CN108318204B - 一种电磁冲击振动实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁冲击振动实验装置，包括基板、悬臂支撑装置、磁力弹性质量块装置、周期电磁装置、冲击发生器装置、二级调节板和传感器，所述基板与悬臂支撑装置通过螺钉连接，磁力弹性质量块装置通过固定板与悬臂支撑装置连接，周期电磁装置通过螺钉安装于所述基板的水平滑槽上，冲击发生器装置通过螺钉安装于二级调节板的滑槽上，二级调节板通过螺钉安装于基板的竖直滑槽上。本发明通过模拟各种振动冲击环境，测试在振动情况下如何利用激励频率来控制冲击振动的振幅。

Description

一种电磁冲击振动实验装置
技术领域
本发明属于力学实验领域，尤其涉及一种适用于验证冲击对质量块动力学行为影响的电磁冲击振动实验装置
背景技术
在石油钻井开采领域，为了提高钻头的工作效率，利用钻头的振动对岩层进行冲击，但是振动频率和冲击之间的联系仍为探索领域。
现有技术多采用冲击振子模型模拟这一过程，但现有技术通常利用激振器进行基础激励来实现，基础激励的激振方式会引入结构阻尼等不可控因素的影响，减弱实验精度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种电磁冲击振动实验装置，通过模拟各种振动冲击环境，测试在振动情况下如何利用激励频率来控制冲击振动的振幅。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电磁冲击振动实验装置，包括基板、悬臂支撑装置、磁力弹性质量块装置、周期电磁装置、冲击发生器装置、二级调节板和传感器，所述基板与悬臂支撑装置通过螺钉连接，磁力弹性质量块装置通过固定板与悬臂支撑装置连接，周期电磁装置通过螺钉安装于所述基板的水平滑槽上，冲击发生器装置通过螺钉安装于二级调节板的滑槽上，二级调节板通过螺钉安装于基板的竖直滑槽上。
进一步的，所述悬臂支撑装置由立柱、悬臂和固定板组成；所述磁力弹性质量块装置由弹簧片、质量块固定板、质量块和冲击垫组成；所述冲击发生器装置由对冲击发生器、弹性杆、弹性杆固定板和弹性杆支座组成。
进一步的，所述磁力弹性质量块装置在周期电磁装置的作用下产生周期振动并在冲击发生器装置上产生冲击波形，由安装在磁力弹性质量块装置上的传感器回传数据，显示在PC设备上。
进一步的，所述基板、二级调节板、悬臂支撑装置、冲击发生器装置都具有可调节的滑槽固定方式。
进一步的，所述的磁力弹性质量块内部空腔内可放置磁铁块用以实现调节磁力。
进一步的，所述周期电磁装置可通过调节电流大小实现调节磁力。
进一步的，所述周期电磁装置和冲击发生器装置分别设置有一对。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明装置可以从机械和电气两个方面调节参数，便于调整实验条件，并获得相应实验数据。
2.本发明装置除参数可调节外，制造成本低廉，实现条件要求低。
3.本发明可模拟各种振动冲击环境，测试在振动情况下如何利用激励频率来控制冲击振动的振幅。此外该装置使用安装场合广泛，同时还具备小型、轻便、稳定性高等特点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的基板结构示意图；
图3为本发明的悬臂支撑装置、弹性质量块装置及冲击发生器装置等结构示意图；
图4为本发明调节时的剖面状态示意图；
附图标记：1、基板；2、悬臂支撑装置；2-1、立柱；2-2、悬臂；2-3、弹簧片固定板；3、磁力弹性质量块装置；3-1、弹簧片；3-2、质量块固定板；3-3、质量块；3-4、冲击垫；4、周期电磁装置；5、冲击发生器装置；5-1、冲击发生器；5-2、弹性杆；5-3、弹性杆固定板；5-4、弹性杆支座；6、二级调节板；7、传感器。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，进行详细说明。
如图1所示的一种电磁冲击振动实验装置，包括1块基板1、1套悬臂支撑装置2、1套磁力弹性质量块装置3、1对周期电磁装置4、1对冲击发生器装置5和1块二级调节板6和1套传感器7。基板1与悬臂支撑装置2通过螺钉连接，磁力弹性质量块装置3与悬臂支撑装置2连接，1对周期电磁装置4通过螺钉安装在基板1的水平滑槽上，1对冲击发生器装置5通过螺钉安装在二级调节板6的滑槽上，二级调节板6通过螺钉安装在基板1的竖直滑槽上。其中所述的基板1由图2所示，其上4个圆孔为安装孔，电磁冲击振动实验装置可按需要固定在工作台或振动台上，其上3对长圆滑槽可实现安装在基板上设备的滑动调节和固定。
如图3、图4所示，悬臂支撑装置2由安装在基板1上的立柱2-1，安装在立柱2-1上的悬臂2-2，以及安装在悬臂2-2上的弹簧片固定板2-3组成，其中悬臂2-2在立柱2-1上的高度可通过滑槽调节。
磁力弹性质量块装置3由1对安装在悬臂支撑装置2上的弹簧片3-1、1对安装在弹簧片上的质量块固定板3-2及1个质量块3-3、和1对安装在质量块固定板3-2上的冲击垫3-4组成，其中弹簧片3-1与悬臂支撑装置2的相对位置可以调节，质量块固定板3-2及质量块3-3与弹簧片3-1的相对位置也可以调节，由质量块固定板3-2及质量块3-3所组成的封闭空间内可以按照实验需求放置不同数量和磁力的磁性设备。
冲击发生器装置5由1对冲击发生器5-1、1对弹性杆5-2、1对弹性杆固定板5-3、1对弹性杆支座5-4组成，其中，弹性杆支座5-4安装在二级调节板6上，弹性杆5-2通过弹性杆固定板5-3安装在弹性杆支座5-4上，冲击发生器5-1安装在弹性杆5-2上。弹性杆5-2与弹性杆支座5-4的相对位置可以调节，弹性杆支座5-4与二级调节板6的相对位置可以调节，二级调节板6与基板1的相对位置可以调节。
本发明实验装置可实现如下功能：
(1)根据不同激励频率控制振幅：通过调节控制电流频率，改变电磁力的频率及作用范围，进而实现对弹性质量装置振动幅值的控制。
(2)实现多工况验证：通过对弹性元件刚度和冲击间隙调节，可模拟不同共振频率，不同岩石结构的多种工况情况下的模拟，以得到最大效率值。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁冲击振动实验装置，其特征在于，包括基板、悬臂支撑装置、磁力弹性质量块装置、周期电磁装置、冲击发生器装置、二级调节板和传感器，所述基板与悬臂支撑装置通过螺钉连接，磁力弹性质量块装置通过固定板与悬臂支撑装置连接，周期电磁装置通过螺钉安装于所述基板的水平滑槽上，冲击发生器装置通过螺钉安装于二级调节板的滑槽上，二级调节板通过螺钉安装于基板的竖直滑槽上；悬臂支撑装置由安装在基板上的立柱，安装在立柱上的悬臂，以及安装在悬臂上的弹簧片固定板组成；磁力弹性质量块装置由1对安装在悬臂支撑装置上的弹簧片、1对安装在弹簧片上的质量块固定板及1个质量块、和1对安装在质量块固定板上的冲击垫组成；冲击发生器装置由1对冲击发生器、1对弹性杆、1对弹性杆固定板、1对弹性杆支座组成，其中，弹性杆支座安装在二级调节板上，弹性杆通过弹性杆固定板安装在弹性杆支座上，冲击发生器安装在弹性杆上。
2.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述悬臂支撑装置由立柱、悬臂和固定板组成。
3.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述磁力弹性质量块装置由弹簧片、质量块固定板、质量块和冲击垫组成。
4.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述冲击发生器装置由对冲击发生器、弹性杆、弹性杆固定板和弹性杆支座组成。
5.根据权利要求1或3所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述磁力弹性质量块装置在周期电磁装置的作用下产生周期振动并在冲击发生器装置上产生冲击波形，由安装在磁力弹性质量块装置上的传感器回传数据，显示在PC设备上。
6.根据权利要求1或3所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述的磁力弹性质量块内部空腔内可放置磁铁块用以实现调节磁力。
7.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述基板、二级调节板、悬臂支撑装置、冲击发生器装置都具有可调节的滑槽固定方式。
8.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述周期电磁装置可通过调节电流大小实现调节磁力。
9.根据权利要求1所述的电磁冲击振动实验装置，其特征在于，所述周期电磁装置和冲击发生器装置分别设置有一对。
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