CN105891019A - 一种自动球压冲击仪 - Google Patents

Abstract

一种自动球压冲击仪，包括底座支撑，还包括冲击系统和数据采集系统，所述的冲击系统包括冲击装置和防护罩，所述的防护罩内部设置有对称分布的固定板，所述的固定板上连接有升降轴A，所述的升降轴A的上端设置有大弹簧，所述的升降轴A连接试件冲击装置，所述的冲击装置包括重力块、连接块、球头固定块和冲击球头，所述的重力块的两端通过通孔与两侧的升降轴A连接；所述的连接块连接提升装置，所述的提升装置包括提升块、连接轴和小弹簧，所述的连接轴与连接块配合连接，所述的小弹簧设置在连接轴上，测试过程简单、智能，通过电气控制施加不同的作用力对试件进行测试，能够实现对多个不同点的冲击，满足不同试件的测试要求。

Description

一种自动球压冲击仪

技术领域

本发明涉及试验仪器技术领域，具体地说就是一种自动球压冲击仪。

背景技术

混凝土、玻璃、岩石和大理石等工程材料在服役过程中,往往会遭受环境介质的作用而使其耐久性降低，在环境介质作用下，材料的表面是受侵蚀的首要区域，所以材料表面的力学性能直接决定材料深层次的受损程度，研究材料表面的接触损伤及规律具有重要意义，为了探索工程材料受环境腐蚀后表面力学性能变化的检测方法，采用自动球压冲击仪，利用赫兹接触理论和损伤力学研究硬化阶段混凝土、玻璃和大理石等工程材料在腐蚀介质中的接触损伤机制、腐蚀介质对损伤的扩展过程、冲击荷载—时间曲线、冲击荷载—压痕尺寸曲线、冲压痕应力—应变关系以及试件表面裂纹产生、扩展路径，这对于评价工程材料表面动态硬度和恢复系数等力学性能变化尤为重要。

工程材料质量的优劣会直接影响到整体工程质量，且在环境介质的作用下工程质量是否能够满足正常使用，需要对其力学性能变化做出评定，对处于服役期间的工程材料表面进行检测，通过不同的冲击力和冲击点检测其抗冲击能力，综合评价得出一个合理的测试结果，这样才能严谨的评价所检测的工程材料试件是否能够满足实际的工作条件，但是目前工程材料表面测试试验仪均为简单的人为施加冲击力来测试材料抗冲击性能，人工测试力度难以控制且控制精度不高，试验过程主要是凭借经验来完成，这样会严重影响测试结果，测试过程不专业，测试过程存在危险，操作复杂，不能满足目前的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动球压冲击仪，该试验仪能够对不同的工程材料试件进行测试，测试过程简单、智能，通过电气控制施加不同的作用力对试件进行测试，并且能够实现对多个不同点的冲击，满足不同试件的测试要求。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种自动球压冲击仪，包括底座支撑，还包括冲击系统和数据采集系统，所述的冲击系统包括冲击装置和防护罩，所述的防护罩内部设置有对称分布的固定板，所述的固定板上连接有升降轴A，所述的升降轴A的上端设置有大弹簧，所述的升降轴A连接试件冲击装置，所述的冲击装置包括重力块、连接块、球头固定块和冲击球头，所述的重力块的两端通过通孔与两侧的升降轴A连接；所述的连接块连接提升装置，所述的提升装置包括提升块、连接轴和小弹簧，所述的连接轴与连接块配合连接，所述的小弹簧设置在连接轴上；所述的底座支撑上安装有试件夹紧装置，所述的试件夹紧装置包括夹紧块、夹紧手柄、可移动手轮A和可移动手柄手轮B。

作为优化，所述的防护罩的上端安装有电机，所述的电机连接丝杠，所述的丝杠与固定安装在提升块上的丝母配合连接，所述的防护罩的前端设置有防护门。

作为优化，所述的升降轴A上下两端与固定板螺栓连接，所述的固定板与防护罩焊接，所述的固定板上焊接有支撑板。

作为优化，所述的提升块为中空件，提升块的的一侧设置有限位器，所述的提升块上设置有与连接轴连接的拉杆。

作为优化，所述的连接块与重力块螺栓连接，所述的冲击球头为碳化钨材料，冲击球头的上端与球头固定块固定连接，所述的球头固定块与重力块螺栓连接。

作为优化，所述的提升块上安装有横梁，所述的横梁一端的底侧设置有位置传感器。

作为优化，所述的防护罩内部一侧设置有升降轴B和刻度尺，所述的升降轴B上安装有高度固定块，所述的升降轴B两端分别与固定板螺栓连接，所述的刻度尺两端分别与固定板螺栓连接。

作为优化，所述的限位器和位置传感器均与电气控制系统连接。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种自动球压冲击仪，既可以通过冲击球头的重力势能对试件进行冲击作用，还可以通过两个对称大弹簧的弹性势能对试件施加更大的冲击荷载，且试件夹紧装置可以实现对不同大小试件不同位置的调整实现对试件不同点的测试，通过多次测试，截取冲击荷载值与时间曲线，可对比不同冲击材料的抗冲击性能；绘制冲击荷载值与压痕尺寸关系图，可得试件最大荷载值以及试件随冲击荷载值增大表面压痕值的增长趋势；压痕应力与应变曲线可知材料表面弹塑性的变化；动态硬度值和恢复性系数值可对比不同材料抗变形能力和冲击过程中能量的转化；计算材料的表面动弹性模量和剪切模量，通过与材料静弹性模量、剪切模量对比得出材料在冲击荷载作用下表面力学性能的变化，测试过程简单、智能，安全稳定，满足不同试件的测试要求。

附图说明

图1为本发明总体结构图；

图2为本发明冲击装置与提升装置的连接示意图；

其中，1底座支撑、2电机、3丝杠、4防护罩、5防护门、6固定板、7升降轴A、8大弹簧、9支撑板、10冲击球头、11球头固定块、12重力块、13连接块、14提升块、15丝母、16连接轴、17小弹簧、18电磁装置、19夹紧块、20夹紧手柄、21可移动手轮A、22可移动手轮B、23横梁、24位置传感器、25高度固定块、26升降轴B、27刻度尺、28限位器、29拉杆、30试件。

具体实施方式

如图1、图2所示实施例中，一种自动球压冲击仪，包括底座支撑1，还包括冲击系统和数据采集系统，冲击系统包括冲击装置和防护罩4，防护罩4内部设置有对称分布的固定板6，固定板6上连接有升降轴A7，升降轴A7的上端设置有大弹簧8，升降轴A7连接试件冲击装置，冲击装置包括重力块12、连接块13、球头固定块11和冲击球头10，重力块12的两端通过通孔与两侧的升降轴A7连接；连接块13连接提升装置，提升装置包括提升块14、连接轴16和小弹簧17，连接轴16与连接块13配合连接，小弹簧17设置在连接轴16上；底座支撑1上安装有试件夹紧装置，试件夹紧装置包括夹紧块19、夹紧手柄20、可移动手轮A21和可移动手柄手轮B22。

防护罩4的上端安装有电机2，电机2连接丝杠3，丝杠3与固定安装在提升块14上的丝母15配合连接，防护罩4的前端设置有防护门5。

升降轴A7上下两端与固定板6螺栓连接，固定板6与防护罩4焊接，固定板6上焊接有支撑板9。

提升块14为中空件，提升块14的的一侧设置有限位器28，提升块14上设置有与连接轴16连接的拉杆29。

连接块13与重力块12螺栓连接，冲击球头10为碳化钨材料，冲击球头10的上端与球头固定块11固定连接，球头固定块11与重力块12螺栓连接。

提升块14上安装有横梁23，横梁23一端的底侧设置有位置传感器24。

防护罩4内部一侧设置有升降轴B26和刻度尺27，升降轴B26上安装有高度固定块25，升降轴B26两端分别与固定板6螺栓连接，刻度尺27两端分别与固定板6螺栓连接。

限位器28和位置传感器24均与电气控制系统连接。

工作原理：将试件夹紧装置释放，将试件放置在夹紧块中间位置，旋转夹紧手轮，将试件加紧固定，启动电气控制系统，电机工作，带动丝杠旋转，通过丝杠丝母副，将提升装置提升或者下降，当需要将提升装置降落时，提升块上的连接轴与试件冲击装置上的连接块配合连接，小弹簧将连接轴压下，连接轴与连接块形成固定连接，在限位器的作用下，提升装置停止下降，并带动试件冲击装置上升，通过需要的不同的作用力，设置好高度固定块的位置对应刻度尺的具体位置，在提升块上升的同时，设置在提升块上的横梁一起上升，当横梁上的位置传感器上升上升到与设置好的高度固定块相同位置时，电气控制系统将电机停止，通过电气控制系统对电磁装置通电，将连接轴与连接块脱离，整个试件冲击装置在自重和大弹簧的作用下，完成对试件的冲击，也可以通过手动控制拉杆，实现试件冲击装置的释放，试件加紧装置上的手轮A可以实现试件的左右移动，手轮B可以实现试件的前后移动，通过调节冲击头与试件对应的位置，对试件的不同位置进行冲击测试，并且在系统软件中记录不同作用力下的压痕的深度。

该装置的最大冲击荷载为10kN，冲击力控制范围在0.5kN-10kN，冲击高度最大可达20cm，每1cm冲击力控制在0.2kN，当冲击高度在10cm以下时，由重力势能提供冲击动力，当冲击高度大于10cm时由重力势能和弹性势能共同提供冲击动力，试样冲击点位置通过手轮控制，手轮每转一圈，试样移动0.5cm，试样可实现四个方位的自由移动。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种自动球压冲击仪且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种自动球压冲击仪，包括底座支撑（1），其特征在于：还包括冲击系统和数据采集系统，所述的冲击系统包括冲击装置和防护罩（4），所述的防护罩（4）内部设置有对称分布的固定板（6），所述的固定板（6）上连接有升降轴A（7），所述的升降轴A（7）的上端设置有大弹簧（8），所述的升降轴A（7）连接试件冲击装置，所述的冲击装置包括重力块（12）、连接块（13）、球头固定块（11）和冲击球头（10），所述的重力块（12）的两端通过通孔与两侧的升降轴A（7）连接；所述的连接块（13）连接提升装置，所述的提升装置包括提升块（14）、连接轴（16）和小弹簧（17），所述的连接轴（16）与连接块（13）配合连接，所述的小弹簧（17）设置在连接轴（16）上；所述的底座支撑（1）上安装有试件夹紧装置，所述的试件夹紧装置包括夹紧块（19）、夹紧手柄（20）、可移动手轮A（21）和可移动手柄手轮B（22）。

2.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的防护罩（4）的上端安装有电机（2），所述的电机（2）连接丝杠（3），所述的丝杠（3）与固定安装在提升块（14）上的丝母（15）配合连接，所述的防护罩（4）的前端设置有防护门（5）。

3.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的升降轴A（7）上下两端与固定板（6）螺栓连接，所述的固定板（6）与防护罩（4）焊接，所述的固定板（6）上焊接有支撑板（9）。

4.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的提升块（14）为中空件，提升块（14）的的一侧设置有限位器（28），所述的提升块（14）上设置有与连接轴（16）连接的拉杆（29）。

5.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的连接块（13）与重力块（12）螺栓连接，所述的冲击球头（10）为碳化钨材料，冲击球头（10）的上端与球头固定块（11）固定连接，所述的球头固定块（11）与重力块（12）螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的提升块（14）上安装有横梁（23），所述的横梁（23）一端的底侧设置有位置传感器（24）。

7.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的防护罩（4）内部一侧设置有升降轴B（26）和刻度尺（27），所述的升降轴B（26）上安装有高度固定块（25），所述的升降轴B（26）两端分别与固定板（6）螺栓连接，所述的刻度尺（27）两端分别与固定板（6）螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的一种自动球压冲击仪，其特征在于：所述的限位器（28）和位置传感器（24）均与电气控制系统连接。