CN107101796B - 一种竖直式机械冲击试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖直式机械冲击试验机，其高度调节方便，并且在利用重力势能转化为冲击能量的同时，采用电磁力做功，以获得更大的冲击能量，克服了现有竖直式机械冲击试验机的不足，满足了产品对大能量冲击试验的要求。

Description

一种竖直式机械冲击试验机

技术领域

本发明涉及一种机械冲击测试设备，具体是一种竖直式机械冲击试验机，用于测试产品的耐机械冲击状况。

背景技术

工厂生产的产品在交付使用之前，需要对产品的众多性能进行测试，以验证产品是否满足使用要求。在这些测试中，产品的耐机械冲击性能测试是其中的重要一项。现有的竖直式机械冲击试验机有以下几种。

图1为钢球自归位的抗冲击试验测试机，包括测试台1，安装在测试台1上的测试架。测试架包括丝杠3、两根导柱2，滑台4，横梁5，以及电机9。丝杆和导柱2均竖直安装在测试台1上，丝杠3位于两根导柱2的中央，丝杠3能够转动，导柱2为固定不动。两根导柱2的顶部安装有用于固定电机9的横梁5，丝杠3的上端与电机9的主轴连接。滑台4通过螺旋副与丝杠3配合，还通过移动副与导柱2配合。滑台4上安装有水平的支架10，支架10上安装朝下的磁性座6和激光测距仪11；磁性座6的底端面与激光测距仪的发射端位于同一高度。测试台上滑动安装有两对定位块7，两对定位块共同围成一个方形区域；其中一对定位块能够在测试台上横向运动而另一对定位块能够在测试台上纵向运动；相邻两个定位块的端部通过弹性带12连接。由于被测物的表面是平面并且测试台是水平放置，因此钢球能够保持静止状态，当磁性座的磁力作用于钢球时，钢球便会沿力的方向向磁性座处移动实现自动归位拾取。弹性带的上边缘不低于定位块的顶部。定位块7为横截面是直角梯形的四棱台，且上底面大于下底面，定位块7上用于定位的侧面为一倾斜面，该侧面与水平面的夹角为45～80°。这种结构能够对被测物8完全固定，从而防止在测试过程中发生位移影响测试结果。定位块7上用于定位的侧面上设置橡胶片，从而保护被测物8的边缘不被磕坏。定位块7通过紧固螺栓固定在测试台1上。

图2为一种电工导管冲击试验机，包括底板1和顶板2，所述底板1和顶板2之间两侧分别设有立柱3，所述底板1和顶板2之间还设有导杆4，所述导杆4位于两根立柱3之间，所述底板1和顶板2之间设有升降梁5，所述升降梁5上设有纵向通孔套接在导杆4和立柱3上，所述底板1上端设有连接板6，所述连接板6上端两侧设有试验夹7，所述导杆4上套有冲击锤8，所述冲击锤8上端径向设有凸台，所述升降梁5的前后两侧分别设有挂钩9，所述挂钩9的下端与冲击锤8的凸台下边缘配合；所述两个挂钩9与导杆4在同一竖直平面内；所述升降梁5的两端设有锁紧螺栓I10，所述锁紧螺栓I10的前端穿过升降梁5抵住立柱3；所述导杆4上端贯穿顶板2，所述顶板2前端设有锁紧螺栓II11，所述锁紧螺栓II11的前端穿过顶板2抵住导杆4；所述导杆4为三棱形，所述导杆4的三个面上设有刻度，可以从各方向看到高度。

上述两种竖直式机械冲击试验机都是把冲击试验机冲击锤的重力势能转化为所需要的动能，即冲击能量。如果需要的机械冲击能量比较大，只能通过两个方面来进行：一是增加冲击锤的质量，二是增加冲击锤相对于产品试验件的高度，以此来增加重力势能。但是，当机械冲击试验机的冲击锤质量过大，会导致设备笨重，不便于冲击试验的操作；当冲击锤相对于产品试验件的高度增加时，又必然导致机械冲击试验机高度的增加。但是由于实验室场地等因素的限制，不能通过增加高度来提高所需要的更多的冲击能量。

另一方面，上述两种竖直式机械冲击试验机在需要调整冲击锤相对于产品试验件的高度时，不便于操作。

鉴于目前竖直式机械冲击试验机存在的上述缺陷，亟需提供一种不同的竖直式机械冲击试验机，以满足产品的机械冲击试验对试验机的冲击能量和尺寸等方面越来越高的要求，同时使冲击锤相对于产品试验件的高度在需要调整的时候，操作方便，以满足不同的需求。

发明内容

鉴于现有的竖直式机械冲击试验机不能满足产品对机械冲击试验的需求，为了解决上述技术问题，本发明提供一种不同的竖直式机械冲击试验机，能够在不增加冲击锤的质量、以及冲击锤相对于产品试验件的高度的情况下，通过特殊的机械结构和原理，来满足产品的机械冲击试验对试验机越来越高的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种竖直式机械冲击试验机，该冲击试验机由竖臂1、一个横臂2、导向杆3、冲击锤4、冲击锤固定器5、冲击台6、产品固定器7等部分组成；所述竖臂1为圆杆状，其两端均具有螺纹；所述横臂2也是圆杆状，其两端均开设有螺纹孔，竖臂1为两个，两个竖臂1的一端分别拧入横臂2的两个螺纹孔中；冲击台6上开设有两个螺纹孔，两个竖臂1的另一端分别拧入冲击台上的两个螺纹孔中；导向杆3为圆杆状，连接在横臂2的中部，与竖壁1平行设置；导向杆3可以焊接在横臂2的中部，也可以通过紧固件固定在横臂2的中部；在需要调整冲击锤4相对于产品试验件的高度时，旋拧两个竖臂1，使两个竖臂1升高，同时需要保证横臂2保持水平；所述冲击锤4具有通孔41，导向杆3穿过通孔41，冲击锤4能够沿着导向杆3的竖直方向滑动；冲击锤4通过冲击锤固定器5固定在导向杆3上；所述产品固定器7位于冲击台6上，用于固定做冲击试验的产品试验件；导向杆3的下端位于产品固定器7的上方，二者不接触。

进一步地，所述冲击锤固定器5为一螺钉，冲击锤4一侧开设有螺纹孔，所述螺钉拧入冲击锤4的螺纹孔中。

进一步地，所述冲击锤4由壳体42、磁性物质43、后盖44组成；壳体的冲击部分为实心，后部为空心，空心部分填充磁性物质43，然后用后盖44将磁性物质43封入壳体42内。

进一步地，所述磁性物质43为稀土磁性物质，该稀土磁性物质呈粉末状。当冲击锤与产品试验件冲击时，冲击锤和产品试验件均承受较大的震动。普通的磁性物质为一个整体，材质较脆，不耐冲击。为了防止整体性的磁性物质受到冲击时断裂，影响磁性，本发明采用粉末状的磁性物质。在受到冲击震动时，粉末状的磁性物质能够避免断裂，并能够根据磁力的作用，调整自身的位置，使磁力最大。同时，为了进一步提高磁性物质的磁力，磁性物质优选为稀土的磁性物质。

进一步地，所述冲击锤4与产品试验件接触的冲击面为凸面或平面，优选为凸面。当所述冲击面为凸面时，由于接触面较小，在同样的条件下产品试验件能够受到更大的冲击效果。

进一步地，为了保证冲击锤4在与产品试验件冲击时避免破坏，所述冲击锤4由壳体42的材料为金属，优选为钢材或铜材，其抗拉强度为370MPa-550MPa，洛氏硬度为58-62，壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的关系满足：抗拉强度×洛氏硬度的值大于等于21500并且小于等于34000，优选大于等于28000并且小于等于32000。当壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的积小于21500时，壳体的强度不能满足冲击时的要求；当壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的积大于34000时，壳体会变脆，亦不利于其强度的提高，不能满足冲击时的要求。

进一步地，该冲击试验机还包括加速线圈组件8，所述加速线圈组件8包括多个加速线圈81。加速线圈通电后，产生电磁场，对具有磁性的冲击锤产生磁力，带动冲击锤做功，在冲击锤的重力势能转化为动能的基础上产生更大的冲击能量，满足产品试验件对较大冲击能量的需求。

进一步地，该冲击试验机还包括计算机10，显示装置11，接近开关12，速度检测器13。所述速度检测器13安装在冲击台6上，检测冲击锤4与产品试验件接触前的速度，并将所述速度数据传输给计算机10，计算机10将速度数据换算成能量数据，并将该能量数据传输到显示装置11，并显示出来。

进一步地，该冲击试验机还包括电源9，所述电源9为每个加速线圈81、计算机10、显示装置11、接近开关12、速度检测器13等需要电能的部件提供电能。

进一步地，所述每个加速线圈81均与一个独立的接近开关12连接，当冲击锤4穿过每个加速线圈81时，与该每个加速线圈81连接的接近开关12断开，电源9停止向该加速线圈81供电，以节省电量。

与现有技术相比，本发明的竖直式机械冲击试验机的高度调整方便，并且在利用重力势能转化为冲击能量的同时，采用电磁力做功，使冲击锤获得更大的冲击能量，克服了现有竖直式机械冲击试验机的不足，满足了产品对大能量冲击试验的要求。

附图说明

图1为现有技术中的一种竖直式机械冲击试验机的示意图；

图2为现有技术中的另一种竖直式机械冲击试验机的示意图；

图3为本发明的竖直式机械冲击试验机的示意图；

图4为本发明中的冲击锤的剖面图；

图5为本发明的竖直式机械冲击试验机中加速线圈组件的示意图；

附图标记：1-竖臂、2-横臂、3-导向杆、4-冲击锤、41-通孔、42-壳体、43-磁性物质、44-后盖、5-冲击锤固定器、6-冲击台、7-产品固定器、8-加速线圈组件、81-加速线圈、9-电源、10-计算机、11-显示装置、12-接近开关、13-速度检测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整、详细地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明众多实施例中的一部分，而不是全部的实施例。基于本发明的保护范围，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下，对本发明作出的任何变形的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

如图3所示，一种竖直式机械冲击试验机，该冲击试验机由竖臂1、一个横臂2、导向杆3、冲击锤4、冲击锤固定器5、冲击台6、产品固定器7等部分组成；所述竖臂1为圆杆状，其两端均具有螺纹；所述横臂2也是圆杆状，其两端均开设有螺纹孔，竖臂1为两个，两个竖臂1的一端分别拧入横臂2的两个螺纹孔中；冲击台6上开设有两个螺纹孔，两个竖臂1的另一端分别拧入冲击台上的两个螺纹孔中；导向杆3为圆杆状，连接在横臂2的中部，与竖壁1平行设置；导向杆3可以焊接在横臂2的中部，也可以通过紧固件固定在横臂2的中部；在需要调整冲击锤4相对于产品试验件的高度时，旋拧两个竖臂1，使两个竖臂1升高，同时需要保证横臂2保持水平；所述冲击锤4具有通孔41，导向杆3穿过通孔41，冲击锤4能够沿着导向杆3的竖直方向滑动；冲击锤4通过冲击锤固定器5固定在导向杆3上；所述产品固定器7位于冲击台6上，用于固定做冲击试验的产品试验件；导向杆3的下端位于产品固定器7的上方，二者不接触。

所述冲击锤固定器5为一螺钉，冲击锤4一侧开设有螺纹孔，所述螺钉拧入冲击锤4的螺纹孔中，将冲击锤4固定在导向杆3的顶端。

所述冲击锤4由壳体42、磁性物质43、后盖44组成；壳体的冲击部分为实心，后部为空心，空心部分填充磁性物质43，然后用后盖44将磁性物质43封入壳体42内。

所述磁性物质43为稀土磁性物质，该稀土磁性物质呈粉末状。当冲击锤与产品试验件冲击时，冲击锤和产品试验件均承受较大的震动。普通的磁性物质为一个整体，材质较脆，不耐冲击。为了防止整体性的磁性物质受到冲击时断裂，影响磁性，本发明采用粉末状的磁性物质。在受到冲击震动时，粉末状的磁性物质能够避免断裂，并能够根据磁力的作用，调整自身的位置，使磁力最大。同时，为了进一步提高磁性物质的磁力，磁性物质优选为稀土的磁性物质。

所述冲击锤4与产品试验件接触的冲击面为凸面或平面，优选为凸面。当所述冲击面为凸面时，由于接触面较小，在同样的条件下产品试验件能够受到更大的冲击效果。

为了保证冲击锤4在与产品试验件冲击时避免破坏，所述冲击锤4由壳体42的材料为金属，优选为钢材或铜材，其抗拉强度为370MPa-550MPa，洛氏硬度为58-62，壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的关系满足：抗拉强度×洛氏硬度的值大于等于21500并且小于等于34000，优选大于等于28000并且小于等于32000。当壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的积小于21500时，壳体的强度不能满足冲击时的要求；当壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的积大于34000时，壳体会变脆，亦不利于其强度的提高，不能满足冲击时的要求。

该冲击试验机还包括加速线圈组件8，所述加速线圈组件8包括多个加速线圈81。加速线圈通电后，产生电磁场，对具有磁性的冲击锤产生磁力，带动冲击锤做功，在冲击锤的重力势能转化为动能的基础上产生更大的冲击能量，满足产品试验件对较大冲击能量的需求。多个加速线圈81均呈环状，依次连接在一起构成加速线圈组件8。将加速线圈组件8套入导向杆3以及固定在导向杆3上的冲击锤4，固定在横臂2上。

该冲击试验机还包括计算机10，显示装置11，接近开关12，速度检测器13。所述速度检测器13安装在冲击台6上，检测冲击锤4与产品试验件接触前的速度，并将所述速度数据传输给计算机10，计算机10将速度数据换算成能量数据，并将该能量数据传输到显示装置11，并显示出来。所述显示装置11可以为LCD显示器、LED显示器、CRT显示器。

该冲击试验机还包括电源9，所述电源9为加速线圈81、计算机10、显示装置11、接近开关12、速度检测器13等需要电能的部件提供电能。

所述每个加速线圈81均与一个独立的接近开关12连接，当冲击锤4穿过每个加速线圈81时，与该每个加速线圈81连接的接近开关12断开，电源9停止向该加速线圈81供电，以节省电量。

在对产品试验件进行机械冲击试验时，首先利用产品固定器7将需要进行机械冲击试验的产品试验件固定在冲击台6上；其次调节两个竖臂1的高度，并使横臂2处于水平状态；然后把该竖直式机械冲击试验机接通电源，加速线圈组件8中的每个加速线圈81产生电磁场；拧出将冲击锤4固定在导向杆3上的螺钉，冲击锤4在重力的作用下向下运动，速度越来越大；冲击锤4进入加速线圈组件后，在重力和电磁力的作用下，速度越来越大，所述冲击锤4每穿过一个加速线圈后，接近开关12断开已经被穿过的加速线圈与电源的连接；最终冲击锤4到达冲击台6，对产品试验件进行冲击，完成冲击试验。在所述冲击锤4冲击产品试验件前，速度检测器13检测冲击锤4的速度，并将所述速度数据传输给计算机10，计算机10将速度数据换算成能量数据，并将该能量数据传输到显示装置11，并显示出来。

Claims (5)

1.一种竖直式机械冲击试验机，该冲击试验机由竖臂（1）、横臂（2）、导向杆（3）、冲击锤（4）、冲击锤固定器（5）、冲击台（6）、产品固定器（7）部分组成；

-所述竖臂（1）为圆杆状，其两端均具有螺纹；所述横臂（2）为圆杆状，其两端均开设有螺纹孔，两个竖臂（1）的一端分别拧入横臂（2）的两个螺纹孔中；冲击台（6）上开设有两个螺纹孔，两个竖臂（1）的另一端分别拧入冲击台上的两个螺纹孔中；

-导向杆（3）为圆杆状，连接在横臂（2）的中部，与竖壁（1）平行设置；

-所述冲击锤（4）具有通孔（41），导向杆（3）穿过通孔（41），冲击锤（4）能够沿着导向杆（3）的竖直方向滑动；冲击锤（4）通过冲击锤固定器（5）固定在导向杆（3）上；

-所述产品固定器（7）位于冲击台（6）上，用于固定做冲击试验的产品试验件；导向杆（3）的下端位于产品固定器（7）的上方，二者不接触；

-该冲击试验机还包括加速线圈组件（8）、计算机（10），显示装置（11），接近开关（12），速度检测器（13）；所述加速线圈组件（8）包括多个加速线圈（81）；

-所述每个加速线圈（81）均与一个独立的接近开关（12）连接，当冲击锤（4）穿过每个加速线圈（81）时，与该每个加速线圈（81）连接的接近开关（12）断开，电源（9）停止向该加速线圈（81）供电；

-所述冲击锤（4）由壳体（42）、磁性物质（43）、后盖（44）组成；壳体的冲击部分为实心，后部为空心，空心部分填充磁性物质（43），然后用后盖（44）将磁性物质（43）封入壳体（42）内；所述磁性物质（43）为稀土磁性物质，该稀土磁性物质呈粉末状；所述冲击锤（4）壳体（42）的抗拉强度为370 MPa-550 MPa，洛氏硬度为58-62，壳体材料的抗拉强度和洛氏硬度的关系满足：抗拉强度×洛氏硬度的值大于等于21500并且小于等于34000。

2.根据权利要求1所述的一种竖直式机械冲击试验机，其中所述冲击锤固定器（5）为一螺钉，冲击锤（4）一侧开设有螺纹孔，所述螺钉拧入冲击锤（4）的螺纹孔中。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种竖直式机械冲击试验机，其中所述冲击锤（4）与产品试验件接触的冲击面为凸面或平面。

4.根据权利要求3所述的一种竖直式机械冲击试验机，其中所述冲击锤（4）的壳体（42）的材料为金属。

5.根据权利要求1或2所述的一种竖直式机械冲击试验机，该冲击试验机还包括电源（9），所述电源（9）为每个加速线圈（81）提供电能。