CN109001061A - 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法 - Google Patents

一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109001061A
CN109001061A CN201811084132.1A CN201811084132A CN109001061A CN 109001061 A CN109001061 A CN 109001061A CN 201811084132 A CN201811084132 A CN 201811084132A CN 109001061 A CN109001061 A CN 109001061A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
group
internal
experimental rig
external tooth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811084132.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109001061B (zh
Inventor
陈小翠
赵文虎
张玉全
郑源
杨春霞
刘惠文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN201811084132.1A priority Critical patent/CN109001061B/zh
Publication of CN109001061A publication Critical patent/CN109001061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109001061B publication Critical patent/CN109001061B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0005—Repeated or cyclic

Abstract

本发明公开了一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法，包括内齿齿轮、外齿齿轮、导向轴承组、导轨件、冲击杆、作用头、椭圆齿轮组、动力齿轮。导轨件顶端固定在整体支架上，试件置于底部的试验台座中。动力齿轮带动椭圆齿轮组，经内齿齿轮、外齿齿轮和导向轴承组传递动力，冲击杆和作用头沿导轨竖向往复作用，对试件施加连续的冲击荷载。内齿齿轮的内径大小与外齿齿轮外径的比值为2:1，外齿齿轮上任意一定点的内摆线轨迹均为直线往复运动。可通过调整椭圆齿轮组的啮合方式，得到变化的转动速度，从而实现不同大小、频率的冲击荷载的连续施加；本发明结构简单，操作便捷，运行安全可控。

Description

一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法，可实现工程结构或构件表面连续冲击荷载的施加，属于冲击试验技术领域。
技术背景
材料结构的冲击破坏在人们日常生活中随处可见，并且与航空航天、船舶、水利工程、汽车、核能、防护工程甚至国防工程息息相关。小到手机不慎跌落，大到汽车的撞击、废弃建筑的爆破拆除、航天飞机的解体着陆、行星的碰撞等，都存在着结构的冲击碰撞现象。这些结构在冲击荷载的作用下会发生形变甚至破坏，从而影响到结构的安全性和使用寿命。为了充分地理解并科学分析此类冲击现象，掌握结构的抗冲击性能，需要进行相应的冲击试验研究。
目前，进行结构抗冲击试验的装置主要为霍普金森(Hopkinson)杆试验装置和落锤冲击装置。前者主要应用于高速冲击领域，由炸药引爆后产生压力脉冲，从霍普金森压杆尾端向前端传播，试件被放置于入射杆和透射杆之间。后者主要应用于中低速冲击领域，由含一定势能的落锤撞击置于底座的试件，并观测、记录试件在冲击荷载下的动力响应。然而，这些加载装置所产生的冲击荷载多为一次性的脉冲荷载，难以实现冲击荷载的连续施加，无法明确提供试件结构在持续冲击荷载下的疲劳损伤信息。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足之处，提供一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法，能够调整冲击荷载的大小和加载频率，为试件结构冲击疲劳损伤、破坏机理的研究提供试验保障。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
本发明的一种施加连续冲击荷载的试验装置，包括内齿齿轮、外齿齿轮、导向轴承组、导轨件、冲击杆、椭圆齿轮组、动力齿轮、试件；导轨件包括两条竖直设置的导轨，其顶端固定在整体支架上部；试件置于整体支架底部的试验台座中；所述的动力齿轮在外接动力系统的驱动下带动椭圆齿轮组，经内齿齿轮、外齿齿轮和导向轴承组传递动力，使冲击杆沿导轨件竖向往复作用，对试件施加连续的冲击荷载。
优选的，所述的内齿齿轮的内径与外齿齿轮外径的比值为2:1。
进一步的，所述的导向轴承组中心点与外齿齿轮顶点连接。
进一步的，所述的导向轴承组包括5个轴承，其中4个轴承中每2个一组分别沿导轨件的两条导轨滚动，另1个轴承连接冲击杆。
进一步的，所述的冲击杆末端安装有作用头。
进一步的，所述的椭圆齿轮组包括两个形状大小均相同、相互啮合的椭圆齿轮，两椭圆齿轮中心距为椭圆的长轴与短轴之和的二分之一。
进一步的，所述的整体支架为框架式结构，包括相互平行的上平台和下平台、用于连接固定上平台和下平台的竖直支承件；导轨件的顶端固定在上平台上；试验台座固定在下平台上。
本发明的一种施加连续冲击荷载的试验方法，其特征在于，采用上述的施加连续冲击荷载的试验装置，其动力齿轮在外接动力系统的驱动下带动椭圆齿轮组，经内齿齿轮、外齿齿轮和导向轴承组传递动力，使冲击杆沿导轨件件竖向往复作用，对试件施加连续的冲击荷载。
本发明的所述内齿齿轮的转动速度在外齿齿轮位于底端和顶端时最大。通过调整椭圆齿轮组的啮合方式，可得到变化的内齿齿轮的转动速度，从而实现不同大小、频率的冲击荷载的连续施加。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明能够为冲击试验研究提供连续的冲击荷载，且冲击荷载的大小、频率可调、可控，为研究结构冲击疲劳损伤和破坏机理提供试验保障。
2.本发明在试验过程中，冲击杆和作用头的运动轨迹与半径比为2:1内摆线一致，由导向轴承组和导轨限定方向，从而实现连续冲击荷载的施加。
3.本发明所施加的冲击荷载的大小、频率可由椭圆齿轮组的啮合方式调控，实现了冲击荷载的多样化，满足不同结构冲击试验的荷载要求。
4.本发明结构简单，操作便捷，运行安全可控。
附图说明
图1为本发明的施加连续冲击荷载的试验装置的一个实施例的结构示意图。
图2为图1所示的一个实施例的含局部剖面的前视图。
图3为图2中a部局部放大图。
图4为图2中b部局部放大图。
图5为图1所示的一个实施例的后视图。
图6为图5中c部局部放大图。
图中，1试件，2作用头，3内齿齿轮，4外齿齿轮，5冲击杆，6整体支架，7椭圆齿轮组，8动力齿轮，9导轨件，10导向轴承组，11试验台座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明施加连续冲击荷载的试验装置的一个实施例的结构示意图。图2为图1所示的一个实施例的含局部剖面的前视图。如图1和图2所示，本发明实施例装置，包括内齿齿轮3、外齿齿轮4、导向轴承组10、导轨件9、冲击杆5、椭圆齿轮组7、动力齿轮8、试件1。所述的整体支架6为框架式结构，包括相互平行的上平台和下平台、用于连接固定上平台和下平台的竖直支承件；导轨件9顶端固定在整体支架6上部，由两条竖直设置的钢件组成；试验台座11固定在下平台上。所述的椭圆齿轮组7分别与内齿齿轮3以及动力齿轮8连接，其中内齿齿轮3和外齿齿轮4通过导向轴承组10传递动力，动力齿轮8与外接动力系统相连；试件1放置于整体支架6底部的试验台座11中，试验中，冲击杆5沿导轨件9竖向往复作用，对试件1施加连续的冲击荷载。
优选的，所述的内齿齿轮3的内径与外齿齿轮4外径的比值为2:1。运行时，外齿齿轮4上任意一点的内摆线轨迹均为竖向直线往复运动。
进一步的，所述的导向轴承组10的中心点与外齿齿轮4顶点连接。
图3为图2中a部局部放大图。如图3所示，所述的导向轴承组10包括5个轴承，其中4个轴承中每2个一组分别沿导轨件9的两条导轨滚动，另1个轴承连接冲击杆5。冲击杆5通过两组导向轴承沿两条导轨的滚动来确定其竖向作用力方向。
图4为图2中b部局部放大图。如图4所示，所述的冲击杆5末端安装有作用头2。
图5为图1所示的一个实施例的后视图。图6为图5中c部局部放大图，示出了椭圆齿轮组7的啮合方式。运行时，椭圆齿轮组7由动力齿轮8传动。所述的椭圆齿轮组7包括两个形状大小均相同、相互啮合的椭圆齿轮，两椭圆齿轮中心距为椭圆的长轴与短轴之和的二分之一。
本发明的一种施加连续冲击荷载的试验方法，施加连续冲击荷载的试验装置的动力齿轮8在外接动力系统的驱动下带动椭圆齿轮组7，经内齿齿轮3、外齿齿轮4和导向轴承组10传递动力，使冲击杆5沿导轨件件9竖向往复作用，对试件1施加连续的冲击荷载。
通过调整椭圆齿轮组(7)的啮合方式，可得到变化的内齿齿轮(3)的转动速度。即，由动力齿轮8传递的恒定转动速度经椭圆齿轮组7后，可得到变化的内齿齿轮3的转动速度，从而实现不同大小、频率的冲击荷载的连续施加。其内齿齿轮3的瞬时转动速度na为：
na＝n2＝n1·r1/r2
其中n1、n2分别为椭圆齿轮组7的主动轮和从动轮的瞬时转速；r1、r2分别为椭圆齿轮组7的主动轮和从动轮瞬时传动时的圆弧半径。所述内齿齿轮3的转动速度在外齿齿轮4位于底端和顶端时最大。
所述动力齿轮8的外接动力系统，可采用液压马达、电动机、发动机等，为试验装置提供稳定持续的动力。
具体的，所述试件1置于试验台座11进行冲击试验前，需根据其力学参数，如：弹模、泊松比、抗拉强度等，通过数值模拟，计算出其产生破坏时所需的冲击荷载大小，从而为试验施加的冲击荷载提供参考。
本发明提供的施加连续冲击荷载的试验装置，结构设计简单，操作便捷，过程安全可控。

Claims (9)

1.一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于，包括内齿齿轮(3)、外齿齿轮(4)、导向轴承组(10)、导轨件(9)、冲击杆(5)、椭圆齿轮组(7)、动力齿轮(8)、试件(1)；导轨件(9)包括两条竖直设置的导轨，其顶端固定在整体支架(6)上部；试件(1)置于整体支架(6)底部的试验台座(11)中；所述的动力齿轮(8)在外接动力系统的驱动下带动椭圆齿轮组(7)，经内齿齿轮(3)、外齿齿轮(4)和导向轴承组(10)传递动力，使冲击杆(5)沿导轨件(9)竖向往复作用，对试件(1)施加连续的冲击荷载。
2.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于：所述的内齿齿轮(3)的内径与外齿齿轮(4)外径的比值为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于：所述的导向轴承组(10)中心点与外齿齿轮(4)顶点连接。
4.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于：所述的导向轴承组(10)包括5个轴承，其中4个轴承中每2个一组分别沿导轨件(9)的两条导轨滚动，另1个轴承连接冲击杆(5)。
5.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于，所述的冲击杆(5)末端安装有作用头(2)。
6.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于，所述的椭圆齿轮组(7)包括两个形状大小均相同、相互啮合的椭圆齿轮，两椭圆齿轮中心距为椭圆的长轴与短轴之和的二分之一。
7.根据权利要求1所述的一种施加连续冲击荷载的试验装置，其特征在于，所述的整体支架(6)为框架式结构，包括相互平行的上平台和下平台、用于连接固定上平台和下平台的竖直支承件；导轨件(9)的顶端固定在上平台上；试验台座(11)固定在下平台上。
8.一种施加连续冲击荷载的试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的施加连续冲击荷载的试验装置，所述的动力齿轮(8)在外接动力系统的驱动下带动椭圆齿轮组(7)，经内齿齿轮(3)、外齿齿轮(4)和导向轴承组(10)传递动力，使冲击杆(5)沿导轨件件(9)竖向往复作用，对试件(1)施加连续的冲击荷载。
9.根据权利要求8所述的一种施加连续冲击荷载的试验方法，其特征在于，通过调整椭圆齿轮组(7)的啮合方式，可得到变化的内齿齿轮(3)的转动速度。即，由动力齿轮8传递的恒定转动速度经椭圆齿轮组7后，可得到变化的内齿齿轮3的转动速度，从而实现不同大小、频率的冲击荷载的连续施加。
CN201811084132.1A 2018-09-18 2018-09-18 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法 Active CN109001061B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811084132.1A CN109001061B (zh) 2018-09-18 2018-09-18 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811084132.1A CN109001061B (zh) 2018-09-18 2018-09-18 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109001061A true CN109001061A (zh) 2018-12-14
CN109001061B CN109001061B (zh) 2021-05-18

Family

ID=64591898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811084132.1A Active CN109001061B (zh) 2018-09-18 2018-09-18 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109001061B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2058933U (zh) * 1989-08-14 1990-07-04 雷长森 抽油机用椭圆齿轮变速装置
US5187982A (en) * 1991-04-26 1993-02-23 Cheng Chu Vibration controlled experimenting device provided with a motor with an imbalanced rotor
CN1392044A (zh) * 2002-07-31 2003-01-22 上海工程技术大学 无曲柄椭圆齿轮压力机
CN1638941A (zh) * 2002-03-01 2005-07-13 普罗控制公开股份有限公司 配有椭圆齿轮传动机构的推料装置
CN2709966Y (zh) * 2004-07-01 2005-07-13 苏州东菱振动试验仪器有限公司 冲击试验设备台面制动装置
CN201306409Y (zh) * 2008-10-24 2009-09-09 江苏大学 单缸柴油机偏心齿轮(椭圆齿轮)平衡机构
CN202119609U (zh) * 2011-06-01 2012-01-18 惠州Tcl移动通信有限公司 一种多工位重力冲击模拟及疲劳寿命试验台
CN204536140U (zh) * 2015-03-27 2015-08-05 上海蓝昊电气江苏有限公司 一种铜丝摇摆弯曲测试机构
CN204694581U (zh) * 2015-05-22 2015-10-07 中国矿业大学 一种连续冲击破碎试验装置
CN106017845A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 佛山杰致信息科技有限公司 一种石墨烯冲击力测试装置
CN106442183A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 河海大学 一种往复荷载作用下混凝土构件开裂扩展加载装置
CN206556850U (zh) * 2017-01-19 2017-10-13 郑州机械研究所 波纹管寿命试验装置
CN107843400A (zh) * 2017-11-02 2018-03-27 北京航空航天大学 一种适用于发射器装配质量控制的振动试验台

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2058933U (zh) * 1989-08-14 1990-07-04 雷长森 抽油机用椭圆齿轮变速装置
US5187982A (en) * 1991-04-26 1993-02-23 Cheng Chu Vibration controlled experimenting device provided with a motor with an imbalanced rotor
CN1638941A (zh) * 2002-03-01 2005-07-13 普罗控制公开股份有限公司 配有椭圆齿轮传动机构的推料装置
CN1392044A (zh) * 2002-07-31 2003-01-22 上海工程技术大学 无曲柄椭圆齿轮压力机
CN2709966Y (zh) * 2004-07-01 2005-07-13 苏州东菱振动试验仪器有限公司 冲击试验设备台面制动装置
CN201306409Y (zh) * 2008-10-24 2009-09-09 江苏大学 单缸柴油机偏心齿轮(椭圆齿轮)平衡机构
CN202119609U (zh) * 2011-06-01 2012-01-18 惠州Tcl移动通信有限公司 一种多工位重力冲击模拟及疲劳寿命试验台
CN204536140U (zh) * 2015-03-27 2015-08-05 上海蓝昊电气江苏有限公司 一种铜丝摇摆弯曲测试机构
CN204694581U (zh) * 2015-05-22 2015-10-07 中国矿业大学 一种连续冲击破碎试验装置
CN106017845A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 佛山杰致信息科技有限公司 一种石墨烯冲击力测试装置
CN106442183A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 河海大学 一种往复荷载作用下混凝土构件开裂扩展加载装置
CN206556850U (zh) * 2017-01-19 2017-10-13 郑州机械研究所 波纹管寿命试验装置
CN107843400A (zh) * 2017-11-02 2018-03-27 北京航空航天大学 一种适用于发射器装配质量控制的振动试验台

Also Published As

Publication number Publication date
CN109001061B (zh) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107014690A (zh) 一种低频扰动与高速冲击型高压真三轴试验装置及方法
EP1886746B1 (en) Oscillating apparatus for the mold of continuous casting
CN102259154B (zh) 一种锻压机
CN107428349B (zh) 冲击能量吸收器
CN201880328U (zh) 振动等长多角度链球专项力量训练及监控装置
CN103389197A (zh) 水平冲击试验台驱动装置及双向多功能水平冲击试验台
CN104138929A (zh) 钢卷抽芯平齐装置
CN109001061A (zh) 一种施加连续冲击荷载的试验装置及其方法
CN112761155A (zh) 一种降低噪音的锤击成孔设备
CN108267373A (zh) 一种多功能涂层性能检测装置
CN102000427B (zh) 振动等长多角度链球专项力量训练及监控装置
CN215290104U (zh) 一种便于拆卸维修的液压打桩锤
CN107044909A (zh) 一种检测管道防甩约束件性能的试验台架
CN207540912U (zh) 一种刚柔冲击可互换的试验装置
CN203837890U (zh) 螺栓剪切冲击疲劳试验机
CN107991199A (zh) 一种平面涂层抗冲击性能检测装置
CN207157986U (zh) 一种料仓破拱装置
CN109357839B (zh) 用于沉船同步提升的被动式升沉补偿实验平台
CN107552131A (zh) 一种智能破碎机的驱动总成
CN206348242U (zh) 一种冲击试验机
CN207894583U (zh) 减振器冲击试验机冲击装置
CN103115745A (zh) 高超声速激波风洞吊摆式冲击缓冲装置
CN109104907B (zh) 导弹金属制动锥缓冲器的试验装置
CN207894585U (zh) 减振器冲击试验机主机
CN1775400A (zh) 板成管成型装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant