CN110146393B - 一种落锤式冲击试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落锤式冲击试验机，包括机架和垂直设置于机架的导轨、滑动连接于导轨上的落锤以及落锤提升机构，所述导轨为圆形杆状结构，所述落锤连接有套设于导轨上安装座，安装座设有供导轨穿设的定位孔，所述定位孔的内径大于导轨的外径；所述导轨为两条且对称设置于安装座的两侧；所述导轨上设有导向块，所述导向块包括上导向段、下导向段以及位于中间的过渡段，所述过渡段的外径与定位孔的内径相同，所述上导向段的外径由过渡段向上逐渐递减直至与导轨外径相同；所述下导向段的外径由过渡段向下逐渐递减直至与导轨外径相同；所述导向块高度可调地连接于导轨上。本发明可以减少导轨摩擦力对落锤冲击试验的影响。

Description

一种落锤式冲击试验机

技术领域

本发明涉及工程检测设备，尤其是涉及一种落锤式冲击试验机。

背景技术

冲击碰撞是日常生活和工程应用中一种常见的力学现象，对其进行实验模拟是一种有效的研究手段，而落锤式冲击实验机就是其中的一种重要实验设备。落锤式冲击实验机是由机架、导轨、锤头与配重、提升装置以及控制装置等组成。其基本原理是利用自由落体的速度对试件实现撞击加载，从而研究材料和结构在冲击载荷作用下的响应。实验时，试件位于导轨最下部，锤头与配重位于试件上方，通过控制装置及提升装置对锤头与配重进行提升，当达到指定高度后释放，之后锤头与配重将沿着导轨做自由落体运动，最后撞击到试件上实现加载。

现有技术中授权公告号为CN202403989U的中国专利文件公开了一种机械档板式二次冲击捕捉及复原塑料管材抗冲击试验机，包括立式机架、装于立式机架上的垂直滑竿、固定于垂直滑竿上的锥形挂钩挡板、落锤提升机构、套于落锤提升机构上的落锤、底座升降装置和防二次冲击装置。实验时，通过落锤提升机构将落锤提升至预定的高程，然后通过落锤松脱机构，将落锤松脱，使得落锤在重力作用自由落体对试件进行冲击试验。

现有的上述落锤冲击试验机普遍存在以下缺陷：虽然导轨的设置可以对落锤的滑动轨迹进行限制，使得落锤在垂直方向下落，但是却无法克服导轨摩擦力的影响；并且目前落锤的松脱机构多采用电磁机构松脱或挂钩、插销等结构，在松脱过程中，不可避免对落锤产生非垂直方向的作用力，如拔除插销时对落锤产生的水平向摩擦力，任何非垂直作用力都可能导致落锤产生晃动，从而导致落锤与导轨的连接处产生刚性摩擦，该摩擦力大小是无法测量的，所以会对检测结果产生不利影响。因此，在落锤冲击试验时如何减少导轨摩擦力的影响是本领域技术人员需要克服的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种落锤式冲击试验机，可以减少导轨摩擦力对落锤冲击试验的影响。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种落锤式冲击试验机，包括机架和垂直设置于机架的导轨、滑动连接于导轨上的落锤以及落锤提升机构，所述导轨为圆形杆状结构，所述落锤连接有套设于导轨上安装座，安装座设有供导轨穿设的定位孔，所述定位孔的内径大于导轨的外径；所述导轨为两条且对称设置于安装座的两侧；所述导轨上设有导向块，所述导向块包括上导向段、下导向段以及位于中间的过渡段，所述过渡段的外径与定位孔的内径相同，所述上导向段的外径由过渡段向上逐渐递减直至与导轨外径相同；所述下导向段的外径由过渡段向下逐渐递减直至与导轨外径相同；所述导向块高度可调地连接于导轨上。

通过采用上述技术方案，当安装座从导向块上方下落时，由于过渡段的外径与定位孔的内径相同，上导向段的外径由过渡段向上逐渐递减直至与导轨外径相同；下导向段的外径由过渡段向下逐渐递减直至与导轨外径相同；滑动座与上导向段接触的过程中进行了位置调整，直到定位孔的内壁与过渡段贴合，从而使得落锤完全调整至垂直方向；当滑动座伴随落锤继续下落至定位孔与下导向段对应时，由于定位孔的内径大于下导向段的外径且大于导轨的外径，落锤及安装座处于自由落体状态，下落过程中不产生导轨摩擦力。由于导向块的高度可以通过测量得出，滑动座高于过渡段的距离也可以通过测量得出。通过该距离以及落锤的质量可以计算出无外力作用下本次试验实际增加的重力g1，如果滑动座在下落过程中与上导向段进行了接触从而调整了位置并消耗了一定的功，那本次试验实际增加的重力g2依然小于上述的重力g1，因此只要把可测得的g1作为误差进行参考，就可以规避掉整根导轨与滑动座发生摩擦时产生的摩擦力影响。相比现有技术，更有助于减少导轨摩擦力对测试结果的影响。

本发明进一步设置为：所述导轨内同轴穿设有丝杆，所述丝杆的两端转动连接于机架，所述导轨上设有垂直设置的供导向块滑动的滑槽，所述导向块螺接于丝杆，所述丝杆连接有第一驱动电机。

通过采用上述技术方案，通过第一驱动电机驱动丝杆转动可以带动导向块沿着滑槽滑动，从而对导向块的高度进行调节。

本发明进一步设置为：所述第一驱动电机连接有输出轴，所述输出轴上同轴连接有两个第一锥齿轮，两条所述导轨中的丝杆上端分别连接有一个第二锥齿轮，每个第一锥齿轮分别与一个第二锥齿轮啮合传动。

通过采用上述技术方案，第一驱动电机可以驱动两根丝杆同步转动，使得两根丝杆上的导向块高度调节同步进行。

本发明进一步设置为：所述落锤提升机构包括滑动座和安装于滑动座上的落锤夹持装置以及与滑动座连接的提升装置；所述机架于滑动座的两侧各设有一条垂直设置的滑轨，所述滑动座滑动连接于滑轨，所述滑动座设有供导轨穿过的通孔，所述通孔的内径大于导向块的过渡段的外径，所述通孔与导轨同轴设置。

通过采用上述技术方案，通孔与导轨同轴设置且通孔内径大于过渡段的外径，使得滑动座沿着滑轨上下滑动时，不与导向块直接接触，从而避免相互干扰。

本发明进一步设置为：所述导向块上端固定连接有向上延伸的支撑条，支撑条滑动连接于滑槽，所述支撑条上设有感应块；所述滑动座于通孔的内壁设有用于检测感应块的检测装置，所述检测装置耦接于提升装置用于检测感应块并对提升装置输出暂停信号，所述感应块距离过渡段的垂直方向的距离L1大于落锤提升过程中检测装置距离定位孔下端开口的垂直方向的距离L2。

通过采用上述技术方案，当提升装置带动落锤向上提升时，滑动座沿着滑轨向上移动。当检测装置检测到感应块时，检测装置给提升装置输出暂停信号，使得提升装置暂停，从而使得滑动座保持在当前位置。由于L1大于L2，因此当检测装置检测到感应块时，可以保证定位孔的下端口已经被提升至过渡段以上位置，使得下一次落锤下落时，导向块可以对安装座的位置进行调整。

本发明进一步设置为：所述提升装置包括安装于机架顶部的第二驱动电机，所述第二驱动电机连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮传动连接有链条，所述链条的一端与滑动座固定连接，链条的另一端连接有吊锤。

通过采用上述技术方案，第二驱动电机通过正转、反转从而带动驱动齿轮正转和反转，进而通过链条对滑动座进行提升或下降。

本发明进一步设置为：所述上导向段、过渡段、下导向段之间为弧形过渡。

通过采用上述技术方案，使得导向块对安装座位置的调整过程更平滑，导向块不易损坏。

本发明进一步设置为：所述定位孔的上下端均设有坡口面。

通过采用上述技术方案，在安装座上下移动时，使得定位孔更容易对准导向块。

本发明进一步设置为：所述机架外罩设有防风罩。

通过采用上述技术方案，可以使得试验过程在无风环境下进行，减少外力因素的影响。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是本实施例的局部剖视示意图；

图3是图2中A部分的放大示意图；

图4是本实施例凸显导轨和导向块结构的断面示意图；

图5是本实施例凸显导向块和丝杆连接结构的示意图；

图6是图1中B部分的放大示意图。

附图标记说明：1、防风罩；2、底座；3、立柱；4、顶板；5、连接板；6、固定工位；7、导轨；8、滑轨；9、安装座；10、落锤；11、夹持柄；12、滑动座；13、落锤夹持装置；14、提升装置；15、第二驱动电机；16、驱动齿轮；17、链条；18、吊锤；19、丝杆；20、滑槽；21、导向块；22、定位孔；23、上导向段；24、过渡段；25、下导向段；26、坡口面；27、通孔；28、支撑条；29、感应块；30、检测装置；31、第一驱动电机；32、输出轴；33、第一锥齿轮；34、第二锥齿轮；35、限位块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例：

如图1所示，为一种落锤式冲击试验机，包括机架和罩设在机架外的防风罩1，防风罩1由安装有透明玻璃的支架组成。

如图1所示，机架包括底座2、固定于底座2上的立柱3、固定于立柱3顶部的顶板4以及与立柱3固定且位于顶板4下方的连接板5。底座2上设有用于放置试件的固定工位6。底座2与连接板5之间于固定工位6的两侧固定连接有导轨7，两根导轨7为圆形空心杆状结构且以固定工位6为中心呈对称设置。连接板5与底座2之间还连接有两根滑轨8，滑轨8为圆杆结构；两根滑轨8也以固定工位6为中心呈对称设置。

如图1、2所示，两根导轨7之间套设有安装座9，安装座9滑动连接于导轨7上，安装座9的中心正对固定工位6的位置连接有落锤10，安装座9背向落锤10一侧的中心位置连接有夹持柄11。

如图1、2所示，两根滑轨8之间套设有滑动座12，滑动座12滑动连接于滑轨8上，滑动座12上安装有落锤夹持装置13，落锤夹持装置13为电控的夹爪，可通过夹爪对夹持柄11进行夹持或松开。落锤夹持装置13的结构主要为现有技术，本实施例不做赘述，可参考授权公告号为CN203132931U、CN204286734U的中国专利所公开的相关技术。并且落锤夹持装置13也可以为现有的其它已知技术，只要能够实现对夹持柄11的夹持和松开即可，并且夹持柄11的结构并不限于附图中所展示的形状，为适应不同的落锤夹持装置13，夹持柄11的结构可以进行相应变形，如可以为挂钩结构、扣环结构等等。

如图1所示，滑动座12上连接有提升装置14，提升装置14包括安装于顶板4顶部的第二驱动电机15，第二驱动电机15连接有驱动齿轮16，驱动齿轮16传动连接有链条17，链条17的一端与滑动座12固定连接，链条17的另一端连接有吊锤18。第二驱动电机15为伺服电机，通过PLC控制。通过对第二驱动电机15进行正反转控制可以实现滑动座12的上升、下降或停止。当然，该部分结构也可以为现有技术中其它可以对滑动座12起到提升或下降、停止的机构或装置所替代，如在顶板4上安装一个小型的卷扬机。

如图2、3所示，导轨7内同轴穿设有丝杆19，丝杆19的两端分别转动连接于连接板5和底座2；导轨7设有在垂直方向延伸的滑槽20，滑槽20中滑动连接有导向块21，且导向块21与丝杆19螺接。

如图2、3所示，安装座9设有供导轨7穿设的定位孔22，定位孔22的内径大于导轨7的外径；导向块21包括上导向段23、下导向段25以及位于中间的过渡段24，过渡段24的外径与定位孔22的内径相同，上导向段23的外径由过渡段24向上逐渐递减直至与导轨7外径相同；下导向段25的外径由过渡段24向下逐渐递减直至与导轨7外径相同。优选的，上导向段23、过渡段24、下导向段25之间为弧形过渡，定位孔22的上下端均设有坡口面26。当安装座9有略微偏移导致定位孔22未能与过渡段24完全同轴时，定位孔22内壁可通过与上导向段23的接触对安装座9的位置进行纠偏，使得定位孔22最终与过渡段24同轴，当安装座9伴随落锤10继续下落时，由于定位孔22的内径大于下导向段25和导轨7的外径，使得落锤10及安装座9处于自由落体状态，避免与导轨7产生刚性摩擦，从而减少导轨7摩擦力对试验结果的影响。

如图3、4、5所示，滑动座12设有供导轨7穿过的通孔27，通孔27的内径大于导向块21的过渡段24的外径，通孔27与导轨7同轴设置。导向块21上端固定连接有向上延伸的支撑条28，支撑条28滑动连接于滑槽20，支撑条28上设有感应块29。滑动座12于通孔27的内壁设有用于检测感应块29的检测装置30，检测装置30耦接于提升装置14用于检测感应块29并对提升装置14输出暂停信号，感应块29距离过渡段24的垂直方向的距离L1大于落锤10提升过程中检测装置30距离定位孔22下端开口的垂直方向的距离L2。由于L1大于L2，因此当检测装置30检测到感应块29时，可以保证定位孔22的下端口已经被提升至过渡段24以上位置，使得下一次落锤10下落时，导向块21可以对安装座9的位置进行调整。通过调整支撑条28的长度或者感应块29的位置可以改变落锤10提升到停止位置时，滑动座12与过渡段24之间的相对距离，并可以使得落锤10每次提升至停止位置时，滑动座12与过渡段24之间的相对距离相同，方便对试验数据进行计算。所述的检测装置30和感应块29可以为光电传感器或红外传感器及其配套的接收器件等，通过对感应块29的检测输出用于控制第二驱动电机15暂停的电信号。

如图1、6所示，两条丝杆19的上端转动连接于连接板5并延伸至连接板5以上， 连接板5上安装有第一驱动电机31，第一驱动电机31连接有输出轴32，输出轴32上同轴连接有两个第一锥齿轮33，两条丝杆19上端分别连接有一个第二锥齿轮34，每个第一锥齿轮33分别与一个第二锥齿轮34啮合传动。通过第一驱动电机31可以带动两条丝杆19同步转动，从而对两条丝杆19上的导向块21实现同步升降。、

如图1所示，固定工位6内壁固定有限位块35，限位块35与竖直下落的落锤10的外壁之间具有较小间隙，限位块35为橡胶材质。当落锤10下落与试件接触后，限位块35可避免落锤10向一侧过度倾斜，从而可避免定位孔22边沿与导轨7产生触碰，对导轨7具有保护作用。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种落锤式冲击试验机，包括机架和落锤提升机构、垂直设置于机架的导轨（7）以及滑动连接于导轨（7）上的落锤（10），其特征在于：所述导轨（7）为圆形杆状结构，所述落锤（10）连接有套设于导轨（7）上安装座（9），安装座（9）设有供导轨（7）穿设的定位孔（22），所述定位孔（22）的内径大于导轨（7）的外径；所述导轨（7）为两条且对称设置于安装座（9）的两侧；所述导轨（7）上设有导向块（21），所述导向块（21）包括上导向段（23）、下导向段（25）以及位于中间的过渡段（24），所述过渡段（24）的外径与定位孔（22）的内径相同，所述上导向段（23）的外径由过渡段（24）向上逐渐递减直至与导轨（7）外径相同；所述下导向段（25）的外径由过渡段（24）向下逐渐递减直至与导轨（7）外径相同；所述导向块（21）高度可调地连接于导轨（7）上。

2.根据权利要求1所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述导轨（7）内同轴穿设有丝杆（19），所述丝杆（19）的两端转动连接于机架，所述导轨（7）上设有垂直设置的供导向块（21）滑动的滑槽（20），所述导向块（21）螺接于丝杆（19），所述丝杆（19）连接有第一驱动电机（31）。

3.根据权利要求2所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述第一驱动电机（31）连接有输出轴（32），所述输出轴（32）上同轴连接有两个第一锥齿轮（33），两条所述导轨（7）中的丝杆（19）上端分别连接有一个第二锥齿轮（34），每个第一锥齿轮（33）分别与一个第二锥齿轮（34）啮合传动。

4.根据权利要求3所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述落锤提升机构包括滑动座（12）和安装于滑动座（12）上的落锤夹持装置（13）以及与滑动座（12）连接的提升装置（14）；所述机架于滑动座（12）的两侧各设有一条垂直设置的滑轨（8），所述滑动座（12）滑动连接于滑轨（8），所述滑动座（12）设有供导轨（7）穿过的通孔（27），所述通孔（27）的内径大于导向块（21）的过渡段（24）的外径，所述通孔（27）与导轨（7）同轴设置。

5.根据权利要求4所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述导向块（21）上端固定连接有向上延伸的支撑条（28），支撑条（28）滑动连接于滑槽（20），所述支撑条（28）上设有感应块（29）；所述滑动座（12）于通孔（27）的内壁设有用于检测感应块（29）的检测装置（30），所述检测装置（30）耦接于提升装置（14）用于检测感应块（29）并对提升装置（14）输出暂停信号，所述感应块（29）距离过渡段（24）的垂直方向的距离L1大于落锤（10）提升过程中检测装置（30）距离定位孔（22）下端开口的垂直方向的距离L2。

6.根据权利要求5所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述提升装置（14）包括安装于机架顶部的第二驱动电机（15），所述第二驱动电机（15）连接有驱动齿轮（16），所述驱动齿轮（16）传动连接有链条（17），所述链条（17）的一端与滑动座（12）固定连接，链条（17）的另一端连接有吊锤（18）。

7.根据权利要求6所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述上导向段（23）、过渡段（24）、下导向段（25）之间为弧形过渡。

8.根据权利要求7所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述定位孔（22）的上下端均设有坡口面（26）。

9.根据权利要求8所述的一种落锤式冲击试验机，其特征在于：所述机架外罩设有防风罩（1）。

Images