CN116429365A - 一种多次重复冲击加载装置 - Google Patents
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Abstract
本申请属于材料多次重复冲击性能实验技术领域，为一种多次重复冲击加载装置，包括动力机构、行程放大机构、冲击加载机构和试样；动力机构包括电机和与电机相连的飞轮；冲击加载机构包括第二滑轨、碰撞块和锤头；在对试样进行冲击加载时，通过电机带动飞轮转动，飞轮通过偏心轴带动行程方法机构工作，形成放大偏心轴的行程，而后带动碰撞块在第二滑轨内上下移动，进而碰撞块带动锤头上下往复移动，从而能够反复冲击试样，实现多次冲击加载；通过将旋转运动转化为直线往复运动，能够实现对试样的多次冲击加载，可操作性强、效率高，能显著的降低多次重复冲击的实验成本和周期，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本申请属于材料多次重复冲击性能实验技术领域，特别涉及一种多次重复冲击加载装置。
背景技术
冲击载荷是武器装备和机械设备服役过程中的典型载荷，如陆基飞机起降、舰载机弹射起飞与拦阻着舰、机载武器发射、凿岩机钻探、飞鸟或冰雹等撞击等。这些冲击载荷有的是偶然发生，比如鸟撞或冰雹撞击等，属于单次冲击问题，但更多的会伴随着武器装备和机械设备整个工作过程，冲击载荷会导致结构内部产生微损伤，多次冲击载荷作用下，微损伤逐渐累积直至产生裂纹，随着裂纹扩展最终导致结构失效，影响装备的安全。因此，研究结构多次冲击下的动态性能和失效问题具有重要意义。
一般冲击设备，诸如气炮、摆锤或落锤、霍普金森杆和高速液压伺服试验机都属于单次冲击设备。这些设备完成一次冲击加载需要做较多准备工作，如气炮充气蓄压、落锤提升、摆锤复位、霍普金森杆复位与充气等等，这些必要操作会消耗很多时间，对于装备或机械中成百上千甚至上万次的冲击工况很难完成，实验效率十分低下。为此，有些研究者针对此问题提出了一些解决方案，如一种多冲试验机中提出了利用质量块自由落体方法实现冲击，该方法存在问题是质量块自由落体的速度与落体高度有关，因设备空间限制无法得到较高速度的冲击。
为获得较高冲击速度，现有技术中的一种低应力多碰试验装置中提出了采用弹簧蓄能的方法来实现，可以在一定程度上提高落体冲击速度，受弹簧刚度系数限制，且在多次冲击压缩后，弹簧容易产生微小塑性变形，导致相同压缩量转换的能量下降，使实验的冲击力不稳定。
为了避免弹簧多次冲击的稳定性问题，现有技术中的一种测试材料疲劳强度的多次冲击落锤装置和方法中提出了一种曲柄加载方法，但该方法的加载速度受旋转轮的半径和转速限制，不利于获得较高的冲击速度。
因此如何同时保证冲击速度和稳定性是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种多次重复冲击加载装置，以解决现有技术中的冲击加载装置难以同时保证冲击速度和稳定性的问题。
本申请的技术方案是：一种多次重复冲击加载装置，包括动力机构、行程放大机构、冲击加载机构和试样；所述动力机构包括电机和与电机相连的飞轮，所述飞轮上的偏心轴与行程放大机构相连；所述行程放大机构的输出端与加载机构相连，所述行程放大机构能够放大冲击加载机构的形成；所述冲击加载机构包括第二滑轨、碰撞块和锤头；所述第二滑轨竖直设置，所述碰撞块与行程放大机构相连并且行程放大机构带动碰撞块在第二滑轨内上下移动，所述锤头设于碰撞块的正下方并且碰撞块能够带动锤头竖直上下移动，所述试样设于锤头的正下方，所述碰撞块能够带动锤头反复冲击试样。
优选地，所述行程放大机构包括曲柄、第一滑轨、滑块、第一摇臂和第二摇臂；所述曲柄的一端与飞轮上的偏心轴相连、另一端与滑块相连，所述第一滑轨竖直设置，所述滑块竖直滑移配合于第一滑轨内，所述第一摇臂的一端与滑块铰接、另一端与第二摇臂的一端铰接，所述第一摇臂的中部铰接于一固定铰接点，所述第二摇臂远离第一摇臂的一端与碰撞块铰接。
优选地，所述第一摇臂沿其长度方向上设有等分点，每个等分点均能够与该固定铰接点铰接。
优选地，所述冲击加载机构还包括质量块，所述质量块滑移配合于第二滑轨内，所述质量块内部为矩形中空结构，所述碰撞块滑移配合于质量块内，所述质量块的内部上下两端均设有缓冲器。
优选地，所述电机为高精度变频电机。
优选地，所述飞轮沿自身径向设置有多个固定点，所述偏心轴能够连接于不同的固定点内。
本申请的一种多次重复冲击加载装置，包括动力机构、行程放大机构、冲击加载机构和试样；动力机构包括电机和与电机相连的飞轮；冲击加载机构包括第二滑轨、碰撞块和锤头；在对试样进行冲击加载时，通过电机带动飞轮转动，飞轮通过偏心轴带动行程方法机构工作，形成放大偏心轴的行程，而后带动碰撞块在第二滑轨内上下移动，进而碰撞块带动锤头上下往复移动，从而能够反复冲击试样，实现多次冲击加载；通过将旋转运动转化为直线往复运动，能够实现对试样的多次冲击加载，可操作性强、效率高，能显著的降低多次重复冲击的实验成本和周期，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请整体结构示意图。
1、飞轮；2、曲柄；3、第一滑轨；4、滑块；5、第一摇臂；6、固定铰接点；7、第二摇臂；8、第二滑轨；9、质量块；10、碰撞块；11、缓冲器；12、锤头；13、试样。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种多次重复冲击加载装置，如图1所示，包括动力机构、行程放大机构、冲击加载机构和试样13；动力机构包括电机和与电机相连的飞轮1，飞轮1上的偏心轴与行程放大机构相连；行程放大机构的输出端与加载机构相连，行程放大机构能够放大冲击加载机构的形成；冲击加载机构包括第二滑轨8、碰撞块10和锤头12；第二滑轨8竖直设置，碰撞块10与行程放大机构相连并且行程放大机构带动碰撞块10在第二滑轨8内上下移动，锤头12设于碰撞块10的正下方并且碰撞块10能够带动锤头12竖直上下移动，试样13设于锤头12的正下方，碰撞块10能够带动锤头12反复冲击试样13。
在对试样13进行冲击加载时，通过电机带动飞轮1转动，飞轮1通过偏心轴带动行程方法机构工作，形成放大偏心轴的行程，而后带动碰撞块10在第二滑轨8内上下移动，进而碰撞块10带动锤头12上下往复移动，从而能够反复冲击试样13，实现多次冲击加载。
本申请通过将旋转运动转化为直线往复运动，能够实现对试样13的多次冲击加载，可操作性强、效率高，能显著的降低多次重复冲击的实验成本和周期，具有广阔的应用前景。
优选地，行程放大机构包括曲柄2、第一滑轨3、滑块4、第一摇臂5和第二摇臂7；曲柄2的一端与飞轮1上的偏心轴相连、另一端与滑块4相连，第一滑轨3竖直设置，滑块4竖直滑移配合于第一滑轨3内，第一摇臂5的一端与滑块4铰接、另一端与第二摇臂7的一端铰接，第一摇臂5的中部铰接于一固定铰接点6，固定铰接点6能够设于墙上或者支架上，这样第一摇臂5位于固定铰接点6两侧的距离分别为a和b，第二摇臂7远离第一摇臂5的一端与碰撞块10铰接。
在飞轮1转动时，通过偏心轴先带动曲柄2转动，而后通过曲柄2带动滑块4在第一滑轨3内上下移动，进而滑块4带动第一摇臂5和第二摇臂7摆动，根据杠杆原理，第一摇臂5能够带动碰撞块10移动较大的行程，从而有效提升锤头12的冲击效率和质量。滑块4沿第一滑轨3做直线往复运动，运动振幅和速度分别为±r和±ωr。
优选地，第一摇臂5沿其长度方向上设有等分点，每个等分点均能够与该固定铰接点6铰接，通过设置多个等分点，能够有效调节碰撞块10和锤头12的行程，从而能够完成不同设计要求的冲击加载试验，自由度较高。
优选地，冲击加载机构还包括质量块9，质量块9滑移配合于第二滑轨8内，质量块9内部为矩形中空结构，碰撞块10滑移配合于质量块9内，质量块9的内部上下两端均设有缓冲器11，缓冲器11优选为一种弹簧。通过设置缓冲器11，能够减少碰撞块10与质量块9之间的碰撞载荷，通过设置质量块9，来保证锤头12的冲击力。
碰撞块10在质量块9内具有一段滑动行程，碰撞块10带动质量块9做直线运动，当质量块9达到最大速度后，与碰撞块10脱离，靠惯性继续以ωrb/a的速度运动并与试样13碰撞，而后随碰撞块10反方向运动，工作稳定。
质量块9质量为可拆分结构，可按照要求增加或者减少。
优选地，电机为高精度变频电机，转速ω可调。
优选地，飞轮1沿自身径向设置有多个固定点，偏心轴能够连接于不同的固定点内，通过合理调整飞轮1中的转速ω、半径r和摇臂两端长度比例可获得目标所需的冲击速度和冲击频率。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种多次重复冲击加载装置，其特征在于：包括动力机构、行程放大机构、冲击加载机构和试样(13)；所述动力机构包括电机和与电机相连的飞轮(1)，所述飞轮(1)上的偏心轴与行程放大机构相连；所述行程放大机构的输出端与加载机构相连，所述行程放大机构能够放大冲击加载机构的形成；所述冲击加载机构包括第二滑轨(8)、碰撞块(10)和锤头(12)；所述第二滑轨(8)竖直设置，所述碰撞块(10)与行程放大机构相连并且行程放大机构带动碰撞块(10)在第二滑轨(8)内上下移动，所述锤头(12)设于碰撞块(10)的正下方并且碰撞块(10)能够带动锤头(12)竖直上下移动，所述试样(13)设于锤头(12)的正下方，所述碰撞块(10)能够带动锤头(12)反复冲击试样(13)。
2.如权利要求1所述的多次重复冲击加载装置，其特征在于：所述行程放大机构包括曲柄(2)、第一滑轨(3)、滑块(4)、第一摇臂(5)和第二摇臂(7)；所述曲柄(2)的一端与飞轮(1)上的偏心轴相连、另一端与滑块(4)相连，所述第一滑轨(3)竖直设置，所述滑块(4)竖直滑移配合于第一滑轨(3)内，所述第一摇臂(5)的一端与滑块(4)铰接、另一端与第二摇臂(7)的一端铰接，所述第一摇臂(5)的中部铰接于一固定铰接点(6)，所述第二摇臂(7)远离第一摇臂(5)的一端与碰撞块(10)铰接。
3.如权利要求2所述的多次重复冲击加载装置，其特征在于：所述第一摇臂(5)沿其长度方向上设有等分点，每个等分点均能够与该固定铰接点(6)铰接。
4.如权利要求4所述的多次重复冲击加载装置，其特征在于：所述冲击加载机构还包括质量块(9)，所述质量块(9)滑移配合于第二滑轨(8)内，所述质量块(9)内部为矩形中空结构，所述碰撞块(10)滑移配合于质量块(9)内，所述质量块(9)的内部上下两端均设有缓冲器(11)。
5.如权利要求1所述的多次重复冲击加载装置，其特征在于：所述电机为高精度变频电机。
6.如权利要求1所述的多次重复冲击加载装置，其特征在于：所述飞轮(1)沿自身径向设置有多个固定点，所述偏心轴能够连接于不同的固定点内。
Priority Applications (1)
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| CN116429365A true CN116429365A (zh) | 2023-07-14 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN116429365A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117330307A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-01-02 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 冲击类机械产品性能试验台 |
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2023
- 2023-03-29 CN CN202310321999.9A patent/CN116429365A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117330307A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-01-02 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 冲击类机械产品性能试验台 |
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