CN105675241A - 机械冲击试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械冲击试验设备，包括：底座、导柱、驱动装置、冲击锤、垫板、横梁，冲击锤套设于导柱并悬挂于横梁上，垫板设于底座上表面而位于冲击锤下方，样品置于垫板上，驱动装置可驱动冲击锤在导柱上提升或者下降，还包括加速度传感器、数据采集卡及计算机，冲击锤包括主体结构和可脱离地连接于主体结构下方的锤头，加速度传感器设于锤头下表面的凹槽内，且锤头下表面还设有用于盖住加速度传感器的盖板，数据采集卡将加速度传感器所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给计算机，软件平台对采集数据进行显示。本发明公开了一种能够准确获取测试过程中的冲击压力、提高测试准确度的多功能机械冲击试验设备。

Description

机械冲击试验设备

技术领域

本发明涉及机械冲击技术领域，尤其涉及一种能够准确获取测试过程中的冲击压力、提高测试准确度的多功能机械冲击试验设备。

背景技术

机械冲击试验试验目的是确定在正常和极限温度下，当产品受到一系列冲击时，各性能是否失效。

冲击试验的技术指标包括：峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量(半正弦波、后峰锯齿波、梯形波)和波形选择。冲击次数无特别要求外每个面冲击3次共18次。

许多产品在使用、装卸、运输过程中都会受到冲击。冲击的量值变化很大并具有复杂的性质。因此冲击和碰撞可靠性测试适用于确定机械的薄弱环节，考核产品结构的完整性。

机械冲击试验的技术指标包括：峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量(半正弦波)、每方向碰撞次数。

注意冲击和碰撞的方向应是6个面，而不是X、Y、Z三方向。在环境试验中，振动、冲击和碰撞是有共通点的：这三种试验都是可以作为对产品本身机构强度的一种有效检验手段。但是振动试验讲究持续性，疲劳性。像产品在运输过程或者一些发动机上的元件在运行时都是一个长期的过程。冲击试验是瞬间性的，破坏性的。理论上跌落试验也算是冲击的一种，一般冲击试验机是将物品固定在平台上，然后将平台上升，利用重力加速度冲击，冲击波形有半正弦波、梯形波、三角波。碰撞试验可以看做重复性的冲击累加。但是碰撞试验一般是利用物体动能来测试的，碰撞试验有平面的，也有斜面的。

目前现有技术的机械冲击试验设备均是功能比较单一，单次冲击的实验设备，则不具备高频振荡冲击功能，而且在冲击试验过程中，且不能获取更详细的试验过程中的各种参数。

因此，亟需一种能够准确获取测试过程中的冲击压力、提高测试准确度的多功能机械冲击试验设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够准确获取测试过程中的冲击压力、提高测试准确度的多功能机械冲击试验设备。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种多功能机械冲击试验设备，包括：底座、导柱、驱动装置、冲击锤、垫板，所述底座水平设置且所述导柱固定直立于所述底座上，且所述导柱上端还设有横梁，所述冲击锤套设于所述导柱并悬挂于所述横梁上，所述垫板设于所述底座上表面而位于所述冲击锤下方，样品置于所述垫板上，所述驱动装置可驱动所述冲击锤在所述导柱上提升或者下降，还包括加速度传感器、数据采集卡及计算机，所述冲击锤包括主体结构和可脱离地连接于所述主体结构下方的锤头，所述锤头下表面中央处向内凹陷形成圆柱形凹槽，所述加速度传感器设于所述凹槽内，且所述锤头下表面还设有用于盖住所述加速度传感器的盖板，当所述冲击锤向所述样品冲击时，所述锤头所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器上，且所述加速度传感器与所述数据采集卡电性连接，所述数据采集卡将所述加速度传感器所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给所述计算机，所述计算机安装有与所述数据采集卡配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示。还包括用于控制所述驱动装置的控制器，所述控制器与所述驱动装置电性连接，且还与所述计算机连接。

所述驱动装置包括液压泵、高压油管及液压缸，所述液压泵通过所述高压油管与所述液压缸连接。

所述冲击锤包括呈倒梯形状的所述主体结构和可脱离地连接于所述主体结构下方的圆柱形的所述锤头，且所述锤头与所述主体结构通过螺纹连接成一体。

所述导柱上方还设有上盖板，所述上盖板与所述主体结构之间的空间还设有弹簧，所述弹簧一端与所述上盖板固定连接，所述弹簧另一端与所述主体结构的上表面可脱离地连接。

还包括若干带螺柱的连接钩，所述带螺柱的连接钩一端为螺柱，另一端为钩结构，所述主体结构上表面设有若干呈圆周均匀布置的螺纹孔，所述螺柱与所述螺纹孔螺纹配合连接，且所述钩结构则钩住所述弹簧的下端。

所述垫板呈矩形状且承载于所述底座上，且四个顶角处设置有用于防止所述垫板偏移的固定螺栓。

所述锤头下表面中央处及周边均向内凹陷形成若干圆柱形凹槽，每个所述凹槽均设有所述加速度传感器，且所述锤头下表面还设有用于盖住所述加速度传感器的盖板，当所述冲击锤向样品冲击时，所述锤头所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器上。

所述底座上还设有用于检测所述冲击锤水平高度的光电传感器，所述光电传感器与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述光电传感器所反馈的信号控制所述冲击锤的高度。

与现有技术相比，本发明机械冲击试验设备中，所述锤头下表面中央处向内凹陷形成圆柱形凹槽，所述加速度传感器设于所述凹槽内，且所述锤头下表面还设有用于盖住所述加速度传感器的盖板，当所述冲击锤向样品冲击时，所述锤头所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器上，且所述加速度传感器与所述数据采集卡电性连接，所述数据采集卡将所述加速度传感器所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给所述计算机，所述计算机安装有与所述数据采集卡配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示。由于所述盖板可盖住所述加速度传感器，因此能够对所述加速度传感器进行保护，且能够很好地传递样品对所述垫板的反作用力。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明机械冲击试验设备的一个实施例的示意图。

图2为如图1所示的机械冲击试验设备的电路原理模块图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1所示的实施例中，本发明提供实施例提供的多功能机械冲击试验设备100，包括：底座1、导柱2、驱动装置3、冲击锤4、垫板5，所述底座1水平设置且所述导柱2固定直立于所述底座1上，且所述导柱2上端还设有横梁6，所述横梁6的高度是可以根据试验需要调整的，所述冲击锤4套设于所述导柱2并悬挂于所述横梁6上，所述垫板5设于所述底座1上表面而位于所述冲击锤4下方，样品(图中未示)置于所述垫板5上，所述驱动装置3可驱动所述冲击锤4在所述导柱2上提升或者下降，还包括加速度传感器7、数据采集卡8及计算机9，所述冲击锤4包括主体结构4a和可脱离地连接于所述主体结构4a下方的锤头4b，所述锤头4b下表面中央处向内凹陷形成圆柱形凹槽，所述加速度传感器7设于所述凹槽内，且所述锤头4b下表面还设有用于盖住所述加速度传感器7的盖板10，当所述冲击锤4向所述样品冲击时，所述锤头4b所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器7上，且所述加速度传感器7与所述数据采集卡8电性连接，所述数据采集卡8将所述加速度传感器7所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给所述计算机9，所述计算机9安装有与所述数据采集卡8配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示。

一个实施例中，还包括用于控制所述驱动装置3的控制器11，所述控制器11与所述驱动装置3电性连接，且还与所述计算机9连接。所述计算机9向所述控制器11发出操作指令，所述控制器11根据所述计算机9的操作指令解释成相应的时序信号以控制所述液压泵31工作。

一个实施例中，所述驱动装置3包括液压泵31、高压油管32及液压缸33，所述液压泵31通过所述高压油管32与所述液压缸33连接。

一个实施例中，所述冲击锤4包括呈倒梯形状的所述主体结构4a和可脱离地连接于所述主体结构4a下方的圆柱形的所述锤头4b，且所述锤头4b与所述主体结构4a通过螺纹连接成一体。所述主体结构4a的下部凸设有一圆柱形凸台，该凸台外壁设有外螺纹，而所述锤头4b的上部则向内凹陷形成圆柱形且设有内螺纹的凹槽，通过该外螺纹与该内螺纹的配合，使得所述锤头4b紧紧地与所述主体结构4a配合在一起。

一个实施例中，所述导柱2上方还设有上盖板12，所述上盖板12与所述主体结构4a之间的空间还设有弹簧13，所述弹簧13一端与所述上盖板12固定连接，所述弹簧13另一端与所述主体结构4a的上表面可脱离地连接。本实施例中，所述弹簧13是应用于人工高频冲击测试，所述冲击锤4的振动频率是由所述弹簧13本身固有频率决定，而需要注意的是，在测试过程中，不允许将所述弹簧13的拉升范围超出其弹性形变范围。

一个实施例中，还包括四个带螺柱的连接钩14，所述带螺柱的连接钩14一端为螺柱，另一端为钩结构，所述主体结构4a上表面设有四个呈圆周均匀布置的螺纹孔，螺纹孔围城的圆形与所述弹簧13的截面直径相近，所述螺柱与所述螺纹孔螺纹配合连接，且所述钩结构则钩住所述弹簧13的下端。该钩结构与所述弹簧13之间必须牢固连接，防止在所述弹簧13振动过程中，脱落。

一个实施例中，所述垫板5呈矩形状且承载于所述底座1上，且四个顶角处设置有用于防止所述垫板5偏移的固定螺栓51。

一个实施例中，所述锤头4b下表面中央处及周边均向内凹陷形成若干圆柱形凹槽，每个所述凹槽均设有所述加速度传感器7，且所述锤头4b下表面还设有用于盖住所述加速度传感器7的盖板10，当所述冲击锤4向样品冲击时，所述锤头4b所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器7上。通过设置多个所述加速度传感器7对所述冲击锤5的加速度进行测试，并均通过所述软件平台进行分析核和显示，通过软件手段获取更加准确的测试数据。一个实施例中，所述锤头4b末端与所述盖板10均设有可相互旋合的螺纹部，所述盖板10与所述锤头4b末端螺纹旋紧配合。

一个实施例中，所述底座1上还设有用于检测所述冲击锤4水平高度的光电传感器20，所述光电传感器20与所述控制器11电性连接，所述控制器11根据所述光电传感器20所反馈的信号控制所述冲击锤4的高度。

以下详细说明本发明机械冲击试验设备100，本发明可以有两种测试模式：

测试模式一：所述上盖板12与所述主体结构4a没有设置弹簧13，启动本发明，通过所述软件平台输入控制命令，所述控制器11接收并根据该控制命令控制所述液压缸33提升所述冲击锤4，此时，所述光电传感器20对所述冲击锤4的高度信息反馈给所述控制器11，所述控制器11根据所述光电传感器20的反馈信号对所述冲击锤4的高度进行精确控制，待所述冲击锤4定在预设的高度之后，还必须对所述冲击锤4与所述导柱2之间进行卡合固定，防止在试验开始前，所述冲击锤4突然跌落，造成不必要的损失，固定样品，确保样品固定好之后，取消所述冲击锤4与所述导柱2之间的卡合，释放所述液压缸33与所述冲击锤4之间的连接，让所述冲击锤4沿所述导柱2的轨迹自由落体运动，待所述锤头4b触到样品之后，开始做减速运动，此时所述加速度传感器7将检测到的加速度信号发送给所述数据采集卡8，所述数据采集卡8一般是以56KHZ采样率对加速度信号进行采样，并发送给所述计算机9，所述计算机9安装有与所述数据采集卡8配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示，所述软件平台具有采集、保存、回放、分析、导出功能。

测试模式二：所述上盖板12与所述主体结构4a设置所述弹簧13，将所述弹簧13的上端与所述上盖板12固定连接，下端通过带所述螺柱的连接钩14与所述主体结构4a连接，并防止所述弹簧13脱落，打开本发明的用电设备，通过所述软件平台输入控制命令，所述控制器11接收并根据该控制命令控制所述液压缸33提升所述冲击锤4，且将所述带螺柱的连接钩14一并提起，此时，所述光电传感器20对所述冲击锤4的高度信息反馈给所述控制器11，所述控制器11根据所述光电传感器20的反馈信号对所述冲击锤4的高度进行精确控制，待所述冲击锤4定在预设的高度之后，还必须对所述冲击锤4与所述导柱2之间进行卡合固定，防止在试验开始前，所述冲击锤4突然跌落，造成不必要的损失，固定样品，确保样品固定好之后，取消所述冲击锤4与所述导柱2之间的卡合，释放所述液压缸33与所述冲击锤4之间的连接，让所述冲击锤4沿所述导柱2的轨迹自由落体运动，待所述锤头4b触到样品之后，开始做减速运动，当所述弹簧13被拉伸到最大限度，所述冲击锤4速度减为0，所述弹簧13的弹性势能转换为向上运动的动能，由此动能和弹性势能之间转换，而形成所述冲击锤4的振动，在所述冲击锤4振动的过程中，所述加速度传感器7将检测到的加速度信号发送给所述数据采集卡8，所述数据采集卡8一般是以56KHZ采样率对加速度信号进行采样，并发送给所述计算机9，所述计算机9安装有与所述数据采集卡8配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示，所述软件平台具有采集、保存、回放、分析、导出功能。

结合图1和2，本发明机械冲击试验设备100，所述锤头4b下表面中央处向内凹陷形成圆柱形凹槽，所述加速度传感器7设于所述凹槽内，且所述锤头4b下表面还设有用于盖住所述加速度传感器7的盖板10，当所述冲击锤4向所述样品冲击时，所述锤头4b所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器7上，且所述加速度传感器7与所述数据采集卡8电性连接，所述数据采集卡8将所述加速度传感器7所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给所述计算机9，所述计算机9安装有与所述数据采集卡8配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示。由于所述盖板10可盖住所述加速度传感器7，因此能够对所述加速度传感器7进行保护，且能够很好地传递样品对所述垫板5的反作用力。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种机械冲击试验设备，包括：底座、导柱、驱动装置、冲击锤、垫板，所述底座水平设置且所述导柱固定直立于所述底座上，且所述导柱上端还设有横梁，所述冲击锤套设于所述导柱并悬挂于所述横梁上，所述垫板设于所述底座上表面而位于所述冲击锤下方，样品置于所述垫板上，其特征在于，所述驱动装置可驱动所述冲击锤在所述导柱上提升或者下降，还包括加速度传感器、数据采集卡及计算机，所述冲击锤包括主体结构和可脱离地连接于所述主体结构下方的锤头，所述锤头下表面中央处向内凹陷形成圆柱形凹槽，所述加速度传感器设于所述凹槽内，且所述锤头下表面还设有用于盖住所述加速度传感器的盖板，当所述冲击锤向样品冲击时，所述锤头所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器上，且所述加速度传感器与所述数据采集卡电性连接，所述数据采集卡将所述加速度传感器所检测到的加速度电信号进行采集，并将采集数据传递给所述计算机，所述计算机安装有与所述数据采集卡配套使用的软件平台并可对采集数据进行显示。

2.如权利要求1所述的机械冲击试验设备，其特征在于，还包括用于控制所述驱动装置的控制器，所述控制器与所述驱动装置电性连接，且还与所述计算机连接。

3.如权利要求2所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述驱动装置包括液压泵、高压油管及液压缸，所述液压泵通过所述高压油管与所述液压缸连接。

4.如权利要求1所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述冲击锤包括呈倒梯形状的所述主体结构和可脱离地连接于所述主体结构下方的圆柱形的所述锤头，且所述锤头与所述主体结构通过螺纹连接成一体。

5.如权利要求4所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述导柱上方还设有上盖板，所述上盖板与所述主体结构之间的空间还设有弹簧，所述弹簧一端与所述上盖板固定连接，所述弹簧另一端与所述主体结构的上表面可脱离地连接。

6.如权利要求5所述的机械冲击试验设备，其特征在于，还包括若干带螺柱的连接钩，所述带螺柱的连接钩一端为螺柱，另一端为钩结构，所述主体结构上表面设有若干呈圆周均匀布置的螺纹孔，所述螺柱与所述螺纹孔螺纹配合连接，且所述钩结构则钩住所述弹簧的下端。

7.如权利要求1-6任一项所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述垫板呈矩形状且承载于所述底座上，且四个顶角处设置有用于防止所述垫板偏移的固定螺栓。

8.如权利要求1-6任一项所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述锤头下表面中央处及周边均向内凹陷形成若干圆柱形凹槽，每个所述凹槽均设有所述加速度传感器，且所述锤头下表面还设有用于盖住所述加速度传感器的盖板，当所述冲击锤向样品冲击时，所述锤头所受到的加速度反方向作用于所述加速度传感器上。

9.如权利要求1-6任一项所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述锤头末端与所述盖板均设有可相互旋合的螺纹部，所述盖板与所述锤头末端螺纹旋紧配合。

10.如权利要求2所述的机械冲击试验设备，其特征在于，所述底座上还设有用于检测所述冲击锤水平高度的光电传感器，所述光电传感器与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述光电传感器所反馈的信号控制所述冲击锤的高度。