击力。为了防止碰撞时配重跳动发生二次冲击，锚杆34上加工有螺纹，这样可以在配重放置完毕后加一个栓上螺帽固定，这样螺杆不仅可以限制配重的平面移动，竖向移动亦可以完全限制。所有配重都在特定位置留有孔洞以保证能穿过锚杆34。锚杆34的相对位置和高度。所述锚杆34具有两根，两根锚杆34关于锤头单元4对称，这样的设置保证了配重的均匀性。

实际工程中，为了保证吊起钢制吊篮本体时的安全，在钢制吊篮上端焊接了两个吊环，中间穿过一根譬如3cm直径的实心钢筋制成的横杆32。横杆32末端譬如2cm的位置一端截面直接放大为5cm，另一端加工出螺纹采用螺栓固定。首先，在横杆32中间处确定挂钩吊起点，后在吊起点两边焊接譬如8mm厚的圆环以限制挂钩位移，最后将横杆32具有螺纹的一端穿插进圆环内，当横杆32穿插到位后，旋紧螺母即可将横杆和圆环固定好。

由于冲击力可以通过添加配重而改变，所以冲击力的测量也要实时进行。同时为了更真实模拟单点冲击时的情况，设计了一个安装有冲击力传感器的冲击锤头来实时测量冲击力。

图3是本发明实施例中锤头单元的结构示意图，由图可知，本发明的锤头单元4包括锤头41、与锤头连接的冲击力传感器42以及与所述冲击力传感器42连接的螺纹杆43，所述锤头单元4的螺纹杆与所述吊篮本体31底部的平板可拆卸连接。冲击力传感器和上下的连接是通过冲击力传感器上下各三个螺栓孔连接而成的，用小的高强的内六角螺栓连接锤头和螺杆，用内六角螺栓的原因是方便拆卸。锤头和螺杆连接面都在相应位置钻有螺栓孔。

为了模拟不同状态下的冲击，锤头是可更换的，可以根据需要更换为平面方形冲击锤头、平面圆形冲击锤头、锥形冲击锤头，同时还可以根据需要设置不同冲击面积的锤头。钢制吊篮本体底板上的螺纹孔和锤头单元的螺纹杆保障了锤头单元4安装的便利性、可靠性和可更换性。

为了预防发生混凝土梁断裂时出现的钢制吊篮本体冲击地面发生损坏，地面上设置了两个譬如230×160×400的橡胶缓冲垫来保证安全，同时在装置休息时，钢制吊篮卸下冲击锤头，放在缓冲垫上，保证干燥，避免接触地面发生锈蚀。

总体来说，本发明装置的用可更换的锤头和可更换的配重来模拟不同模式下的冲击，具有突出的优点：锤头添加冲击力传感器实时监测冲击力的瞬时大小；采用拉绳式位移传感器来控制吊篮提升高度，同时钢柱上采用刻度以保证传感器失效时装置的正常使用；用螺栓加锚杆来限制配重位移，防止二次冲击造成实验结果的误差；钢柱上固定距离打通孔使得外接设备非常方便；使用机械式的自卸扣吊钩替代电磁式来实现可控制的坠落，机械式自卸扣吊钩其灵敏度满足要求，同时它的可靠度也比电磁式吊钩稳定、安全，同时价格也更为低廉；设置限位橡胶缓冲垫蓝保证装置的安全，同时也保证了吊篮日常状态下的清洁安全存放。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自坠落冲击装置，其特征在于，其包括支撑固定单元(1)、提升单元(2)、吊篮单元(3)、锤头单元(4)以及自卸扣吊钩(5)，其中，

所述支撑固定单元(1)包括地梁(11)、竖梁(12)以及顶梁(13)，所述地梁(11)固定在地面上，所述竖梁(12)垂直固定在所述地梁(11)上，所述顶梁(13)垂直固定在所述竖梁(12)上，

所述提升单元(2)整体设置在所述顶梁(13)中间处，其包括电动葫芦(21)和拉绳位移传感器(22)，所述电动葫芦的吊钩上设置有自卸扣吊钩(5)，

所述吊篮单元(3)包括吊篮本体(31)、横杆(32)、导向轮(33)以及锚杆(34)，横杆(32)设置在吊篮本体(31)上以用于供所述自卸扣吊钩(5)钩挂，导向轮(33)设置在所述吊篮本体(31)的两侧，所述锚杆(34)设置在所述吊篮本体(31)底部的平板上，

所述锤头单元(4)包括锤头(41)、与锤头连接的冲击力传感器(42)以及与所述冲击力传感器(42)连接的螺纹杆(43)，所述锤头单元(4)的螺纹杆与所述吊篮本体(31)底部的平板可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述竖梁(12)内侧设置有光滑的导杆(14)，所述导向轮(33)与该导杆(14)滑动连接。

3.如权利要求1或2所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述锚杆(34)上加工有螺纹，以便在加载配重后通过在锚杆(34)上旋紧螺母将配重固定。

4.如权利要求3所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述地梁(11)具有平行设置的两根，所述竖梁(12)也具有相互平行设置的两根，两根竖梁(12)分别垂直固定在两根地梁(11)上，所述顶梁(13)的两端对应固定在两个竖梁(12)的顶端，所述顶梁(13)同时与所述地梁(11)和所述竖梁(12)垂直。

5.如权利要求1或4所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述竖梁(12)内侧上设置有标示高度的刻度，

所述竖梁(12)外侧且加工圆形通孔，以用于观察或者是外接速度测量装置。

6.如权利要求5所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述地梁(11)的内侧上设置有用于与地面相固定的支脚(14)，该支脚(14)上开设有用于供紧固件穿过的槽孔，所述支脚具有四个，四个支脚(14)相对设置。

7.如权利要求6所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，两根所述地梁(11)的内侧处均设置有橡胶垫(6)，所述橡胶垫(6)具有两块，两块橡胶垫相对设置，以用于供吊篮放置其上。

8.如权利要求1所述的一种自坠落冲击装置，其特征在于，所述锚杆(34)具有两根，两根锚杆(34)关于锤头单元(4)对称。