CN106813983A - 一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，包括工作台、拉伸装置、驱动装置、减速装置、导向滑轨；拉伸装置包括第一夹具、第二夹具和滑动板；驱动装置包括火箭发动机；导向滑轨固定在工作台的上端；第一夹具固定在工作台上端的一端，减速装置固定在工作台上端的另一端；第二夹具固定在滑动板上，第二夹具用于夹持被测样品的另一端，第一夹具与第二夹具的连线平行于导向滑轨的长度方向；滑动板在滑动导轨上做直线滑动；火箭发动机对称固定在滑动板的两端；本发明的拉伸试验机可实现对材料的短时间的超高速拉伸试验，同时能够调节拉伸行程，适用于对材料的短时超高速加载的性能分析。

Description

一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机
技术领域
本发明属于材料拉伸试验设备，特别是一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机。
背景技术
拉伸试验机是一种对各种材料的钢索、链条、吊装带等较长试样进行拉伸断裂测试，广泛应用于金属制品、建筑结构、舰船、军工等领域。对于柔性绳索、钢索等材料，如桥梁悬拉索、电梯曳引钢丝绳等在实际应用中，有可能会受到短时间内的高强度的拉力载荷加载，这对材料的抗拉强度有着一定的要求，这就需要对材料的拉力极限进行测定。因此，发明一种对材料进行超高速拉伸的试验机，通过对材料进行短时间内超高速加载拉力，确定材料拉力极限，有助于设计工作中的材料选择，这对应用材料的领域起到一定的安全指导意义。
中国专利公开号201610414593.5的专利公开了一种由电机驱动的立式拉伸试验机，主要拉力由拉伸台的移动提供，拉力大小取决于其电机的功率。其缺陷在于，只能够提供其电机功率内的拉力，且其拉力的加载速度与实际情况中的短时间加载相差较大，同时其拉伸台的行程受限制，取决于其机体高度，对于伸长率较高的材料，如高聚物材料，一般PE的断裂伸长率在90％～950％，通过特殊制作工艺，制作的部分材料伸长率可在1000％以上，受行程影响，不能够达到材料断裂极限，因此对于材料的拉伸试验不能很好的进行测定。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，以解决目前拉伸试验机的电机功率小导致的加载速度较慢，加载行程有限而无法测试伸长率较高材料的问题；本发明的拉伸试验机在火箭发动机驱动下，实现对材料的短时间的超高速拉伸试验，同时能够调节拉伸行程，适用于对材料的短时超高速加载的性能分析。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，包括工作台、拉伸装置、驱动装置、减速装置、导向滑轨；所述拉伸装置包括第一夹具、第二夹具和滑动板；所述驱动装置包括火箭发动机；所述导向滑轨固定在工作台的上端；所述第一夹具固定在工作台上端的一端，减速装置固定在工作台上端的另一端；所述第二夹具固定在滑动板上，第二夹具用于夹持被测样品的另一端，第一夹具与第二夹具的连线平行于导向滑轨的长度方向；所述滑动板在滑动导轨上做直线滑动；所述火箭发动机对称固定在滑动板的两端。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明为火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，具有超高速、大行程、可测试高应变率材料的优点，特别适用于测试材料的短时间超高速冲击断裂极限测定；
(2)本发明为火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机的拉力来源于火箭发动机推力，与一般拉伸试验机的液压驱动或电机驱动相比，本发明的试验机拉力更大，且加载时间更短，符合实际情况中材料冲击断裂的加载形式。
(3)本发明火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机能够通过改变第三底座的长度或数量和更换导向滑轨的长度可实现对加载形程的调节，以及通过更换不同的夹具，进而能够对不同材料实现拉伸断裂测试，通用性更好。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的拉伸装置的安装结构示意图。
图3为本发明的驱动装置的安装结构示意图。
图4为本发明中减速装置的安装结构示意图。
具体实施方式
结合图1、图2，本发明的一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，包括工作台、拉伸装置、驱动装置、减速装置、导向滑轨5；所述拉伸装置包括第一夹具1、第二夹具6和滑动板7；所述驱动装置包括火箭发动机4；所述导向滑轨5固定在工作台的上端；所述第一夹具1固定在工作台上端的一端，第一夹具1用于夹持被测样品的一端，减速装置固定在工作台上端的另一端，用于对拉伸装置的冲击起缓冲保护作用；所述第二夹具6固定在滑动板7上，第二夹具6用于夹持被测样品的另一端，第一夹具1与第二夹具6的连线平行于导向滑轨5的长度方向；所述滑动板7在滑动导轨5上做直线滑动；所述火箭发动机4对称固定在滑动板7的两端，为拉伸装置的拉伸提供动力；当火箭发动机4工作时，滑动板7延导向滑轨5直线运动，并朝减速装置端移动；
进一步的，所述工作台整体呈U形结构，分为长度可调的三段；所述工作台包括结构相同的第一底座12和第二底座13、第三底座14；第一底座12和第二底座13均为L型结构，分别相对安装在第三底座14的两端；所述第三底座14为长方体结构；第一底座12、第二底座13和第三底座14一起构成工作台的U形结构。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述第一底座12和第二底座13均通过螺栓与第三底座14相连，通过更换第三底座14的长度或数量可调整工作台的长度。在一些实施方式中，所述工作台的组合长度大于10m，可实现拉伸试验机的大行程，以测试高应变率材料的工作要求。
进一步的，所述滑动导轨5的数量至少为一个，滑动板7的中间穿过滑动导轨5；
作为优选的实施方式，所述滑动导轨5的数量为两个；两个滑动导轨5相互平行，且滑动导轨5的移动导向平行于工作台的上端面；所述滑动板7为长方形板状结构，滑动板7上设有两个安装孔，两个安装孔均安装有滑动轴承，滑动轴承与导向滑轨5相连，并可在导向滑轨5上滑动；
结合图4，进一步的，所述减速装置包括第一挡板9、弹簧10、弹簧阻尼器11，所述弹簧10和弹簧阻尼器11间隔安装在第一挡板9和工作台的第一底座12之间，且弹簧10和弹簧阻尼器11均位于两个滑动导轨5之间；所述第一挡板9为长方形板状结构，第一挡板9上设有两个通孔，两个通孔分别穿过滑动导轨5；当滑动板7在火箭发动机4的作用下，撞击第一挡板9，第一挡板9压缩弹簧10和弹簧阻尼器11；第一挡板9在弹簧10和弹簧阻尼器11的反作用下，对滑动板7起减速缓冲作用。
作为优选的实施方式，所述第一夹具1和第二夹具6均为楔形夹具；试样夹装样式和初始长度满足GBT 8834-2006绳索有关物理和机械性能的测定的标准要求。
在另外一些实施方式中，所述第一夹具1或第二夹具6可根据被测样品的尺寸和形状，更换为轮式夹具、圆盘式夹具等其他类型的夹具。
结合图3，作为对上述实施方式的进一步改进，所述驱动装置还包括两个第二挡板3，两个第二挡板3分别安装在滑动板7的两端，且第二档板3位于导向滑轨5与火箭发动机4之间；第二档板3能够有效的将火箭尾流阻隔，避免火箭尾流对拉伸试验机的烧蚀和温度对待测样品的影响；所述火箭发动机4的外部还包裹有隔热层，进一步减小火箭尾流对测试设备和待测样品的影响。
工作前，先根据火箭发动机4内弹道计算，确定滑动板7的移动速度，再确定减速装置中弹簧10和弹簧阻尼器11的数量和试验行程，然后调整第三底座14的长度或数量；工作时，将待测样品2的两端分别固定在第一夹具1和第二夹具6上，待测样品2上设有拉力传感器，用于测试待测样品2的拉力变化数据；火箭发动机内安装有压力传感器，用于测试火箭发动机4的压力变化；开启火箭发动机4，使得待测样品2在滑动板7拉力作用下被拉伸，拉力传感器和压力传感器将测试的数据传送给数据采集系统；在减速装置的作用下，滑动板7的动能被吸收直至静止，完成一次试样的拉伸试验过程；在这一过程中，可以通过调节火箭发动机4的装药量，改变拉力大小；经测试，本发明装有火箭发动机的拉伸试验机在短时间(10～100ms)内的拉伸速度可达10～50m/s，具有加载时间段，超高速的优点，特别适用于测试材料的短时间超高速冲击断裂极限测定。

Claims (8)

1.一种火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：包括工作台、拉伸装置、驱动装置、减速装置、导向滑轨5；所述拉伸装置包括第一夹具1、第二夹具6和滑动板7；所述驱动装置包括火箭发动机4；所述导向滑轨5固定在工作台的上端；所述第一夹具1固定在工作台上端的一端，减速装置固定在工作台上端的另一端；所述第二夹具6固定在滑动板7上，第二夹具6用于夹持被测样品的另一端，第一夹具1与第二夹具6的连线平行于导向滑轨5的长度方向；所述滑动板7在滑动导轨5上做直线滑动；所述火箭发动机4对称固定在滑动板7的两端。
2.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述工作台整体呈U形结构，分为长度可调的三段；所述工作台包括结构相同的第一底座12和第二底座13、第三底座14；第一底座12和第二底座13均为L型结构，分别相对安装在第三底座14的两端；所述第三底座14为长方体结构；第一底座12、第二底座13和第三底座14一起构成工作台的U形结构。
3.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述滑动导轨5的数量至少为一个。
4.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述滑动导轨5的数量为两个；两个滑动导轨5相互平行，且滑动导轨5的移动导向平行于工作台的上端面；所述滑动板7为长方形板状结构，滑动板7上设有两个安装孔，两个安装孔均安装有滑动轴承，滑动轴承与导向滑轨5相连，并可在导向滑轨5上滑动。
5.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述减速装置包括第一挡板9、弹簧10、弹簧阻尼器11，所述弹簧10和弹簧阻尼器11间隔安装在第一挡板9和工作台的第一底座12之间，且弹簧10和弹簧阻尼器11均位于两个滑动导轨5之间；所述第一挡板9为长方形板状结构，第一挡板9上设有两个通孔，两个通孔分别穿过滑动导轨5。
6.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述第一夹具1和第二夹具6均为楔形夹具。
7.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述驱动装置还包括两个第二挡板3，两个第二挡板3分别安装在滑动板7的两端，且第二档板3位于导向滑轨5与火箭发动机4之间。
8.如权利要求1所述的火箭发动机驱动的超高速拉伸试验机，其特征在于：所述火箭发动机4的外部包裹有隔热层。
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Assignee: Babo Intelligent Technology (Nanjing) Co.,Ltd.

Assignor: NANJING University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980053684

Denomination of invention: A Rocket Engine Driven Ultra High Speed Tensile Testing Machine

Granted publication date: 20191129

License type: Common License

Record date: 20231223