CN113959868B - 模块化智能重锤锤击试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气试验技术领域，是一种模块化智能重锤锤击试验装置，包括导向筒、基座、锤头、磁块和导线，导向筒为竖向设置的中空管状结构，导向筒的筒壁内埋设有呈螺旋形状缠绕的导线，导线的两端均穿出导向筒的外壁，导向筒内沿上下向滑动安装有基座，基座下端中央可拆卸安装有锤头，基座上端安装有若干个磁块。本发明结构合理而紧凑，使用方便，锤头与磁块通过基座安装在一起，导向筒中有螺旋形的导线，通过改变接入导线两端电流的大小，进而改变导线产生的磁场，进而与磁块的磁场相互作用，调整锤头下落速度与试验要求目标值相一致，直到锤头模块撞击到被试品，进而提高试验的测试精度，具有省力、简便、高效的特点。

Description

模块化智能重锤锤击试验装置

技术领域

本发明涉及电气设备外壳强度检测技术领域，是一种模块化智能重锤锤击试验装置。

背景技术

传统锤击实验通过改变锤头的质量和不同释放高度以达到不同锤击能量的要求，传统的机械试验模块化智能重锤锤击试验装置由于制造精度，各零部件配合不充分，转轴润滑不足，空气阻力等原因，容易造成较大误差；因此，需要一种新的试验模块化智能重锤锤击试验装置克服以上不足以得到更精确的试验结果。本模块化智能重锤锤击试验装置通过微控制器实时监测重锤下落速度，并将速度控制在目标值，直到锤头撞击至被试品。

发明内容

本发明提供了一种模块化智能重锤锤击试验装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有目前重锤试验装置无法控制重锤下落速度的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种模块化智能重锤锤击试验装置，包括导向筒、基座、锤头、磁块和导线，导向筒为竖向设置的中空管状结构，导向筒的筒壁内埋设有呈螺旋形状缠绕的导线，导线的两端均穿出导向筒的外壁，导向筒内沿上下向滑动安装有基座，基座下端中央可拆卸安装有锤头，基座上端安装有若干个磁块。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述基座下端中央可固定安装有下螺杆，锤头上端中央设有安装螺孔，下螺杆下部螺接于安装螺孔内，基座上端中央固定安装有上螺杆，上螺杆上由下至上依次安装有若干个磁块。

上述导向筒内可沿圆周间隔均布有至少三个导轨，对应每个导轨位置的基座外侧均设有与导轨相匹配的滑槽，导轨滑动安装于对应位置的滑槽内。

上述导向筒上可设有测量控制模块，测量控制模块包括光栅编码器、处理单元、固态继电器、电磁锁、温度传感器、显示屏、交互键盘和制动电阻，每相邻的两个导轨之间的基座外侧与导向筒内壁之间均设有间距，导向筒中部内侧固定安装有光栅编码器，对应光栅编码器位置的基座外侧固定安装有安装杆，安装杆的上端和下端之间固定安装有与光栅编码器相匹配的光栅条，导向筒上部内侧设有电磁锁，电磁锁的锁舌上侧与基座下侧相接触，处理单元的第一端与固态继电器的线圈连接，固态继电器的常开触点两端分别与制动电阻、导线的下端连接，制动电阻的另一端与导线的上端连接，处理单元的第二端与电磁锁的一端连接，电磁锁的另一端与电源模块连接，电源模块与处理单元的第二端之间连接有二极管，处理单元的第三端分别与光栅编码器、显示屏、交互键盘以及测量制动电阻的温度传感器连接。

上述导向筒下部内侧可沿圆周间隔均布有若干个锁体，锁体的锁舌端部径向远离导向筒内壁，锁体的锁舌端面为由内至外从下至上的倾斜面，导向筒下端设有倒角结构。

上述每个滑槽内壁上均可上下间隔设有若干个滚珠，导轨与滚珠外侧相接触。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，锤头与磁块通过基座安装在一起，导向筒中有螺旋形的导线，通过改变接入导线两端电流的大小，进而改变导线产生的磁场，进而与磁块的磁场相互作用，调整锤头下落速度与试验要求目标值相一致，直到锤头模块撞击到被试品，进而提高试验的测试精度，具有省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本发明拆除测量控制模块后的主视剖视结构示意图。

附图2为本发明拆除测量控制模块后的俯视结构示意图。

附图3为本发明的电路结构框图。

附图中的编码分别为：1为导向筒，2为基座，3为锤头，4为磁块，5为导线，6为上螺杆，7为下螺杆，8为导轨，9为滑槽，10为锁体，11为滚珠，12为电磁锁，13为光栅编码器，14为光栅条，15为安装杆，La为导线的上端，Lb为导线的下端。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该模块化智能重锤锤击试验装置包括导向筒1、基座2、锤头3、磁块4和导线5，导向筒1为竖向设置的中空管状结构，导向筒1的筒壁内埋设有呈螺旋形状缠绕的导线5，导线5的两端均穿出导向筒1的外壁，导向筒1内沿上下向滑动安装有基座2，基座2下端中央可拆卸安装有锤头3，基座2上端安装有若干个磁块4。

根据需求，导向筒1外壁标注有刻度，刻度以导向筒1底部端面为起始点。导向筒1内径、导向筒1高度、筒壁厚度、筒身材料、导线5盘旋形成的顺时针螺旋线的螺距和高度参数可根据需要进行设置，导线5缠绕的螺旋线中心轴线与导线筒1的中心轴线重合。在本实施例中，导向筒1内径120mm，导向筒1高度1200mm，筒壁厚度20mm，导向筒1筒身采用聚碳酸酯等坚固透明材料浇注而成，导线5为铜导线5，导线5盘旋形成的螺旋线的螺距为5mm、高度为1000mm，导线5的上端La距离导向筒1上端为100mm，导线5的下端Lb距离导向筒1下端为100mm，锤头3为现有公知技术，锤头3形状根据《GB/T 2423.55》标准要求制作，表面用钢印打上该锤头3重量，根据不同的被试产品的要求选择不同形状的锤头3。

在使用过程中，锤头3与磁块4通过基座2安装在一起，导向筒1中有螺旋形的导线5，通过改变接入导线5两端电流的大小，进而改变导线5产生的磁场，进而与磁块4的磁场相互作用，调整锤头3下落速度与试验要求目标值相一致，直到锤头3模块撞击到被试品，进而提高试验的测试精度。本发明结构合理而紧凑，使用方便，具有省力、简便、高效的特点。

可根据实际需要，对上述模块化智能重锤锤击试验装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，基座2下端中央固定安装有下螺杆7，锤头3上端中央设有安装螺孔，下螺杆7下部螺接于安装螺孔内，基座2上端中央固定安装有上螺杆6，上螺杆6上由下至上依次安装有若干个磁块4。

根据需求，磁块4为现有公知技术，如圆形带孔钕铁硼强磁体，磁块4可套装在上螺杆6上后通过螺接在上螺杆6上的螺母进行固定，也可由上至下依次螺接在上螺杆6上，每个磁块4的重量可为若干系列化模块，例如可做成100g、200g、500g等多种规格，规格信息通过钢印打在磁块4的表面，通过多个规格不同数量的叠加安装，使得锤头3、基座2、上螺杆6、下螺杆7和磁块4拥有不同的总质量。在使用过程中，磁块4的数量可以根据需求进行调整以增加锤头3的负载，也方便实验时改变锤头3、基座2、上螺杆6、下螺杆7和磁块4的总质量。

如附图1、2所示，导向筒1内沿圆周间隔均布有至少三个导轨8，对应每个导轨8位置的基座2外侧均设有与导轨8相匹配的滑槽9，导轨8滑动安装于对应位置的滑槽9内。

根据需求，导向筒1内沿圆周间隔均布有三个导轨8，导轨8为固定安装在导向筒1内壁的光滑金属杆。在使用过程中，通过设置滑槽9和导轨8，基座2在下落过程中起到导向作用，使得基座2能够竖直下落，提高运动的精确度。

如附图1、2、3所示，导向筒1上设有测量控制模块，测量控制模块包括光栅编码器13、处理单元、固态继电器、电磁锁12、温度传感器、显示屏、交互键盘和制动电阻，每相邻的两个导轨8之间的基座2外侧与导向筒1内壁之间均设有间距，导向筒1中部内侧固定安装有光栅编码器13，对应光栅编码器13位置的基座2外侧固定安装有安装杆15，安装杆15的上端和下端之间固定安装有与光栅编码器13相匹配的光栅条14，导向筒1上部内侧设有电磁锁12，电磁锁12的锁舌上侧与基座2下侧相接触，处理单元的第一端与固态继电器的线圈连接，固态继电器的常开触点两端分别与制动电阻、导线5的下端Lb连接，制动电阻的另一端与导线5的上端La连接，处理单元的第二端与电磁锁12的一端连接，电磁锁12的另一端与电源模块连接，电源模块与处理单元的第二端之间连接有二极管，处理单元的第三端分别与光栅编码器13、显示屏、交互键盘以及测量制动电阻的温度传感器连接。

根据需求，光栅编码器13、光栅条14、固态继电器和制动电阻均为现有公知技术，电磁锁12为现有公知的小型电控锁，交互键盘为现有公知的4*4矩阵键盘，处理单元为现有公知的IDEABOX 3智能控制器，也可为PLC控制器，光栅编码器13和光栅条14也可用测量基座2下落速度的测速传感器进行替代，二极管的设置能够避免处理单元向电磁锁12发送电信号时影响电源模块对电磁锁12的供电。

试验过程：锤头3下落的过程中，磁块4下方导线5圈横截面的磁通量呈增加趋势，导线5圈横截面中的磁通量只要发生变化，就会产生感应电动势，当固态继电器的常开触点闭合时，导线5圈回路形成完整通路，产生的感应电流的磁场阻碍磁块4的磁场的变化，即会阻碍锤头3的运动。这样导向筒1中的磁场就对磁块4的运动产生阻碍作用，使下落的锤头3速度不能一直增加，磁块4的下落速度越快，导向筒1的导线5圈对其阻碍作用越大，最后当导向筒1的导线5圈产生的磁场对磁块4的阻力等于锤头3、基座2、上螺杆6、下螺杆7和磁块4的总重力时，锤头3不再产生加速度，此后在导向筒1内做匀速直线运动，直到锤头3撞击到被试品。

使用过程：提前测量好光栅的宽度，当锤头3下落时带动光栅条14运动，试验开始后处理单元开启定时中断，计算一段时间内光栅编码器13产生的脉冲数，脉冲数是这段时间内通过光栅编码器13的光栅的个数，脉冲数×光栅宽度就是锤头3运动的距离，再除以这段时间即可计算出光栅条14也就是模块化锤头3的运动速度。实验员将锤头3、基座2、上螺杆6、下螺杆7和磁块4的总质量和锤头3撞击被试品时规范要求的动能通过交互键盘输入处理单元，处理单元将自动计算出锤头3的目标速度，试验开始后，锤头3下落过程中，处理单元将光栅编码器13发出的测速脉冲转化为锤头3的运动速度，并与目标速度相比较，控制固态继电器的通断，以达到控制导线5与制动电阻是否接通，控制锤头3的下落速度，当运动速度比设定速度高时，处理单元控制固态继电器闭合，铜线圈与负载电阻形成通路，根据楞次定律，垂头模块将减速下落；反之，当运动速度比设定速度低时，处理单元控制固态继电器断开，导线5开路，仅有感应电动势但无感应电流，导线5对磁块4无力的作用，锤头3做自由落体运动，试验结束后，与处理单元连接的显示屏将显示锤头3最终撞击被试品时的动能。

如附图1、2所示，导向筒1下部内侧沿圆周间隔均布有若干个锁体10，锁体10的锁舌端部径向远离导向筒1内壁，锁体10的锁舌端面为由内至外从下至上的倾斜面，导向筒1下端设有倒角结构。

根据需求，导向筒1下部内侧均布有两个锁体10，锁体10为现有公知技术，如迷你型斜舌电插锁。在使用过程中，通过这样的设置，能够防止锤头3因弹起而对被试设备造成的重复撞击，使锤头3和基座2沿单方向滑动，导向筒1下端的倒角结构和锁舌的倾斜端面能够起到导向作用，防止发生卡涩。

如附图1、2所示，每个滑槽9内壁上均上下间隔设有若干个滚珠11，导轨8与滚珠11外侧相接触。

根据需求，若干个滚珠11可镶嵌在滑槽9的内壁上，也可由上至下依次安装在与滑槽9相对应且连通的安装槽内。在使用过程中，这样的设置能够降低基座2沿导轨8滑动时的阻力。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

使用本发明最佳实施例的试验过程：试验开始前，将电源已连接好，根据试验要求，选用合适重量的磁块4和合适的锤头3，固定在基座2上，在处理单元中输入锤头3、基座2、上螺杆6、下螺杆7和磁块4的总质量和规范要求需要的碰撞能量，固定好被试品，按下确认键，电磁锁12锁舌收回，锤头3落下，处理单元时刻监测锤头3模块的下落速度并调整，直到锤头3模块撞击到被试品，测量控制模块显示试验结束，并显示本次试验中锤头3模块撞击被试品时的能量，按确认键解锁电磁锁12，提起模块化锤头3，电磁锁12锁舌弹出，准备开始下一次试验。

Claims (5)

1.一种模块化智能重锤锤击试验装置，其特征在于包括导向筒、基座、锤头、磁块和导线，导向筒为竖向设置的中空管状结构，导向筒的筒壁内埋设有呈螺旋形状缠绕的导线，导线的两端均穿出导向筒的外壁，导向筒内沿上下向滑动安装有基座，基座下端中央可拆卸安装有锤头，基座上端安装有若干个磁块，导向筒内沿圆周间隔均布有至少三个导轨，对应每个导轨位置的基座外侧均设有与导轨相匹配的滑槽，导轨滑动安装于对应位置的滑槽内，导向筒上设有测量控制模块，测量控制模块包括光栅编码器、处理单元、固态继电器、电磁锁、温度传感器、显示屏、交互键盘和制动电阻，每相邻的两个导轨之间的基座外侧与导向筒内壁之间均设有间距，导向筒中部内侧固定安装有光栅编码器，对应光栅编码器位置的基座外侧固定安装有安装杆，安装杆的上端和下端之间固定安装有与光栅编码器相匹配的光栅条，导向筒上部内侧设有电磁锁，电磁锁的锁舌上侧与基座下侧相接触，处理单元的第一端与固态继电器的线圈连接，固态继电器的常开触点两端分别与制动电阻、导线的下端连接，制动电阻的另一端与导线的上端连接，处理单元的第二端与电磁锁的一端连接，电磁锁的另一端与电源模块连接，电源模块与处理单元的第二端之间连接有二极管，处理单元的第三端分别与光栅编码器、显示屏、交互键盘以及测量制动电阻的温度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的模块化智能重锤锤击试验装置，其特征在于基座下端中央固定安装有下螺杆，锤头上端中央设有安装螺孔，下螺杆下部螺接于安装螺孔内，基座上端中央固定安装有上螺杆，上螺杆上由下至上依次安装有若干个磁块。

3.根据权利要求1或2所述的模块化智能重锤锤击试验装置，其特征在于导向筒下部内侧沿圆周间隔均布有若干个锁体，锁体的锁舌端部径向远离导向筒内壁，锁体的锁舌端面为由内至外从下至上的倾斜面，导向筒下端设有倒角结构。

4.根据权利要求1或2所述的模块化智能重锤锤击试验装置，其特征在于每个滑槽内壁上均上下间隔设有若干个滚珠，导轨与滚珠外侧相接触。

5.根据权利要求3所述的模块化智能重锤锤击试验装置，其特征在于每个滑槽内壁上均上下间隔设有若干个滚珠，导轨与滚珠外侧相接触。