CN113834748A - 一种回弹仪校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回弹仪校准装置，包括装置支架，装置支架上转动装配有校准摆锤，校准摆锤具有用于被回弹仪撞击的摆锤撞击部，校准摆锤的转动轴线经过校准摆锤的重心，校准摆锤与装置支架之间设置有摆锤弹簧，摆锤弹簧上连接有弹簧压缩量调节结构，回弹仪校准装置还包括用于测量摆锤摆动角度的角度测量结构。本发明提供了一种不需拆卸回弹仪就可以实现对回弹仪校准的回弹仪校准装置。

Description

一种回弹仪校准装置

技术领域

本发明涉及校准检定领域中的回弹仪校准装置。

背景技术

混凝土回弹仪式一种用弹簧驱动弹击锤，弹击锤通过弹击杆撞击混凝土表面，混凝土表面产生顺势弹性变形吸收能量，弹击锤回弹，根据能量损失来表征混凝土的硬度。利用的原理是，混凝土越硬，混凝土产生弹性形变吸收的能量就越少，那么弹击锤撞击过程中损失的能量就越少。

混凝土回弹仪的工作过程如图1所示，为了清楚的表明问题，第1状态、第2状态、第3状态、第4状态和第5状态是按时间顺序发生的，工作时，首先提升弹击锤16的高度，如第1状态所示，弹击锤弹簧15储能，弹击杆2远离弹击锤的一端与混凝土表面接触。随后松开弹击锤16，弹击锤在导杆19导向作用下，朝弹击杆运动，如第2状态所示；再随后，弹击锤的下端面18撞击到弹击杆2，弹击杆对混凝土撞击，如第3状态所示；紧接着，如第4状态，弹击锤开始朝远离弹击杆方向回弹；最后，如第5状态所示，弹击锤到达回弹最高位置。

现有技术中，通过以下测量方式来表征弹击锤的能量损失，即，测量第1状态和第5状态下弹击锤的高度差，回弹仪可以记录撞击前后的弹击锤位置差，通过两个状态下能量的变化来计算回弹值，第1状态下弹击锤的重力势能、第1状态下弹簧的弹性势能之和与第5状态下弹击锤的重力势能、第5状态下弹簧的弹性势能之和的差值即为两个状态下能量的变化。由此可见，回弹仪是否准确，主要取决于回弹仪里面的弹簧，根据相应的校准检定要求，回弹仪需要定期校准，回弹仪的校准本质上就是对其内弹簧的校准，现有技术中，对回弹仪的校准方式是将回弹仪完全拆卸，然后将回弹仪里面的弹击锤弹簧取出，在弹击锤弹簧上施加标准重量，根据弹击锤弹簧的压缩长度，来判断弹击锤弹簧是否能够满足使用精度。这种校准方式存在以下问题：1)、拆卸回弹仪，工作量较大，增加了校准难度；2）、弹击锤弹簧由回弹仪中取出后，其已经脱离其真实工作环境，即使完成对弹簧的校准，弹击锤弹簧装进回弹仪后，其是否准确仍未可知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需拆卸回弹仪就可以实现对回弹仪校准的回弹仪校准装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种回弹仪校准装置，包括装置支架，装置支架上转动装配有校准摆锤，校准摆锤具有用于被回弹仪撞击的摆锤撞击部，校准摆锤的转动轴线经过校准摆锤的重心，校准摆锤与装置支架之间设置有摆锤弹簧，摆锤弹簧上连接有弹簧压缩量调节结构，回弹仪校准装置还包括用于测量摆锤摆动角度的角度测量结构。

进一步的，摆锤弹簧为扭簧或盘簧。

进一步的，校准摆锤整体为中心对称结构。

进一步的，所述的弹簧压缩量调节结构包括与弹簧一端相连的弹簧压板和驱动弹簧压板转动的加载电机。

进一步的，校准摆锤上固定有转轴，转轴通过轴承与装置支架转动配合。

进一步的，角度测量结构包括与所述转轴对应设置的编码器。

进一步的，摆锤撞击部距离转轴轴线的距离是转轴半径的至少四倍以上。

进一步的，装置支架还包括用于待校准的回弹仪水平放置的水平放置台，装置支架还包括反力支撑，反力支撑与所述摆锤撞击部之间形成回弹仪放置空间。

进一步的，反力支撑与回弹仪之间设置有测力传感器，水平放置台上设置有支撑所述回弹仪的滚动体。

本发明的有益效果为：在对回弹仪进行校准时，利用回弹仪撞击校准摆锤的摆锤撞击部，校准摆锤被回弹仪撞击后，校准摆锤绕自身转动轴线转动，与校准摆锤相连的摆锤弹簧储能，通过角度测量结构测量校准摆锤的摆动角度，从而可以得到摆锤弹簧所储存的弹性势能，由于校准摆锤的转动轴线经过校准摆锤的重心，因此校准摆锤摆动过程中，没有重力势能的变化，摆锤弹簧的弹性势能即为回弹仪撞击所损失的能量，该能量与回弹仪中弹击锤弹簧撞击前后的弹性势能对应，从而可以对回弹仪进行校准，不需要拆卸回弹仪，校准过程简单方便；且回弹仪在其使用工况中对回弹仪进行校准，保证校准结果与回弹仪的实际工作情况一致。弹簧压缩量调节结构调节回弹仪撞击校准摆锤前摆锤弹簧的压缩量，以模拟不同硬度的混凝土。

附图说明

图1是本发明背景技术的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的结构示意图；

图3是图2中摆锤与回弹仪配合的俯视图；

图4图1的侧视图；

图中：1、反力支撑；2、弹击杆、 3、滚珠；4、水平放置台；5、回弹仪；6、回弹仪的弹击杆；7、摆锤撞击部；8、校准摆锤；9、摆锤弹簧；10、弹簧压板；11、编码器；12、轴承；13、转轴；14、空心轴；15、弹击锤弹簧；16、弹击锤；18、弹击锤的下端面；19、导杆；20、测力传感器、21、加载电机；22、装置支架。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书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。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，不是用于限制本发明。

下面结合附图，对本发明的各实施例进行详细说明。

本发明中回弹仪校准装置的实施例如图2~4所示：包括装置支架22，装置支架22上转动装配有校准摆锤8，校准摆锤8整体为中心对称结构，这样更容易确定校准摆锤的重心位置。校准摆锤的一端具有用于被回弹仪撞击的摆锤撞击部7，本实施例中的摆锤撞击部为用于与回弹仪的弹击杆点接触配合的球头结构。

校准摆锤8的转动轴线经过校准摆锤的重心，校准摆锤上固定有转轴13，转轴的一端通过轴承12与装置支架22转动配合，摆锤撞击部7距离转轴轴线的距离是转轴13半径的至少四倍以上。校准摆锤与装置支架之间设置有摆锤弹簧9，本实施例中的摆锤弹簧为一个盘簧，摆锤弹簧9上连接有弹簧压缩量调节结构，回弹仪校准装置还包括用于测量摆锤摆动角度的角度测量结构。

在本实施例中，弹簧压缩量调节结构包括加载电机21，加载电机21的输出端上连接有空心轴14，角度测量结构为与转轴13一端对应设置的编码器11，转轴13的另外一端与空心轴14的内孔转动配合，空心轴14上固定有弹簧压板10，扭簧9的一端与摆锤相连，扭簧的另外一端顶在弹簧压板10上。

装置支架还包括用于待校准的回弹仪水平放置的水平放置台4，装置支架还包括反力支撑1，反力支撑1与摆锤撞击部之间形成回弹仪放置空间，反力支撑与回弹仪之间设置有测力传感器20，水平放置台上设置有支撑所述回弹仪的滚动体，本实施例中的滚动体为滚珠3。

在需要对回弹仪进行校准时，回弹仪内的弹簧储能，将回弹仪水平置于水平放置台的滚珠上，回弹仪水平布置，因此回弹仪的弹击杆撞击前后，回弹仪内的弹击锤只在水平方向运动，弹击锤的重力势能不发生变化，可以减小弹击锤重力势能对校准过程的影响。

加载电机通过弹簧压板对摆锤弹簧施压，从而调节摆锤弹簧对校准摆锤的作用力，该作用力可以通过测力传感器直观的显示出来，进而判断摆锤弹簧的刚度，在对回弹仪进行校准时，一般通过多点校准方式，即改变摆锤撞击部对弹击杆的初始作用力，以模拟不同刚度的混凝土。比如说，首先调整摆锤弹簧的弹性势能为零的位置，此时摆锤撞击部部与弹击杆接触，测力传感器的读书为零，则表示摆锤弹簧没有压缩，此时摆锤弹簧的弹性势能为零，手动或机械方式扣动回弹仪的扳机，回弹仪内的弹簧驱动弹击锤撞击弹击杆，进而，弹击杆撞击校准摆锤，校准摆锤受撞击后，校准摆锤绕自身转动轴线摆动，编码器测量得到摆锤的最大摆动角度，根据该摆动角度计算摆锤弹簧的储能，摆锤弹簧的储能即对应碰撞过程中回弹仪的能量损失，根据回弹仪中弹击锤的位置，计算回弹仪撞击前后的弹性势能差值，回弹仪撞击前后的弹性势能差值与摆锤弹簧的储能比较，即可对回弹仪的弹簧的弹性系数进行校准。加载电机驱动弹簧压板对摆锤弹簧进行压缩，改变摆锤撞击部与弹击杆的初始接触力，可以模拟出不同刚度的混凝土，从而实现不同刚度状态下回弹仪的校准过程。

使用摆锤结构，主要具备两个优点：1、摆锤的转动轴线经过摆锤的重心，这样摆锤转动过程中，重力势能不发生变化，通过摆锤弹簧的弹性势能可以得到回弹仪撞击过程中的能量损失；2、采用摆锤结构，可以尽可能的减小摆锤转动过程中，摆锤摩擦力对弹性势能转化的影响，撞击部距离摆锤转动轴线越远，摆锤转动过程中的摩擦力耗能就越小，分析如下轴承的摩擦系数为0.001~0.003，在此次假设本实施例中轴承的滚动摩擦系数为0.002，摩擦系数用μ代表，转轴的半径为r，摆锤撞击部距离转轴轴线的距离为d，摆锤的质量为m，摆锤弹簧的刚度为D，摆锤弹簧储能过程的角位移为S。则摆锤重力产生的摩擦力f=mg*μ，该摩擦力产生的摩擦扭矩w= mg*μ*r，这个摩擦扭矩在碰撞点处对应产生一个反作用力F，该反作用力F= mg*μ*r/d，这个力产生一个弹簧拉伸长度的偏差，该偏差=F/D，这个偏差对摆锤整个能量损失影响是比较小的，而且该偏差取决于r/d值，也就是说摆锤撞击部距离转动轴线与转轴的半径比越大，该偏差就越小。

在本发明的其它实施例中：根据需要可以选择r/d的合适值，撞击部距离转动连接结构的转动轴线之间的距离为转轴半径的至少两倍以上，均能起到减小摩擦力影响的效果；摆锤弹簧还可以是扭簧或者柱形弹簧；角度测量结构也可以不是编码器，比如说角度测量结构包括与摆锤同轴线设置的弧形刻度，通过弧形刻度观察摆锤的摆动角度，或者设置一个指示，指示与弧形刻度导向移动配合，指示与校准摆锤无直接连接关系，当校准摆锤摆动时，可以推动指示沿弧形刻度移动，当校准摆锤回摆时，指示停留在弧形刻度上，以观察校准摆锤的最大摆动角度；弹簧压缩量调节结构还可以是手动模式，比如说通过旋拧螺栓，来调整摆锤弹簧的压缩量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种回弹仪校准装置，其特征在于：包括装置支架，装置支架上转动装配有校准摆锤，校准摆锤具有用于被回弹仪撞击的摆锤撞击部，校准摆锤的转动轴线经过校准摆锤的重心，校准摆锤与装置支架之间设置有摆锤弹簧，摆锤弹簧上连接有弹簧压缩量调节结构，回弹仪校准装置还包括用于测量摆锤摆动角度的角度测量结构。

2.根据权利要求1所述的回弹仪校准装置，其特征在于：摆锤弹簧为扭簧或盘簧。

3.根据权利要求1所述的回弹仪校准装置，其特征在于：校准摆锤整体为中心对称结构。

4.根据权利要求1所述的回弹仪校准装置，其特征在于：所述的弹簧压缩量调节结构包括与弹簧一端相连的弹簧压板和驱动弹簧压板转动的加载电机。

5.根据权利要求1所述的回弹仪校准装置，其特征在于：校准摆锤上固定有转轴，转轴通过轴承与装置支架转动配合。

6.根据权利要求5所述的回弹仪校准装置，其特征在于：角度测量结构包括与所述转轴对应设置的编码器。

7.根据权利要求5所述的回弹仪校准装置，其特征在于：摆锤撞击部距离转轴轴线的距离是转轴半径的至少四倍以上。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的回弹仪校准装置，其特征在于：装置支架还包括用于待校准的回弹仪水平放置的水平放置台，装置支架还包括反力支撑，反力支撑与所述摆锤撞击部之间形成回弹仪放置空间。

9.根据权利要求8所述的回弹仪校准装置，其特征在于：反力支撑与回弹仪之间设置有测力传感器，水平放置台上设置有支撑所述回弹仪的滚动体。

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