CN106768781B - 一种用于拦阻冲击试验的波形发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲击试验技术领域，尤其涉及一种拦阻冲击试验的波形发生器，包括壳体、弹性件和导向杆，壳体的内部中空，导向杆的一端插设于壳体的内部，另一端裸露在壳体外，用于与待测试产品进行冲击；弹性件沿所述导向杆的长度方向设于壳体的内部，且连接于导向杆的插设在壳体内部的一端与壳体的内壁之间。在使用时，将壳体固定安装，待测试产品以一定的速度及加速度与导向杆发生冲击，导向杆在受到冲击之后，弹性件通过导向杆向待测试产品传递一个反向的弹力，通过测量待测试产品形成的波形，弹性件的自振频率大于拦阻冲击试验设定的正弦波的频率，能够保证得到的冲击波形的光滑度更好，提高了试验结果的准确性。

Description

一种用于拦阻冲击试验的波形发生器

技术领域

本发明涉及冲击试验技术领域，尤其涉及一种拦阻冲击试验的波形发生器。

背景技术

冲击环境是各类民用、军用设备经常经历的一种力学环境，如跌落冲击、粗暴装卸冲击、舰船冲击、拦阻冲击等。为了保证设备在冲击环境下的可靠性，通常要进行冲击试验考核。

半正弦冲击作为一种经典的冲击波形，在各类冲击试验中广泛使用。为了产生规定的波形，需要使用波形发生器。传统的波形发生器主要是橡胶和铅块，但只能产生窄脉宽波形。随着振动台控制技术的发展，振动台也能产生半正弦波形，但受自身位移的限制，同样不能产生高量级、大脉宽的波形。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决传统的波形发生器与振动台在冲击试验中无法产生高量级、大脉宽波形的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于拦阻冲击试验的波形发生器，包括壳体、弹性件和导向杆，所述壳体的内部中空，所述导向杆的一端插设于所述壳体的内部，另一端裸露在所述壳体外，用于与待测试产品进行冲击；所述弹性件沿导向杆的轴向设于所述壳体的内部，且连接于所述导向杆的插设于壳体内部的一端与所述壳体的内壁之间，所述弹性件的自振频率远大于拦阻冲击试验设定的正弦波的频率。

其中，所述壳体包括平行设置的底座和端盖，以及连接于所述底座和端盖之间的圆筒件，所述导向杆从所述端盖上插入所述圆筒件内，所述弹性件连接于底座与导向杆之间。

其中，所述导向杆与所述圆筒件同轴设置，且所述导向杆的直径小于所述圆筒件的内径。

其中，所述导向杆上套设有导向套，所述导向套设于所述圆筒件内，且所述导向套的外壁与所述圆筒件的内壁贴合设置。

其中，所述圆筒件内设有第一隔振衬套和第二隔振衬套，所述第一隔振衬套设于所述导向杆的端部，所述第二隔振衬套设于所述底座上，所述弹性件的一端与所述第一隔振衬套连接，所述弹性件的另一端与所述第二隔振衬套连接。

其中，所述第一隔振衬套和所述第二隔振衬套均垂直于所述圆筒件设置，且所述第一隔振衬套和第二隔振衬套的形状均为圆形且大小相等，所述第一隔振衬套和第二隔振衬套的直径与所述圆筒件的内径相等。

其中，所述弹性件为弹簧，且所述弹性件的外径不大于所述圆筒件的内径。

其中，所述导向杆裸露在所述圆筒件外的一端设有缓冲垫。

其中，所述缓冲垫由弹性材料制成。

其中，所述壳体上设有排气孔，用于排出所述壳体内部的压缩空气。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种用于拦阻冲击试验的波形发生器，包括壳体、弹性件和导向杆，壳体的内部中空，导向杆的一端插设于壳体的内部，另一端裸露在壳体外，用于与待测试产品进行冲击；弹性件沿所述导向杆的轴向设于壳体的内部，且连接于导向杆的插设在壳体内部的一端与壳体的内壁之间，所述弹性件的自振频率远大于拦阻冲击试验设定的正弦波的频率。在使用时， 将壳体固定安装，待测试产品以一定的速度及加速度与导向杆发生冲击，导向杆在受到冲击之后，压缩弹性件，弹性件通过导向杆向待测试产品传递一个反向的弹力，通过测量待测试产品形成的波形，判断待测试产品的强度是否满足使用需求。在对波形发生器进行设计时，要保证弹性的自振频率远大于冲击试验设定的正弦波的频率，这样能够保证得到的冲击波性的光滑度更好，提高了试验结果的准确性。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于拦阻冲击试验的波形发生器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的用于拦阻冲击试验的波形发生器的剖视图。

图中：1：缓冲垫；2：导向杆；3：端盖；4：导向套；5：第一隔振衬垫；6：圆筒件；7：弹性件；8：第二隔振衬垫；9：底座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以 是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种用于拦阻冲击试验的波形发生器，包括壳体、弹性件7和导向杆2，壳体的内部中空，导向杆2的一端插设于壳体的内部，另一端裸露在壳体外，用于与待测试产品进行冲击；弹性件7沿导向杆的长度方向设于壳体的内部，且连接于导向杆2的插设在壳体内部的一端与壳体的内壁之间，弹性件7的自振频率远大于拦阻冲击试验设定的正弦波的频率。在使用时，将壳体固定安装，待测试产品以一定的速度及加速度与导向杆发生冲击，导向杆在受到冲击之后，压缩弹性件，弹性件通过导向杆向待测试产品传递一个反向的弹力，通过测量待测试产品形成的波形，判断待测试产品的强度是否满足使用需求。在对波形发生器进行设计时，要保证弹性的自振频率远大于冲击试验设定的正弦波的频率，这样能够保证得到的冲击波性的光滑度更好，提高了试验结果的准确性。

进一步地，壳体包括平行设置的底座9和端盖3，以及连接于底座9和端盖3之间的圆筒件6，底座9上设有安装孔，用于在试验时将壳体安装在承力块或承力墙上，端盖3上设有通孔，导向杆2从端盖3的通孔处插入圆筒件6内，弹性件7连接于底座9与导向杆2之间。导向杆2在受到冲击时，沿圆筒件6的轴向移动。

进一步地，导向杆2与圆筒件6同轴设置，且导向杆2的直径小于圆筒件6的内径。在本实施例中，导向杆2采用铝合金筒加尼龙轴的形式，保证满足强度要求的前提下减小质量，从而减小弹性件7复位时对端盖3的冲击力。

进一步地，导向杆2上套设有导向套4，导向套4设于圆筒件6 内，且导向套4的外壁与圆筒件6的内壁贴合设置。导向套4的设计避免了导向杆2在受到冲击力在圆筒件6内移动时，移动方向发生偏差。

进一步地，圆筒件6内设有第一隔振衬套5和第二隔振衬套8，第一隔振衬套5垂直于导向杆2设于导向杆2的端部，导向杆2的端面上设有螺纹孔，螺栓穿过第一隔振衬套5后与导向杆2的端面上的螺纹孔配合，以将第一隔振衬套5与导向杆2连接在一起，这种固定方式使弹性件7复位时螺栓受拉压力而不受剪切力，第二隔振衬套8设于底座9上，弹性件7的一端与第一隔振衬套5连接，弹性件7的另一端与第二隔振衬套8连接。

进一步地，第一隔振衬套5和第二隔振衬套8均垂直于圆筒件6设置，且第一隔振衬套5和第二隔振衬套8的形状均为圆形且大小相等，第一隔振衬套7和第二隔振衬套8的直径与圆筒件6的内径相等。第一隔振衬套5和第二隔振衬套8的设置增加了波形发生器的阻尼，抑制待测试产品与波形发生器碰撞时的高频冲击以及弹性件自身高频振动对大脉宽波形的影响。

进一步地，弹性件7为弹簧，且弹性件7的外径不大于圆筒件6的内径。具体地，弹簧在设计时，根据待测试产品的质量M和冲击试验要求半正弦波的峰值A、脉宽D，计算弹簧总刚度为行程为/>其中，行程要有余量，设计为半正弦波实际压缩量的1.25倍，使弹簧在整个压缩过程内都处于线性段，保证波形的光滑度。然后，根据工程经验，对簧丝直径d初步预估后，选取合适的弹簧旋绕比C，再根据弹簧强度条件和刚度条件/>确定弹簧的簧丝直径d和有效圈数n。最后利用有限元仿真，对弹簧自 振频率f进行校验，使其远大于半正弦波频率，保证冲击波形的光滑度。如不满足，则重复前面的设计过程，直至选择出合适的弹簧参数。

进一步地，导向杆2裸露在壳体外的一端设有缓冲垫1，缓冲垫1的设置避免了待测试产品与波形发生器发生刚性碰撞，抑制其产生高频率、窄脉宽冲击。

进一步地，缓冲垫1由弹性材料制成，在本实施例中，缓冲垫1可采用橡胶制成。

进一步地，壳体上设有排气孔，用于排出壳体内部的压缩空气，弹性件7在压缩的过程中，圆筒件6内的空气需及时排出，避免内部气压变化对冲击波造成影响，进一步提高了试验结果的准确性。

使用时，弹性件进行硫化处理，增加弹性件的阻尼。经测试，该波形发生器能够完成冲击峰值8g、脉宽为200ms的半正弦波冲击试验以及冲击峰值3.5g、脉宽为150ms的半正弦波冲击试验，冲击波形加载符合国军标的技术要求，冲击峰值重复性优于±0.1g。

综上所述，本发明实施例提供的一种用于拦阻试验的波形发生器，包括壳体、弹性件和导向杆，壳体包括平行设置的底座和端盖，以及连接于底座和端盖之间的圆筒件，底座上设有安装孔，用于在试验时将壳体安装在承力块或承力墙上，端盖上设有通孔，导向杆从端盖的通孔处插入圆筒件内，弹性件连接于底座与导向杆之间。导向杆在受到冲击时，沿圆筒件的轴向移动。在使用时，将壳体固定安装，待测试产品以一定的速度及加速度与导向杆发生冲击，导向杆在受到冲击之后，压缩弹性件，弹性件通过导向杆向待测试产品传递一个反向的弹力，通过测量待测试产品形成的波形，判断待测试产品的强度是否满足使用需求。在对波形发生器进行设计时，要保证弹性的自振频率远大于冲击试验设定的正弦波的频率，这样能够保证得到的冲击波性的光滑度更好，提高了试验结果的准确性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于拦阻冲击试验的波形发生器，其特征在于：包括壳体、弹性件和导向杆，所述壳体的内部中空，所述导向杆的一端插设于所述壳体的内部，另一端裸露在所述壳体外，用于与待测试产品进行冲击；所述弹性件沿所述导向杆的长度方向设于所述壳体的内部，且连接于所述导向杆的插设在壳体内部的一端与所述壳体的内壁之间，所述弹性件的自振频率大于拦阻冲击试验设定的正弦波的频率；

所述导向杆裸露在所述壳体外的一端设有缓冲垫；

所述壳体上设有排气孔，用于排出所述壳体内部的压缩空气；

所述壳体包括平行设置的底座和端盖，以及连接于所述底座和端盖之间的圆筒件，所述导向杆从所述端盖上插入所述圆筒件内，所述弹性件连接于底座与导向杆之间

所述圆筒件内设有第一隔振衬套和第二隔振衬套，所述第一隔振衬套设于所述导向杆的端部，所述第二隔振衬套设于所述底座上，所述弹性件的一端与所述第一隔振衬套连接，所述弹性件的另一端与所述第二隔振衬套连接；

所述第一隔振衬套和所述第二隔振衬套均垂直于所述圆筒件设置，且所述第一隔振衬套和第二隔振衬套的形状均为圆形且大小相等，所述第一隔振衬套和第二隔振衬套的直径与所述圆筒件的内径相等。

2.根据权利要求1所述的用于拦阻冲击试验的波形发生器，其特征在于：所述导向杆与所述圆筒件同轴设置，且所述导向杆的直径小于所述圆筒件的内径。

3.根据权利要求2所述的用于拦阻冲击试验的波形发生器，其特征在于：所述导向杆上套设有导向套，所述导向套设于所述圆筒件内，且所述导向套的外壁与所述圆筒件的内壁贴合设置。

4.根据权利要求1所述的用于拦阻冲击试验的波形发生器，其特征在于：所述弹性件为弹簧，且所述弹性件的外径不大于所述圆筒件的内径。

5.根据权利要求1所述的用于拦阻冲击试验的波形发生器，其特征在于：所述缓冲垫由弹性材料制成。