CN109443958A - 一种落锤式低速冲击试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落锤式低速冲击试验台，涉及落锤冲击测试装置技术领域，包括固定试件的实验台本体、落锤组件、角度调节机制以及温度调节机制，实验台本体包括提锤横梁、限位器、冲击底板、液压油缓冲压力可调式气缸减震器、多块可拆卸的多种冲击孔试件夹板和立杆；落锤组件包括滑轮、吊锤钢梁、直流吸盘式电磁铁、配重块和吊锤；角度调节机制包括立式轴承光杠座和平面转角角度盘；温度调节机制包括两块数显控温电热板、把手、盖板和数显控制器。本发明，采用上述结构，本发明可以很好模拟复合材料在不同的角度和不同温度的条件下进行冲击试验。分析试件的材料力学性能，极大地提高了落锤冲击试验的灵活性和广泛性。

Description

一种落锤式低速冲击试验台

技术领域

本发明涉及落锤冲击测试装置技术领域，具体是一种落锤式低速冲击试验台，特别涉及一种可以连续调节冲击角度和试件测试温度的低速冲击实验台。

背景技术

复合材料以其高比模量、优异的抗疲劳性能、良好的耐热性能和独特的可设计性。复合材料被广泛的应用于航空领域。由于飞机可能遇到如飞鸟，冰雹，跑道碎片的撞击，其特点是冲击速度和冲击角度多变。在受到冲击损伤后，材料的抗疲劳，腐蚀，蠕变等力学性能会大幅度下降，从而显著降低结构的损伤容限能力，影响飞行器的正常工作。在工程实际中，外来冲击物的冲击方向是随机的，不同的冲击角度往往会对材料的损伤程度和模式产生较大的影响。

现有的对材料冲击测试的方法分为落锤式、摆锤式、空气炮等。它们都有自身的局限性，只有落锤式便于进行多角度的冲击实验。但是现在设备使用性能比较单一，实验时最多能够实现改变角度对试件进行冲击实验，无法同时改变试件受冲击试验时的温度环境，实验得到的数据不够全面，无法更好的了解被测物体在不同温度下的抗冲击能力。这样就不能够很好地对被测物体进行设计改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种落锤式低速冲击试验台，以解决目前技术公用的设备在使用时，由于设备的使用性能较为单一，实验时不能对设备的冲击角度进行控，而且无法改变被试验物体受冲击试验时的温度环境，试验得到的数据不够不全面，无法更好地了解被测物体在不同温度下的抗冲击能力，这样就不能很好地被测物体进行改进，适用性不强的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种落锤式低速冲击试验台，包括固定试件的实验台本体、落锤组件、角度调节机制以及温度调节机制：

实验台本体包括提锤横梁、限位器、冲击底板、液压油缓冲压力可调式气缸减震器、多块可拆卸的多种冲击孔试件夹板和立杆，所述试件夹板夹持在所述试验台本体上，试件夹板铰接在立杆上并能够随着所述试验台本体转动；

落锤组件包括滑轮、吊锤钢梁、直流吸盘式电磁铁、配重块和吊锤；

角度调节机制包括立式轴承光杠座和平面转角角度盘；

温度调节机制包括两块数显控温电热板、把手、盖板和数显控制器，两块数显控温电热板分别放置在试验件的上下两侧，利用把手让冲击面上的数显控温电热板移开的瞬间，直流吸盘式电磁铁断电，让吊锤掉落。

作为本发明进一步的方案：所述试件夹板设有两种形状的冲击槽口，分别是矩形孔和圆形孔，上下冲击槽口的尺寸相同。

作为本发明进一步的方案：所述试件夹板由四个立式轴承光杠座固定，通过观察试件夹板上的平面转角角度盘的读数，来调节四个立式轴承光杠座来达到连续调节冲击角度的目的。

作为本发明进一步的方案：所述试验台本体上还安装了数显控温电热板。

作为本发明进一步的方案：所述配重块左右对称设置在提锤横梁上。

作为本发明进一步的方案：所述吊锤上还设有加速度计和传感器，所述加速度计安装在吊锤末端处。

作为本发明进一步的方案：所述平面转角角度盘是试件夹板表面向下凹陷形成。

作为本发明进一步的方案：所述落锤组件还包括不锈钢吊环螺丝、钢丝和支架，所述提锤横梁的中部设有孔洞，孔洞下端固定有不锈钢吊环螺丝，不锈钢吊环螺丝下端安装有直流吸盘式电磁铁，通电时产生磁力吸住吊锤钢梁，断电的瞬间，吊锤钢梁释放。

作为本发明再进一步的方案：还包括用于支撑倾斜设置的试验台本体上试件的试件支撑架，以及支撑试验台本体的台支撑撑架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通过角度调节机构调节试验台本体转动角度，以此来模拟不同角度的冲击，使落锤组件从不同的角度冲击试件，这样便可以从各个不同的角度分析试件的材料力学性能，极大的提高了落锤试验的灵活性和广泛性；

二、落锤组件是通过提锤横梁实现上升和下降，并用直流吸盘式电磁铁紧紧的吸住吊锤，避免了通过绳索直接连接到升降机制而产生的剧烈不停的左右摆动，从而提高了冲击实验的可靠性和安全性；

三、采用了两块数显控温电热板分别放置在试件的两面。给试件提供了可靠稳定的加热措施，利用把手让冲击面上的加热板移开移开的瞬间，让吊锤掉落。整个过程中试件表面测试时的温度环境几乎不变，从而达到控制试件测试时的温度环境。

采用上述结构，本发明可以很好模拟复合材料在不同的角度和不同温度的条件下进行冲击试验。分析试件的材料力学性能，极大地提高了落锤冲击试验的灵活性和广泛性。

附图说明

图1为一种落锤式低速冲击试验台的结构示意图。

图2为一种落锤式低速冲击试验台中角度调节机制的结构示意图。

图3为一种落锤式低速冲击试验台中温度调节机制的结构示意图。

图4为一种落锤式低速冲击试验台中试件夹板的结构示意图。

图中：1-提锤横梁、2-滑轮、3-吊锤钢梁、4-直流吸盘式电磁铁、5-配重块、6-吊锤、7-限位器、8-冲击底板、9-数显控温电热板、10-把手、11-气缸减震器、12-立式轴承光杠座、13-试件夹板、14-盖板、15-数显控制器、16-平面转角角度盘、17-立杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

参阅图1～4，本发明实施例中，一种落锤式低速冲击试验台，1．包括固定试件的实验台本体、落锤组件、角度调节机制以及温度调节机制：

实验台本体包括提锤横梁1、限位器7、冲击底板8、液压油缓冲压力可调式气缸减震器11、多块可拆卸的多种冲击孔试件夹板13和立杆17，所述试件夹板13夹持在所述试验台本体上，试件夹板13铰接在立杆17上并能够随着所述试验台本体转动；所述试件夹板13设有两种形状的冲击槽口，分别是矩形孔和圆形孔，上下冲击槽口的尺寸相同，可以适用于多种规格试件做冲击实验，因为考虑到复合材料板的冲击试验试件应该符合国际标准ASTM-D-7136，但圆形试件也为较常用规格，故综合考虑，我们采用了两种不同冲击孔洞可拆卸的试件夹板，以满足各类实验需要所述试件夹板13由四个立式轴承光杠座12固定，通过观察试件夹板13上的平面转角角度盘16的读数，来调节四个立式轴承光杠座12来达到连续调节冲击角度的目的；所述试验台本体上还安装了数显控温电热板9。

落锤组件包括滑轮2、吊锤钢梁3、直流吸盘式电磁铁4、配重块5和吊锤6；所述配重块5左右对称设置在提锤横梁1上，以次来达到改变重量的目的，吊锤钢梁3做了切割处理，减轻了自重，故需要两块配重块5，两块配重块5重量一致并对称放置，不会产生偏心荷载；所述落锤组件还包括不锈钢吊环螺丝、钢丝和支架，所述提锤横梁1的中部设有孔洞，孔洞下端固定有不锈钢吊环螺丝，不锈钢吊环螺丝下端安装有直流吸盘式电磁铁4，通电时产生磁力吸住吊锤钢梁3，断电的瞬间，吊锤钢梁3释放；

角度调节机制包括立式轴承光杠座12和平面转角角度盘16；所述平面转角角度盘16是试件夹板13表面向下凹陷形成；通过放松这四个立式轴承光杠座12的时候调整上下试件夹板13的角度，调整到所需要的角度后拧紧立式轴承光杠座12，从而达到调整角度的目的。

温度调节机制包括两块数显控温电热板9、把手10、盖板14和数显控制器15，两块数显控温电热板9分别放置在试验件的上下两侧，在试验之前就提前给试件进行可控的加温，所述数显控温电热板9对试验试件的测试温度环境进行精确控温，从而达到在实验改变试件测试温度环境的目的，利用把手10让冲击面上的数显控温电热板9移开的瞬间，直流吸盘式电磁铁4断电，让吊锤6掉落；整个过程中试件测试温度环境改变过小，几乎不变，从而达到控制试件测试时的温度环境。

还包括用于支撑倾斜设置的试验台本体上试件的试件支撑架，以及支撑试验台本体的台支撑撑架。

实施例2

本发明的另外一种实施例中，该实施例与上述实施例的区别之处在于，所述吊锤6上还设有加速度计和传感器，所述加速度计安装在吊锤6末端处，可以时时监测出吊锤6的加速度，并通过对时间t求积分的形式，求出吊锤的实时速度，以及利用公式F=ma求出材料板的接触荷载。

本发明的工作原理是：第一步，在试验开始之际，先根据试件的规格，选择采用相应冲击孔洞的试件夹板13，将试件放置在底夹板中心，用螺栓固定试件夹板13的上板，使试件不能够发生位移，并用手轻轻推动试件，做是否夹紧的检验；

第二步，对冲击板做角度的调整，将四个立式轴承光杠座12拧松置可以轻松旋转试件夹板13，观察冲击板上的平面转角角度盘16上的指针，当表盘上的读数与试验要求的冲击角度吻合时，立马将四个立式轴承光杠座12拧紧至夹板不能轻松转动，之后根据表盘的读数，做出微调，缓慢将四个立式轴承光杠座12拧紧至夹板彻底固定；

第三步，将两块数显控温电热板9分别固定在冲击试件的上下两侧。依照试验要求，在数显控制器15上控制试件测试时的温度环境，待试件表面测试温度环境达到实验温度并保持稳定不变后再进行下一步操作；

第四步，根据冲击试验的冲击能量要求，利用落锤机制中滑轮2将吊锤6刚梁提升到所需要的高度处。在两边的立杆17上都刻有标度尺，配重块5是可以拆卸和自由更换重量，以满足各种试验的要求，配重块5的加置一定是两边重量相等，这一步放再最后的原因也是出于安全考虑，防止吊锤6由于某种原因突然掉落，砸伤人员，实验前期工作确认检查完毕后，利用把手10，将试件上下表面的数显控温电热板9拿开，并迅速断开直流吸盘式电磁铁4的电源，让吊锤刚梁3和吊锤6一起掉落，完成冲击，在冲击底板8上放置了四个液压油缓冲压力可调式气缸减震器11，并在立杆17上放有两个限位器7，以减少吊锤钢梁3对实验台带来的冲击损伤，本发明利用的原理是通过将吊锤刚梁3、配重块5、冲击锤6的重力势能mgh转换为冲击势能，配重块5是可以拆卸和自由更换重量，调整相对应的m和h以此达到满足不同的冲击能量的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种落锤式低速冲击试验台，包括固定试件的实验台本体、落锤组件、角度调节机制以及温度调节机制，其特征在于，

实验台本体包括提锤横梁（1）、限位器（7）、冲击底板（8）、液压油缓冲压力可调式气缸减震器（11）、多块可拆卸的多种冲击孔试件夹板（13）和立杆（17），所述试件夹板（13）夹持在所述试验台本体上，试件夹板（13）铰接在立杆（17）上并随着所述试验台本体转动；

落锤组件包括滑轮（2）、吊锤钢梁（3）、直流吸盘式电磁铁（4）、配重块（5）和吊锤（6）；

角度调节机制包括立式轴承光杠座（12）和平面转角角度盘（16）；

温度调节机制包括两块数显控温电热板（9）、把手（10）、盖板（14）和数显控制器（15），两块数显控温电热板（9）分别放置在试验件的上下两侧。

2.根据权利要求1所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述试件夹板（13）设有两种形状的冲击槽口，分别是矩形孔和圆形孔，上下冲击槽口的尺寸相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述试件夹板（13）由四个立式轴承光杠座（12）固定。

4.根据权利要求3所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述试验台本体上还安装了数显控温电热板（9）。

5.根据权利要求1所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述配重块（5）左右对称设置在提锤横梁（1）上。

6.根据权利要求1所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述吊锤（6）上还设有加速度计和传感器，所述加速度计安装在吊锤（6）末端处。

7.根据权利要求3所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述平面转角角度盘（16）是试件夹板（13）表面向下凹陷形成。

8.根据权利要求1所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，所述落锤组件还包括不锈钢吊环螺丝、钢丝和支架，所述提锤横梁（1）的中部设有孔洞，孔洞下端固定有不锈钢吊环螺丝，不锈钢吊环螺丝下端安装有直流吸盘式电磁铁（4）。

9.根据权利要求1所述的一种落锤式低速冲击试验台，其特征在于，还包括用于支撑倾斜设置的试验台本体上试件的试件支撑架，以及支撑试验台本体的台支撑撑架。