CN108760537A - 一种大型落锤冲击装置 - Google Patents

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Abstract

一种大型落锤冲击装置，用于测试金属、非金属、复合材料的性能，它包括：桩基础、承台、刚性平台、格构式刚性支架、高精度导轨、落锤、配重、防回弹二次撞击系统、激发装置、刚性墙、蝶形弹簧和千斤顶。所述的落锤包括锤体和锤头两部分，锤体和锤头之间安装有传感器，在落锤上的配重可根据情况自由增减，以满足不同冲击质量下的试验要求；配重上方的防回弹二次撞击系统可在锤头第一次撞击试件以后立即锁死，防止二次撞击，确保试验精度；格构式刚性支架上设置激发装置，此激发装置为一种弹射器，试验时可给予锤头初速度，使落锤冲击速度增大，满足高速撞击试验需求。该大型落锤冲击装置既满足低速低质量的冲击试验也可满足高速高质量的冲击试验。

Description

一种大型落锤冲击装置
技术领域
本发明涉及试验装置领域，特别涉及一种大型落锤冲击装置。
背景技术
目前我国试验机技术发展迅速，在大型化、精细化方面做出了一定成果，但从试验机整体水平上看，还与国外先进水平的技术指标有较大差距。尤其进行大型足尺试验的设备比较匮乏，试验机精细程度不够。因此，对于精细化，大型化设备的开发需要着重关注。
落锤冲击试验机作为测定试件抗冲击性能的必备试验设备而被广泛应用。目前落锤冲击试验机有两方面问题；一方面：落锤试验机精细化程度不够，直接为落锤冲击试件，设备中导轨、防回弹二次撞击系统都未安装；另一方面：落锤试验机尺寸较小，难以满足现阶段土木工程、航天航空和机械工程等领域对大型构件以及足尺构件的冲击试验要求。
发明内容
本发明提供试验精度高的一种大型落锤冲击装置，该装置可用于测试金属、非金属、复合材料等多种机械工程、航天航空和土木工程等材料制造的结构元件，以及各类土木建筑工程结构的抗冲击性能等，可有效提高试验的精度、速度和冲击质量需求。
本发明的技术方案如下：
一种大型落锤冲击装置，其特征在于：该大型落锤装置主要包括桩基础（1）、承台（2）、刚性平台（3）、格构式刚性支架（4）、高精度导轨（5）、落锤（6）、配重（7）、防回弹二次撞击系统（8）、激发装置（9）、刚性墙（10）、蝶形弹簧（11）、千斤顶（12）、试验试件（13）、传感器（14）。所述的桩基础（1）承受试验设备及桩基础自身的自重荷载和试验时的冲击荷载；所述的承台（2）将桩基础连接在一起，并成为一个整体，同时作为试验所需的工作平台；所述的刚性平台（3）设置在承台（2）上方，通过高强螺栓连接在一起，试验时可对承台（2）起到一定的保护作用；所述的格构式刚性支架（4）采用对称结构，由两个格构式刚性立柱和一个格构式刚性梁组成，采用国标型钢制作，两个格构式刚性立柱设置在刚性平台（3）的上方，沿刚性平台的宽度方向布置，顶部通过格构式刚性梁连接；所述的高精度导轨（5）采用工字型的铁路重轨，翼缘焊接在格构式刚性立柱的高度方向；所述的落锤（6）安装在高精度导轨（5）之间，包括锤头和锤体两部分，锤体与锤头之间安装有传感器（14），锤体材料用45#锻钢制造，锤头材料用高强度合金钢材，且为可更换锤头，锤头形状可为平头、锥头、半球头、楔形头等；所述的配重（7）设置在落锤（6）的上方，可以增加落锤的自重，以满足不同的试验要求；所述的防回弹二次撞击系统（8）设置在配重（7）上方，可防止试件与锤头的二次撞击，确保试验精度；所述的激发装置（9）设置在格构式刚性梁下方，作用是对锤头提供一定的初速度，增加锤头撞击能量；所述的刚性墙（10）用来固定试件（13），试件水平放置在两个格构式刚性立柱之间。
上述技术方案中，
所述的承台（2）为钢筋混凝土板，尺寸为8m×6m×0.5m；所述的刚性平台（3）选用大刚度的合金材料制作，可减小试验冲击产生的震动对承台的局部破坏，刚性平台尺寸为8m×6m×0.2m；所述的格构式刚性立柱高度为18m，截面尺寸为1200mm×800mm；所述的两个高精度导轨（5）之间的净距离为0.8m；所述的激发装置（9）为弹射器，可为液压型、蒸汽型等；所述的刚性墙（10）装有蝶形弹簧（11）和千斤顶（12），千斤顶（12）可施加一定的轴向力，蝶形弹簧（11）是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧，在承受负载变形后，可储蓄一定的势能，再施加于试件上，保证试件轴力是稳定的。
本发明中防回弹二次撞击系统，有效防止了锤头对试件的二次撞击，确保了试验的精度；激发装置，为锤头提供了初速度，增加了试验机的最大冲击能量；冲击试验的刚性平台，可以满足土木工程中构件的足尺冲击试验以及其他领域大型构件的冲击试验；解决了落锤冲击试验机人工操作效率低下和人为误差的问题。
附图说明
附图1是本发明的结构图。
附图2是图1的俯视图。
图中：1-桩基础；2-承台；3-刚性平台；4-格构式刚性支架；5-高精度导轨；6-落锤；7-配重；8-防回弹二次撞击系统；9-激发装置；10-刚性墙；11-蝶形弹簧；12-千斤顶；13-试验试件；14-传感器。
具体实施方式
首先应需注意的是，附图是为了更形象、更简洁、清楚地展示本发明，因此不能作为对本发明的限制，本领域的相关技术施工人员可根据实际情况进行适当地变化、修改。
下面结合附图对本发明的结构以及具体实施方式作进一步说明：
根据本发明所述的一种大型落锤冲击装置，包括桩基础（1）、承台（2）、刚性平台（3）、格构式刚性支架（4）、高精度导轨（5）、落锤（6）、配重（7）、防回弹二次撞击系统（8）、激发装置（9）、刚性墙（10）、蝶形弹簧（11）、千斤顶（12）、试验试件（13）、传感器（14）。
桩基础（1）与承台（2）连成一个整体，同时承台（2）作为试验平台，材料选用高强度钢筋混凝土材料，承台（2）尺寸为8m×6m×0.5m。承台（2）上方设置刚性平台（3），试验过程中锤头对试件的冲击能量会对承台造成局部破坏，因此在其上方设置具有较大刚度的刚性平台，对承台起保护作用，材料可选用合金材料，尺寸为8m×6m×0.2m。
所述的格构式刚性支架（4）设置在刚性平台（3）上，采用对称结构，材料选用国标型钢制作，包括两个格构式刚性立柱和一个格构式刚性梁，两个格构式刚性立柱高为18m，截面尺寸为1200mm×800mm；上部与格构式刚性梁连接，保证格构式刚性支架（4）的整体性。所述的两个高精度导轨（5）材料选用铁路重轨，分别设置在两个格构式刚性立柱侧壁，通过焊接方式将高精度导轨（5）的翼缘与格构式刚性立柱连接，安装、调试保证直线度、垂直度误差小于0.1%，安装完毕的两个高精度导轨之间的净距离为0.8m。
所述的落锤（6）设置在两个高精度导轨（5）之间，落锤（6）由锤体和锤头构成，锤体材料卡在高精度导轨（5）的腹板内，用45#锻钢制造，用高精度机床加工，确保精度，锤头材料用高强度合金钢材，精加工并淬火后磨床加工，以保证足够的精度和硬度，且为可更换锤头，锤头形状可为平头、锥头、半球头、楔形头等；落锤（6）上方可加配重（7），配重质量在10kg—2t之间可随意调整组合。
所述的配重（7）设置在落锤（6）的上方，可以增加落锤的自重，以满足不同的试验要求；所述的防回弹二次撞击系统（8）为顶推式电磁铁杠杆机构，设置在配重（7）上方，在落锤冲击试件后，电磁铁接受光电信号，推动杠杆将顶块推入向上反弹的锤体间隙内，撑起落锤，可防止试件与锤头的二次撞击，确保试验精度；所述的激发装置（9）为液压型弹射器或蒸汽型弹射器，激发装置（9）设置在格构式刚性梁下方，作用是对锤头提供一定的初速度，增加锤头撞击能量；所述的刚性墙（10）用来固定试验试件（13），并根据试验试件（13）的空间需求对刚性墙（10）进行移动并固定在刚性平台（3）上。试验试件（13）可以水平放置在格构式刚性支架（4）之间。
承台（2）上设置刚性墙（10），并装有蝶形弹簧（11）和千斤顶（12），用来固定试验试件（13），可对试验试件（13）提供一定的轴力，试验试件（13）可为金属、非金属、复合材料等多种机械工程、航天航空和土木工程等材料制造的结构元件，以及各类土木建筑工程结构的抗冲击性能等。
尽管上面已经描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种大型落锤冲击装置，其特征在于：包括桩基础（1）、承台（2）、刚性平台（3）、格构式刚性支架（4）、高精度导轨（5）、落锤（6）、配重（7）、防回弹二次撞击系统（8）、激发装置（9）、刚性墙（10）、蝶形弹簧（11）、千斤顶（12）、试验试件（13）、传感器（14）；所述桩基础（1）承受试验设备及桩基础自身的自重荷载和试验时的冲击荷载；所述承台（2）与桩基础连接在一起，并成为一个整体，同时作为试验的工作平台；所述刚性平台（3）设置在承台（2）上方，并用螺栓连接；所述的格构式刚性支架（4）采用对称结构，由两个格构式刚性立柱和一个格构式刚性梁组成，两个格构式刚性立柱设置在刚性平台（3）的上方，顶部通过格构式刚性梁连接；所述高精度导轨（5）采用工字型的铁路重轨，翼缘焊接在格构式刚性立柱的高度方向；所述落锤（6）安装在高精度导轨（5）之间，落锤（6）包括锤头和锤体，锤体与锤头之间安装有传感器（14）；所述配重（7）设置在落锤（6）的上方，可以增加落锤的自重，以满足不同的试验要求；所述防回弹二次撞击系统（8）设置在配重（7）上方，目的是防止试件与锤头的二次撞击，确保试验精度；所述激发装置（9）设置在格构式刚性梁下方，作用是对锤头提供初速度，增加锤头撞击能量；所述刚性墙（10）用来固定试件（13），试件水平放置在两个高精度导轨（5）之间。
2.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的承台（2）为钢筋混凝土板，尺寸为8m×6m×0.5m。
3.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的刚性平台（3）的尺寸为8m×6m×0.2m。
4.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的格构式刚性立柱高度为18m，截面尺寸为1200mm×800mm。
5.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的两个高精度导轨（5）之间的距离为0.8m。
6.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的配重（7）的重量是10kg~2t。
7.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的防回弹二次撞击系统（8）为顶推式电磁铁杠杆机构。
8.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的激发装置（9）为一种液压型弹射器。
9.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的刚性墙（10）通过高强螺栓固定在刚性平台（3）上，根据试验试件（13）尺寸大小对刚性墙（10）进行移动以满足空间要求。
10.根据权利要求书1所述的一种大型落锤冲击装置，其特征在于：所述的刚性墙（10）安装有蝶形弹簧（11）和千斤顶（12），蝶形弹簧（11）具有较强的缓冲吸振能力，具有较高的冲击韧性、塑性和较高的屈强比，能以小变形承受大载荷，千斤顶（12）所提供的轴力，通过蝶形弹簧（11）施加于试件上。
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