CN106153480B - 一种高频率高强度冲击试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效节能的快速冲击试验装置，试验装置包括机架、标准试件、冲量发生器、随动机构及测试控制系统等组成；冲量发生器内放置能量发生装置，由随动机构控制冲量发生器对标准试件的冲量大小，试验装置通过测试控制系统指令冲量发生器对标准试件产生固定时间间隔的冲击，测试标准试件的抗冲击性能，测试控制系统实时记录试验的动态数据，并完成数据分析处理及存储；该试验装置通过冲量发生器及随动机构的运动配合达到高效、节能的快速试验目的。

Description

一种高频率高强度冲击试验装置

技术领域

本发明属于机械电子领域，主要用于特殊产品及材料的抗冲击性能试验，具体涉及一种冲击试验装置。

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展，新材料、新产品的研制得到了极大的发展，但是应对新材料、新产品的检测试验手段的匮乏日益明显，特别是在高强度、高频率冲击载荷下新材料、新产品的性能测试变得尤为突出。由于新材料、新产品的研发是较为复杂的过程，通过模拟样品、样机或标准试件的工作状况获得必要的研究数据成为有效的研究手段之一，该方法既能消除理论计算不能解决的系统误差，又能节约研制试验的成本。

发明内容

本发明的目的是为高频率高强度冲击载荷作用下的材料或产品提供一种高效、节能的性能试验平台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一种高频率高强度冲击试验装置包括：机架、标准试件、冲量发生器、随动机构、测试控制系统；

机架由两根螺柱同两个端盖固定连接，形成矩形框架结构，两个端盘分别连接标准试件的一端和随动机构的一端；

标准试件由待测材料或待测产品制备而成，标准试件两端的接头分别同机架和冲量发生器固定连接，标准试件承受冲量发生器产生的高频冲击载荷，标准试件在试验过程中的动态响应直接反应了待测材料或待测产品的抗冲击性能；

冲量发生器为盲孔腔体型结构，量发生器同随动机构密闭配合连接，内置一定数量的能量发生装置，能量发生装置在测控系统的指令控制下按某一工作频率顺序启动，在冲量发生器内产生高频压力，形成冲量发生器对标准试件的高频冲击；

随动机构为一弹簧液压结构，所述随动机构进一步包括小活塞、压盖、大弹簧、油缸端盖、缸体、阀芯、锁紧螺母、小弹簧、大活塞、限位螺母，所述随动机构由小活塞通过锁紧螺母与阀芯固定连接，阀芯安装在大活塞内，压盖和限位螺母固定安装在大活塞内腔的两端，大活塞两侧的导向部位开有两组沿圆周对称分布的液压通道，两组液压通道沿大活塞的轴向对称安置，大活塞安装在缸体内，大活塞的中间段与缸体形成密封接触，缸体内的空间被分割为两个腔体，缸体左端同油缸端盖固定连接，右端固定在大端盖上，形成密闭固定的液压缸，当冲量发生器中能量发生装置工作时，随动机构锁紧，保证冲击作用全部作用于标准试件，以达到节省能量的目的，当作用于标准试件的冲击作用达到要求时，随动机构解锁，并在弹簧及冲量发生器的作用下跟随冲量发生器同步运动，以保证下一个冲击作用时与初始状态一致，从而保证高频冲击作用的精确性；

测试控制系统包括微处理器、数据采集模块、控制模块、信息通信模块、显示模块、数据储存模块、电路模块，控制冲量发生器内能量发生装置的工作频率，测量并记录冲量发生器内的压力历程、标准试件的瞬态位移，经数据分析处理后存储。

工作过程

首先启动测试控制系统，测试控制系统指令冲量发生器内的能量发生装置按一定的频率顺序启动，当第一个能量装置启动后，由于冲量发生器腔内压力的上升，使随动机构瞬时锁紧，保证冲击作用全部作用于标准试件，以达到节省能量的目的，在作用于标准试件的冲击作用达到设定要求时，冲量发生器腔体泄压，随动机构解锁，并在弹簧及冲量发生器的作用下跟随冲量发生器同步运动，在第二个能量装置启动时，随动机构锁紧并保持和冲量发生器的相对位置不变，开始第二次冲击作用，如此循环直至能量装置全部作用完，测试控制系统记录的数据能够直接反应标准试件在高频冲击作用下的性能。

有益效果

本发明结构简单、操作便捷、节省能量、成本低廉、安全可靠，冲击作用的频率可控，冲击作用的大小可调，适用于高频高强度冲击试验。

附图说明

图1是本发明一种高频率高强度冲击试验装置的结构示意图；

图2是本发明机械结构的原理示意图；

图3是实施例试验结果；

附图标记如下：

1机架、2标准试件、3冲量发生器、4随动机构、5测试控制系统、6螺柱、7螺母、8小端盖、9轴销、10能量发生装置、11小活塞、12圆螺母、13压盖、14大弹簧、15油缸端盖、16缸体、17阀芯、18锁紧螺母、19小弹簧、20大活塞、21限位螺母、22大端盖 、23排气口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容做进一步说明：实施例本发明一种高频率高强度冲击试验装置，以某弹簧液压减震器标准试件为例，其结构如图1、图2所示，包括机架1、标准试件2、冲量发生器3、随动机构4、测试控制系统5、螺柱6、螺母7、小端盖8、轴销9、能量发生装置10、小活塞11、圆螺母12、压盖13、大弹簧14、油缸端盖15、缸体16、阀芯17、锁紧螺母18、小弹簧19、大活塞20、限位螺母21、大端盖22、排气口23，其特征是：

机架1由两根螺柱6和小端盖8、大端盖22通过螺母7固定连接，形成矩形框架结构，小端盖8通过轴销9与标准试件固定连接，大端盖22与随动装置4固定连接；

本实施例的标准试件2由弹簧、液压机构组合而成，标准试件两端的接头分别同小端盖8、冲量发生器3固定连接；

冲量发生器3为盲孔腔体型结构，质量为100kg，包括圆螺母12、排气口23，所述冲量发生器3内置5个的能量发生装置10，能量发生装置10在测控系统的指令控制下按10HZ工作频率顺序启动，在冲量发生器3内产生高力，形成峰值为15kN左右的冲击力；

随动机构4为一弹簧液压结构，质量为40kg，由小活塞11、压盖13、大弹簧14、油缸端盖15、缸体16、阀芯17、锁紧螺母18、小弹簧19、大活塞20、限位螺母21装配而成，小活塞11通过锁紧螺母18与阀芯17固定连接，阀芯17安装在大活塞20内，固定安装在大活塞20内的压盖13和限位螺母21限定了阀芯17同大活塞20间相对位移量，阀芯17相对于大活塞20向右移动10mm可以关闭大活塞20内的油路通道，使大活塞20左右两端的液压腔封闭，阀芯17相对于大活塞20向左复位移动10mm可以开启大活塞20内的油路通道，使大活塞20左右两端的液压腔联通，小弹簧19保证阀芯17处于开通状态，大弹簧14保证压盖13和冲量发生器3的接触，缸体16左端同油缸端盖15固定连接，右端固定在大端盖22上，形成密闭固定的液压缸；

冲量发生器3内5个能量发生装置10内各装填2g黑火药，在测试控制系统5的信号控制下按10HZ工作频率顺序启动；

测试控制系统5控制冲量发生器3内5个能量发生装置10按100ms的时间间隔顺序启动，测量并记录标准试件2的瞬态位移，试验结果如图3所示。

工作过程

测试控制系统5指令5个能量发生装置10按100ms的时间间隔顺序启动，当冲量发生器3中第一个能量发生装置10启动时，冲量发生器3和小活塞11间的腔体压力急剧上升，小活塞11和阀芯17的固连体向右移动10mm，关闭大活塞20内的油路通道，使大活塞20保持原位置锁紧，冲量发生器3产生的能量绝大部分作用于标准试件2的压缩，达到节能的目的，当冲量发生器3连同标准试件2与小活塞11的相对位移达到设定的排气口位置时，冲量发生器3内的压力排出，随着冲量发生器3连同标准试件2与小活塞11的相对位移的持续增大，当小活塞11的右端台阶面与圆螺母12的左端面接触后，小活塞11连同阀芯17在冲量发生器3带动下向左移动，随着小活塞11连同阀芯17的左移，大活塞20内的油路通道开启，使大活塞20左右两端的液压腔联通，当阀芯17左移至压盖13的限位处时，大活塞20通过压盖13在阀芯17的拖动下随同冲量发生器左移，在标准试件2达到最大压缩位移时，冲量发生器3速度变为零，随后，冲量发生器3在标准试件2的作用下开始向右运动，同时，大活塞20通过压盖13被冲量发生器3带动一同向右运动，在冲量发生器3向右运动的初始段，小活塞11右端台阶面脱离圆螺母12的左端面，逐渐恢复到小活塞11和冲量发生器3最初的相对位置，保证了下一个冲击产生的条件同前一个冲击产生的条件一致，第一个能量发生装置10启动100ms后第二个能量发生装置10启动，冲量发生器3和小活塞11间的腔体压力急剧上升，重复第一个冲击产生的运动，如此循环直至第五个能量发生装置10工作完毕，所有运动机构停止运动，测试控制系统记录的试验结果如图3所示。

虽然本发明已以实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种高频率高强度冲击试验装置，其特征在于，所述试验装置包括机架、标准试件、冲量发生器、随动机构和测试控制系统，机架两端分别与标准试件的一端及随动机构固定连接，标准试件的另一端与冲量发生器固定连接；

冲量发生器为盲孔腔体型结构，包括圆螺母和排气口，冲量发生器同随动机构密闭配合连接，内置一定数量的能量发生装置；

随动机构包括小活塞、压盖、大弹簧、油缸端盖、缸体、阀芯、锁紧螺母、小弹簧、大活塞和限位螺母，所述随动机构由小活塞通过锁紧螺母与阀芯固定连接，阀芯安装在大活塞内，压盖和限位螺母固定安装在大活塞内腔的两端，大活塞两侧的导向部位开有两组沿圆周对称分布的液压通道，两组液压通道沿大活塞的轴向对称安置，大活塞安装在缸体内，大活塞的中间段与缸体形成密封接触，缸体内的空间被分割为两个腔体，缸体左端同油缸端盖固定连接，右端固定在大端盖上，形成密闭固定的液压缸。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机架包括螺柱、小端盖、大端盖和螺母，所述机架由两根螺柱、小端盖、大端盖通过螺母固定连接，形成矩形框架结构，小端盖通过轴销与标准试件固定连接，大端盖与随动机构固定连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，冲量发生器与随动机构的质量比为2:1～10:1。