CN108507888A - 一种非接触自吸式动力冲击装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触自吸式动力冲击装置，包括：变压器、电磁铁、测速仪、托架、玻璃导轨、冲击头、加速装置等。所述电磁铁为冲击头提供动力；所述测速仪对冲击头测速；所述托架用于调节玻璃导轨的高度，间接调节冲击头高度；所述玻璃导轨为冲击头提供加速通道，减少磁场干扰；所述冲击头为本装置的冲击构件，直接对试件进行冲击；所述加速装置对冲击头进行初加速，保证冲击头以一定速度冲出导轨。本发明可以对冲击头速度进行控制，实现以不同大小的能量对试件进行多次循环冲击，试验过程简单易行，试验结果的可靠性和可比性较好，能够作为岩石动力学的实验室装置使用。
Description
技术领域
本发明涉及动力传动与冲击领域，尤其涉及一种非接触自吸式动力冲击装置。
背景技术
实验室试验作为岩石动力学研究应用最广泛的一种研究方法，其实验装置主要包括SHPB(霍普金森压杆)、轻气炮、落锤等。由于SHPB系统庞大复杂，试验结果的可靠性和可比性有待提高；轻气炮设备成本高且体积大，在脆性岩石的试验中使用不够广泛，并且难于进行多次循环冲击试验；落锤冲击虽然能够实现直接加载，但难于实现恒定的应变率加载。在此背景下，本发明提出一种非接触自吸式动力冲击装置，作为一种新型的岩石动力试验装置，对现有装置存在的不足进行部分改进。
发明内容
本发明以在一定程度上克服现有冲击装置不足为目的，提供一种体积小操作简单且易于实现多次循环冲击的非接触自吸式动力冲击装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种非接触自吸式动力冲击装置，包括冲击头、加速装置、加速轨道、支撑装置、测速装置、电磁动力装置。
所述冲击头为金属材质圆柱体；所述测速装置为全自动电子测速仪，测速仪尾部与试样距离10cm；所述加速轨道为空心圆柱体玻璃材质导轨；所述电磁动力装置包括变压器、电磁铁，变压器与电磁铁串联连接。
所述加速装置为弹簧传动装置，包括高强度弹簧，固定块，发射开关，刻度片，手柄；固定块与弹簧右端部焊接固定，标有阿拉伯数字1-7的刻度片与固定块焊接固定，刻度片的刻度起始点在左端部，未进行数字标记，两个数字之间被刻度细线等分；发射开关包括两个金属探针与一个金属圆块，探针焊接在圆块上，金属探针与圆块中心之间夹角为120°，手柄上部分密布凹槽，位于圆块上半部的探针固定在凹槽中。
所述手柄为长方体金属材质，左端部与垂直的箭头型刻度指针焊接，手柄右端部受力端未受力时，刻度指针指向下方刻度片起始点。
所述支撑装置为两个相同的可升降托架，托架包括长方体金属柱，圆柱体金属柱，底部托盘，螺母；长方体金属柱中心开孔，孔洞直径与圆柱体金属柱大小一致，圆柱体金属柱竖直穿过长方体金属柱中心圆孔，与底部托盘焊接固定，螺母固定在圆柱体金属柱上，位于长方体金属柱下方，长方体金属柱上方放置有水平仪。
所述装置的基本操作步骤：
a.冲击头加速
顺次连接电源、变压器及电磁铁，闭合电源，调节变压器使电压稳定在110-380v之间某一定值，拉动手柄受力端，使左侧刻度指针对准刻度片某一刻度，拨动弹簧发射器的弹射开关，将冲击头弹射出去，冲击头在加速轨道滑行过程受到电磁动力装置的电磁吸引而继续加速。
b.冲击头速度测定与记录
冲击头经加速后滑出玻璃导轨并穿过全自动电子测速仪，测速仪将冲击头的速度自动记录在的电子显示屏上，完成对冲击头速度的测定与记录。
c.冲击头冲击试件
冲击头以测速装置记录的速度与试样撞击并减速至掉落在试验台上，冲击阶段结束。
d.冲击头回收再利用
将掉落在试验台上的冲击头回收再利用，与加速装置的高强度弹簧连接，做好下次冲击准备。
本发明的有益效果：
1、本发明可实现循环冲击，实现以不同冲击能量对试样不同位置进行冲击。
2、本发明能够实现以恒定应变率对试样进行加载，实验结果的可靠性与可比性提高。
3、本发明冲击可在单次冲击结束后进行回收，重复利用，节约实验成本，同时试验简单易操作，实验设备体积小成本低。
附图说明
图1为本发明一种非接触自吸式动力冲击装置结构图；
图2本发明一种非接触自吸式动力冲击装置发射开关结构图；
图3为本发明一种非接触自吸式动力冲击装置加速装置结构图；
图4为本发明一种非接触自吸式动力冲击装置托架结构图。
图中：1.交流电源，2.变压器，3.电磁铁，4.垫片，5.试件，6.测速仪，7.三脚架，8.托架，9.玻璃导轨，10.发射开关，11.加速装置，12.冲击头，13.固定块，14.刻度片，15.高强度弹簧，16.刻度指针，17.手柄。
具体实施方式
一种非接触自吸式动力冲击装置，试验方法具体包括如下步骤：
如图1至图4，一种非接触自吸式动力冲击装置，该装置包括：冲击头、加速装置、加速轨道、支撑装置、测速装置、电磁动力装置，具体包括：1.交流电源，2.变压器，3.电磁铁，4.垫片，5.试件，6.测速仪，7.三脚架，8.托架，9.玻璃导轨，10.发射开关，11.加速装置，12.冲击头，13.固定块，14.刻度片，15.高强度弹簧，16.刻度指针，17.手柄。
所述电磁动力装置包括交流电源1、变压器2、电磁铁3，三者依次顺序连接，变压器2调节电压在110-380v之间变化，电磁铁3被实验台上的挡板固定，防止在冲击过程中发生滑动，电磁铁在交流50Hz、工作电压110V—380V的控制电路中正常工作，通过调节电路电压来间接改变电磁铁3所提供吸引力的大小，能够实现控制电压改变冲击头12速度的目的。
所述试件5通过垫片4与电磁铁3间接接触，冲击过程中，冲击头12直接冲击试样，垫片4起到缓冲与保护的作用，电磁铁3、垫片4与试件5放置在试验台上。
所述测速装置包括测速仪6与三脚架7，测速仪6固定在三脚架7上，测速仪6工作电压为DC6V，误差在百分之0.5以下，能够实现高精度全自动电子测速，在冲击头12穿过测速仪6时，测速仪6的电子显示屏会对冲击头12的速度进行自动记录，三脚架7上方安装有水平仪，保证测速仪6处于水平状态，三脚架7可以进行升降调节，进而调节测速仪的高度。
所述支撑装置为两个相同的可升降金属托架8，托架8包括长方体金属柱，圆柱体金属柱，底部托盘，螺母；长方体金属柱中心开孔，孔洞直径与圆柱体金属柱大小一致，圆柱体金属柱竖直穿过长方体金属柱中心圆孔，与底部托盘焊接固定，螺母固定在圆柱体金属柱上，位于长方体金属柱下方，长方体金属上方放置有水平仪，旋转螺母控制水平方向长方体金属柱的高度，从而起到调节玻璃导轨9的高度的作用，玻璃导轨9的高度变化会引起冲击头12位置变化，实现对试件5不同位置冲击的目的。
所述加速轨道为玻璃导轨9，玻璃导轨9为外径75mm的空心圆柱体，选用玻璃材质能够减少磁场损失、减小摩擦阻力，冲击过程中，玻璃导轨9内部涂抹润滑油，起到润滑减小摩擦力的作用，玻璃导轨9放置在托架8上面。
所述加速装置11为弹簧传动装置，包括高强度弹簧15，固定块13，发射开关10，刻度片14，刻度指针16，手柄17；固定块13与高强度弹簧15右端部焊接固定，标有阿拉伯数字1-7的刻度片14与固定块13焊接固定，刻度片14的刻度起始点在左端部，未进行数字标记，两个数字之间被刻度细线等分；发射开关10包括两个金属探针与一个金属圆块，探针焊接在圆块上，金属探针与圆块中心之间夹角为120°，手柄17上部分密布凹槽，位于圆块上半部的探针固定在凹槽中，拨动圆块下半部探针，上半部探针会随着金属圆块的转动而弹出凹槽，触发加速装置开关；刻度片14刻度值与弹簧变形量和冲击头12的初始发射速度一一对应，刻度值越大对应的冲击头初速度越大；通过改变手柄17的受力大小，能够起到控制冲击头12初始弹射速度的目的。
所述冲击头12为金属圆柱体，具有良好的导磁性，能够实现对试样的全冲击、二分之一冲击和四分之一冲击；冲击头12与加速装置11紧密接触，加速装置11能够控制冲击头12的初始弹射速度，冲击头12与试件5完成冲击之后会掉落在试验台上，可以进行回收利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，如改变加速轨道尺寸、改变冲击头直径、改变弹簧发射器的发射方式等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种非接触自吸式动力冲击装置，包括冲击头、加速装置、加速轨道、支撑装置、测速装置、电磁动力装置；电磁动力装置、测速装置、加速轨道顺次连接，加速轨道放置在支撑装置上，冲击头在加速轨道内部与加速装置紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种非接触自吸式动力冲击装置，其特征在于：所述冲击头为金属材质圆柱体；所述测速装置为全自动电子测速仪，测速仪尾部与试样距离10cm；所述加速轨道为空心圆柱体玻璃材质导轨；所述电磁动力装置包括变压器、电磁铁，变压器与电磁铁串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种非接触自吸式动力冲击装置，其特征在于：所述加速装置为弹簧传动装置，包括高强度弹簧，固定块，发射开关，刻度片，手柄；固定块与弹簧右端部焊接固定，标有阿拉伯数字1-7的刻度片与固定块焊接固定，刻度片的刻度起始点在左端部，未进行数字标记，两个数字之间被刻度细线等分；发射开关包括两个金属探针与一个金属圆块，探针焊接在圆块上，金属探针与圆块中心之间夹角为120°，手柄上部分密布凹槽，位于圆块上半部的探针固定在凹槽中。
4.根据权利要求3所述的一种非接触自吸式动力冲击装置，其特征在于：所述手柄为长方体金属材质，左端部与垂直的箭头型刻度指针焊接，手柄右端部受力端未受力时，刻度指针指向下方刻度片起始点。
5.根据权利要求1所述的一种非接触自吸式动力冲击装置，其特征在于：所述支撑装置为两个相同的可升降托架，托架包括长方体金属柱，圆柱体金属柱，底部托盘，螺母；长方体金属柱中心开孔，孔洞直径与圆柱体金属柱大小一致，圆柱体金属柱竖直穿过长方体金属柱中心圆孔，与底部托盘焊接固定，螺母固定在圆柱体金属柱上，位于长方体金属柱下方，长方体金属柱上方放置有水平仪。
6.利用权利要求1-6之一所述的一种非接触自吸式动力冲击装置，其特征在于：包括如下步骤：
a.冲击头加速
顺次连接电源、变压器及电磁铁，闭合电源，调节变压器使电压稳定在220-380v之间某一定值，拉动手柄受力端，使左侧刻度指针对准刻度片某一刻度，拨动弹簧发射器的弹射开关，将冲击头弹射出去，冲击头在加速轨道滑行过程受到电磁动力装置的电磁吸引而继续加速。
b.冲击头速度测定与记录
冲击头经加速后滑出玻璃导轨并穿过全自动电子测速仪，测速仪将冲击头的速度自动记录在的电子显示屏上，完成对冲击头速度的测定与记录。
c.冲击头冲击试件
冲击头以测速装置记录的速度与试样撞击并减速至掉落在试验台上，冲击阶段结束。
d.冲击头回收再利用
将掉落在试验台上的冲击头回收再利用，与加速装置的高强度弹簧连接，做好下次冲击准备。
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