CN112967586B - 一种摆锤冲击系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摆锤冲击系统，包括用于夹持子弹的定位机构、与定位机构连接的摆锤组件、与摆锤组件连接的支架、设置在支架下方的被撞物，摆锤组件可旋转的设置在支架上端，支架下部还设置有镀胶挡板，摆锤组件与镀胶挡板可分离式的接触；摆锤组件与用于加快摆锤组件旋转速度的拉动机构连接，拉动机构与弹簧更换机构连接，支架和被撞物设置在底板上。本发明提供的摆锤冲击系统，可以在一般条件室内空间，简单真实地模拟冲击载荷产生和对目标作用效果，也可以演示一定速度子弹碰撞并穿透被撞物的过程，适合于有此需求的教学演示。

Description

一种摆锤冲击系统

技术领域

本发明涉及冲击试验技术领域，具体为一种摆锤冲击系统。

背景技术

摆锤冲击系统，为一种模拟脉冲激发的装置。

爆炸冲击波载荷具有非常大的危险性，试验一般都是在室外或者具有特殊防护的室内空间进行，对于教学存在较大困难。为了简单真实地模拟冲击载荷产生和作用效果，以便于在一般条件下的室内进行教学演示模拟试验，发明了本装置。

摆锤冲击系统可以演示瞬时冲击载荷的产生以及对目标破坏过程，也可以演示一定速度子弹碰撞并穿透被撞物的过程，适合于有此需求的教学演示。根据能量守恒定律，通过调整摆锤的高度或者所受外力，而得到所需要的子弹初始撞击速度，从而模拟不同脉冲激发数值，演示一系列初始条件下的冲击破坏过程。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种摆锤冲击系统，解决了室内空间如何安全地模拟脉冲激发的技术问题，摆锤激发的弹丸撞击被撞物产生的冲击脉冲可以模拟冲击波脉冲；也解决了一定速度子弹碰撞，穿透被撞物过程的技术问题。

一种摆锤冲击系统，包括用于夹持子弹的定位机构、与所述定位机构连接的摆锤组件、与所述摆锤组件连接的支架、设置在所述支架下方的被撞物，所述摆锤组件可旋转的设置在所述支架上端，所述支架下部还设置有镀胶挡板，所述摆锤组件与所述镀胶挡板可分离式的接触；

所述摆锤组件与用于加快所述摆锤组件旋转速度的拉动机构连接，所述拉动机构与弹簧更换机构连接，所述支架和所述被撞物设置在底板上。

所述定位机构包括围绕中心点呈圆周阵列水平设置的五个凸轮板、与所述凸轮板一角端部连接的驱动轴、设置在所述驱动轴上的驱动齿轮、与五个所述驱动齿轮连接的同步带、与所述驱动轴对接的螺纹柱、设置在所述螺纹柱上的螺帽，其中一所述螺纹柱端部连接有定位轴，所述定位轴上设置有定位齿轮，所述定位齿轮与限位机构连接，五个所述驱动轴铰接设置在圆环板上，所述圆环板设置在所述摆锤组件上；

所述凸轮板的外侧面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于所述中心点上，所述圆弧面的两端还分别设置有凹弧面和凸弧面，所述凸弧面的圆心设置在所述驱动轴的中心上，所述凹弧面的圆心设置在相邻的另一凸轮板驱动轴中心上；

相邻两个凸轮板的凹弧面和凸弧面可活动的接触。

所述限位机构包括与所述定位齿轮连接的限位杆，所述限位杆可滑动的设置在固定筒内，所述固定筒内设置有弹簧，所述限位杆的一端设置有与所述定位齿轮啮合的扇形齿块，所述限位杆的另一端与所述弹簧连接；

所述限位杆上设置有移动柱，所述固定筒上设置有长条通孔，所述移动柱可滑动的穿过所述长条通孔，所述固定筒连接在所述摆锤组件上。

所述摆锤组件包括固定杆一、设置在所述固定杆一上的固定柱一、固定杆二、设置在所述固定杆二上的固定柱二、两端分别套设在所述固定柱一和所述固定柱二上的硬弹簧，所述固定筒设置在所述固定杆一上，所述固定杆二通过转轴铰接设置在所述支架上部。

所述固定柱一上设置有L型杆一，所述L型杆一包括相互垂直的杆一和杆二，所述杆一通过螺钉一连接在所述固定柱一的端面，所述杆二与所述固定柱一平行设置；

所述固定柱二上设置有L型杆二，所述L型杆二包括相互垂直的杆三和杆四，所述杆三通过螺钉二连接在所述固定柱二的端面，所述杆四与所述固定柱二平行设置。

所述固定杆一连接所述固定柱一的一端下方设置有吊环，所述支架下方水平设置有转动轴和铰接座，所述转动轴和所述铰接座上均设置有滚轮，一端连接所述吊环的拉绳其另一端分别穿过两个所述滚轮，并与竖直放置的弹簧连接；所述弹簧设置在所述弹簧更换机构中。

所述弹簧更换机构包括竖直放置在底板上且弯折呈U型状的传送带、分别设置在所述传送带两端的转柱、设置在所述传送带折角位置的限位柱一和限位柱二、竖直垂直设置在所述传送带外侧面的若干限位板，两个所述转柱铰接设置在立板上，所述立板垂直设置在所述底板上，所述限位柱一和所述限位柱二分别设置在所述传送带折角位置的内侧和外侧，所述传送带的外侧设置有用于包覆所述限位板的侧围板，所述侧围板设置在所述底板上；

若干个弹性模量不同的弹簧分别设置在相邻的两个所述限位板之间，所述传送带穿过所述拉绳另一端的下方。

所述支架包括竖直设置的门框以及设置在所述门框上的横杆，所述限位柱一和所述限位柱二均铰接设置在所述横杆上，所述镀胶挡板竖直设置在所述门框下方，所述被撞物设置在所述镀胶挡板的一侧。

本发明的有益效果为：

（1）通过设置有定位机构，可以对子弹进行夹紧定位，同时当子弹准备要碰撞到被撞物时，也非常容易的从定位机构中飞出，最大程度上减少子弹动能的损失，有助于提高测量的精确度；

（2）设置有摆锤组件，通过硬弹簧的作用，当摆锤组件向下摆动，并且与镀胶挡板接触时，能够保护摆锤组件，避免以往采用摆杆容易断裂的问题；

（3）设置有U型结构的传送带，一方面，可以根据实际的情形来更换弹簧，模拟实验在不同的弹性系数下，子弹的冲击力；另一方面，U型的传送带和立板共同围成一个封闭的区域，起到防护的作用，避免子弹碰撞到人们，此外，设置有侧围板，与限位板一起，起到对弹簧限位的作用。

附图说明

图1为本发明实施例中摆锤冲击系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中定位机构的主视图。

图3为本发明实施例中定位机构的俯视图。

图4为本发明实施例中摆锤组件的安装结构示意图。

图5为本发明实施例中支架的结构示意图。

图6为本发明实施例中弹簧更换机构的结构示意图。

其中，附图标记如下：1、底板；1-1、被撞物；1-2、限位块；2、侧围板；3、传送带；4、限位板；5、支架；5-1、镀胶挡板；5-2、固定座；5-3、限位柱一；5-4、限位柱二；6、弹簧；7、U型板；8、吊座；9、铰接座；10、拉绳；11、转动轴；12、摆锤组件；12-1、固定杆一；12-2、固定柱一；12-3、硬弹簧；12-4、固定柱二；12-5、固定杆二；12-6、吊环；13、电磁铁；14、定位机构；14-1、子弹；14-2、螺帽；14-3、同步带；14-4、凸轮板；14-5、圆环板；14-6、定位齿轮；14-7、限位杆；14-8、移动柱；14-9、固定筒；15、电机；16、立板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图1，一种摆锤冲击系统，包括用于夹持子弹14-1的定位机构14、与定位机构14连接的摆锤组件12、与摆锤组件12连接的支架5、设置在支架5下方的被撞物1-1，摆锤组件12可旋转的设置在支架5上端，支架5下部还设置有镀胶挡板5-1，摆锤组件12与镀胶挡板5-1可分离式的接触；

摆锤组件12与用于加快摆锤组件12旋转速度的拉动机构连接，拉动机构与弹簧更换机构连接，支架5和被撞物1-1设置在底板1上。

参见图2和图3，定位机构14包括围绕中心点呈圆周阵列水平设置的五个凸轮板14-4、与凸轮板14-4一角端部连接的驱动轴、设置在驱动轴上的驱动齿轮、与五个驱动齿轮连接的同步带14-3、与驱动轴对接的螺纹柱、设置在螺纹柱上的螺帽14-2，其中一螺纹柱端部连接有定位轴，定位轴上设置有定位齿轮14-6，定位齿轮14-6与限位机构连接，五个驱动轴铰接设置在圆环板14-5上，圆环板14-5设置在摆锤组件12上；

凸轮板14-4的外侧面为圆弧面，圆弧面的圆心位于中心点上，圆弧面的两端还分别设置有凹弧面和凸弧面，凸弧面的圆心设置在驱动轴的中心上，凹弧面的圆心设置在相邻的另一凸轮板14-4驱动轴中心上；

相邻两个凸轮板14-4的凹弧面和凸弧面可活动的接触。

更优地，所述底板上还设置有支撑柱，所述支撑柱顶端设置有电磁铁，所述定位机构与所述电磁铁下端面接触。

限位机构包括与定位齿轮14-6连接的限位杆14-7，限位杆14-7可滑动的设置在固定筒14-9内，固定筒14-9内设置有弹簧6，限位杆14-7的一端设置有与定位齿轮14-6啮合的扇形齿块，限位杆14-7的另一端与弹簧6连接；

限位杆14-7上设置有移动柱14-8，固定筒14-9上设置有长条通孔，移动柱14-8可滑动的穿过长条通孔，固定筒14-9连接在摆锤组件12上。

参见图4，摆锤组件12包括固定杆一12-1、设置在固定杆一12-1上的固定柱一12-2、固定杆二12-5、设置在固定杆二12-5上的固定柱二12-4、两端分别套设在固定柱一12-2和固定柱二12-4上的硬弹簧12-3，固定筒14-9设置在固定杆二12-5上，固定杆一12-1通过固定座5-2铰接设置在支架5上部。

更优地，固定柱一12-2上设置有L型杆一，L型杆一包括相互垂直的杆一和杆二，杆一通过螺钉一连接在固定柱一12-2的端面，杆二与固定柱一12-2平行设置；

更优地，固定柱二12-4上设置有L型杆二，L型杆二包括相互垂直的杆三和杆四，杆三通过螺钉二连接在固定柱二12-4的端面，杆四与固定柱二12-4平行设置。

固定杆一12-1连接固定柱一12-2的一端下方设置有吊环12-6，支架5下方水平设置有转动轴11，支架5一侧设置有铰接座9，转动轴11和铰接座9上均设置有滚轮，一端连接吊环12-6的拉绳10其另一端分别穿过两个滚轮，并与竖直放置的弹簧6连接；弹簧6设置在弹簧更换机构中。

铰接座9设置在U型板7上，U型板7与所述底板连接。

拉绳10的另一端设置有吊座8，该吊座8方便与弹簧6连接，方便对弹簧6的更换和安装。

参见图6，弹簧更换机构包括竖直放置在底板1上且弯折呈U型状的传送带3、分别设置在传送带3两端的转柱、设置在传送带3折角位置的限位柱一5-3和限位柱二5-4、竖直垂直设置在传送带3外侧面的若干限位板4，两个转柱铰接设置在立板16上，所述立板上设置有与其中一转柱连接的电机15，立板16垂直设置在底板1上，限位柱一5-3和限位柱二5-4分别设置在传送带3折角位置的内侧和外侧，传送带3的外侧设置有用于包覆限位板4的侧围板2，侧围板2设置在底板1上；

若干个弹性模量不同的弹簧6分别设置在相邻的两个限位板4之间，传送带3穿过拉绳10另一端的下方。

更优地，侧围板2的转角内侧位置设置有三角块，将其角部的凹陷位置填平，当弹簧6运动到转角位置时，三角块的作用也起到了限位的作用，避免弹簧6脱离限位板4；

更优地，传送带3的部分区域设置有限位板4，而不是传送带3的所有外侧区域均设置限位板4，一方面，节省材料，另一方面，避免限位板4对试验空间的过度占用。

参见图支架5包括竖直设置的门框以及设置在门框上的横杆，限位柱一5-3和限位柱二5-4均铰接设置在横杆上，镀胶挡板5-1竖直设置在门框下方，被撞物1-1设置在镀胶挡板5-1的一侧，被撞物通过限位块1-2设置在底板上。

注：本方案中的被撞物可以是任何物体，例如木板、肥皂等，原则是可以产生撞击坑，当子弹撞击到被撞物上时，根据不同的材料，可以看出被撞物上出现不同的撞击坑，分析撞击坑的深度和大小，可以大致判断出撞击力，此外，还可以在被撞物上设置压力传感器，压力传感器连接示波器，通过示波器分析撞击脉冲波，获得更多的撞击参数，有利于进行教学分析。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种摆锤冲击系统，其特征在于，包括用于夹持子弹的定位机构、与所述定位机构连接的摆锤组件、与所述摆锤组件连接的支架、设置在所述支架下方的被撞物，所述摆锤组件可旋转的设置在所述支架上端，所述支架下部还设置有镀胶挡板，所述摆锤组件与所述镀胶挡板可分离式的接触；

所述摆锤组件与用于加快所述摆锤组件旋转速度的拉动机构连接，所述拉动机构与弹簧更换机构连接，所述支架和所述被撞物设置在底板上；

所述定位机构包括围绕中心点呈圆周阵列水平设置的五个凸轮板、与所述凸轮板一角端部连接的驱动轴、设置在所述驱动轴上的驱动齿轮、与五个所述驱动齿轮连接的同步带、与所述驱动轴对接的螺纹柱、设置在所述螺纹柱上的螺帽，其中一所述螺纹柱端部连接有定位轴，所述定位轴上设置有定位齿轮，所述定位齿轮与限位机构连接，五个所述驱动轴铰接设置在圆环板上，所述圆环板设置在所述摆锤组件上；

所述凸轮板的外侧面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于所述中心点上，所述圆弧面的两端还分别设置有凹弧面和凸弧面，所述凸弧面的圆心设置在所述驱动轴的中心上，所述凹弧面的圆心设置在相邻的另一凸轮板驱动轴中心上；

相邻两个凸轮板的凹弧面和凸弧面可活动的接触；

所述限位机构包括与所述定位齿轮连接的限位杆，所述限位杆可滑动的设置在固定筒内，所述固定筒内设置有弹簧，所述限位杆的一端设置有与所述定位齿轮啮合的扇形齿块，所述限位杆的另一端与所述弹簧连接；

所述限位杆上设置有移动柱，所述固定筒上设置有长条通孔，所述移动柱可滑动的穿过所述长条通孔，所述固定筒连接在所述摆锤组件上。

2.根据权利要求1所述的摆锤冲击系统，其特征在于，所述摆锤组件包括固定杆一、设置在所述固定杆一上的固定柱一、固定杆二、设置在所述固定杆二上的固定柱二、两端分别套设在所述固定柱一和所述固定柱二上的硬弹簧，所述固定筒设置在所述固定杆一上，所述固定杆二通过转轴铰接设置在所述支架上部。

3.根据权利要求2所述的摆锤冲击系统，其特征在于，所述固定杆一连接所述固定柱一的一端下方设置有吊环，所述支架下方水平设置有转动轴和铰接座，所述转动轴和所述铰接座上均设置有滚轮，一端连接所述吊环的拉绳其另一端分别穿过两个所述滚轮，并与竖直放置的弹簧连接；

所述弹簧设置在所述弹簧更换机构中。

4.根据权利要求3所述的摆锤冲击系统，其特征在于，所述弹簧更换机构包括竖直放置在底板上且弯折呈U型状的传送带、分别设置在所述传送带两端的转柱、设置在所述传送带折角位置的限位柱一和限位柱二、竖直垂直设置在所述传送带外侧面的若干限位板，两个所述转柱铰接设置在立板上，所述立板垂直设置在所述底板上，所述限位柱一和所述限位柱二分别设置在所述传送带折角位置的内侧和外侧，所述传送带的外侧设置有用于包覆所述限位板的侧围板，所述侧围板设置在所述底板上；

若干个弹性模量不同的弹簧分别设置在相邻的两个所述限位板之间，所述传送带穿过所述拉绳另一端的下方。

5.根据权利要求4所述的摆锤冲击系统，其特征在于，所述支架包括竖直设置的门框以及设置在所述门框上的横杆，所述限位柱一和所述限位柱二均铰接设置在所述横杆上，所述镀胶挡板竖直设置在所述门框下方，所述被撞物设置在所述镀胶挡板的一侧。

6.根据权利要求1所述的摆锤冲击系统，其特征在于，所述底板上还设置有支撑柱，所述支撑柱顶端设置有电磁铁，所述定位机构与所述电磁铁下端面接触。

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