CN117232968A - 一种推力试验和冲击试验的集成试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，冲击实验及推力实验技术领域，其技术方案要点包括立杆、横杆、落球持球组件、摆球持球组件、平面测试工具和力传感器；横杆一端与立杆固定连接，且横杆相对于立杆的高度可调；所述平面测试工具设置在横杆下方，与横杆相对固定，所述力传感器设置在平面测试工具与横杆之间；立杆转动连接在任意竖直壁面或任意竖直杆体上；落球持球组件固定在横杆上，且落球持球组件在横杆长度方向上的位置可调；摆球持球组件固定在立杆上，且摆球持球组件相对于立杆的高度可调；摆球线锚点设置在横杆上。本发明一机多用，可实现推力实验、落球冲击实验及摆球冲击实验，结构简单，占地面积小，易于收纳。

Description

一种推力试验和冲击试验的集成试验装置

技术领域

本发明涉及冲击实验及推力实验技术领域，更具体的说，它涉及一种推力试验和冲击试验的集成试验装置。

背景技术

GB9706.1中的15.3.2和15.3.3章节要求医用电气设备的外壳需要进行推力实验及冲击实验，以保证医用电气设备的外壳能够为内部带电部件提供有效保护。目前推力实验和冲击实验通常需要通过推力实验设备及冲击实验设备分别进行，如下面两个专利。

中国专利CN110987478B，提供了一种推力杆试验机，其包括机体，所述机体的两分别端设有动臂一和动臂二，推力杆夹持于动臂一和动臂二之间，所述机体上安装有竖推缸，所述竖推缸的下端较接有夹爪，所述夹爪上设有与推力杆相适配的夹紧间隙。该专利能够在实验过程中维持恒定的推力。

中国专利CN204495524U，提供了一种落球摆球冲击综合试验台，包括跌落台及立于跌落台上的立柱，其特征在于，于跌落台的顶部铺设有正面冲击试验台和顶部侧面竖立有垂直面冲击试验台，立柱上悬吊有用于试验的试验球，试验球可垂直向下冲击正面冲击试验台及可摇摆侧向冲击垂直面冲击试验台。该专利能够实现水平面及垂直面的冲击实验，且释放高度及摆球线绳的绷紧程度易于调控。

但上述两专利仅能进行推力实验或冲击实验，且占地面积较大不易收纳。因此，本发明提供一种空间占用较小，易于收纳，且能够进行推力实验和冲击实验的集成装置。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其包括立杆、横杆、落球持球组件、摆球持球组件、平面测试工具和力传感器。

横杆一端与立杆固定连接，且横杆相对于立杆的高度可调。所述平面测试工具设置在横杆下方，与横杆相对固定，所述力传感器设置在平面测试工具与横杆之间。立杆转动连接在任意竖直壁面或任意竖直杆体上。落球持球组件固定在横杆上，且落球持球组件在横杆长度方向上的位置可调。摆球持球组件固定在立杆上，且摆球持球组件相对于立杆的高度可调。摆球线锚点设置在横杆上。

本发明进一步设置为：还包括回收装置，所述回收装置为电磁铁或者电控夹持机构。

本发明进一步设置为：还包括声压传感器，声压传感器检测到冲击声波时，回收装置固定摆球或落球。声压传感器未检测到冲击声波时，回收装置不干扰摆球或落球运动轨迹。

本发明进一步设置为：落球持球组件为电磁铁或者电控夹持机构。摆球持球组件为电磁铁或者电控夹持机构。

本发明进一步设置为：还包括激光组件，所述激光组件设置在横杆上，其用于指示落球预定落点。

本发明进一步设置为：还包括推力提示灯，力传感器检测到的力为F。给定实验所需的推力范围，推力范围分为多个互不重叠的子范围，F处于不同子范围时推力提示灯显示的颜色各不相同；F处于推力范围外时，推力提示灯显示的颜色与每个子范围对应的颜色均不相同。

本发明进一步设置为：还包括蜂鸣器及计时器，给定计时截止时间。F处于推力范围内时，蜂鸣器以第一频率发出蜂鸣，计时开始。计时开始至计时截止期间，F持续处于推力范围内时，蜂鸣器以第二频率发出蜂鸣。计时开始至计时截止期间，F一旦处于推力范围外，则蜂鸣器以第三频率发出蜂鸣。第一频率、第二频率、第三频率互不相等。

本发明进一步设置为：立杆上设置有高度刻度尺。

本发明进一步设置为：还包括销筒及插销。插销包括连接部及转动部，连接部与立杆固定，转动部固定在连接部下方。插销设置多个，所有插销纵向排布。每个插销对应一个销筒，所有销筒固定在同一竖直壁面上。每个转动部分别插入对应的销筒，并在对应销筒内转动。

本发明进一步设置为：还包括斜拉杆，横杆与立杆相对固定时，斜拉杆两端分别与立杆和横杆连接。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1、本发明一机多用，可实现推力实验、落球冲击实验及摆球冲击实验。

2、本发明结构简单，通过立杆和横杆组成悬臂结构，可转动安装在已有的竖直壁面或竖直杆体上，无需额外的机架支撑，占地面积小，且非实验时间还可靠墙体或靠货架收纳。

3、本发明中横杆、摆球持球组件的高度可调，落球持球组件的水平位置可调，适用于不同高度宽度的待测试设备。

4、本发明利用杠杆原理，以横杆为施力杠杆，立杆与竖直壁面的连接处为支点，有效降低了推力实验对操作人员的体力要求。

5、本发明设置有推力大小提示功能及推力实验成功或失败的提醒功能。

附图说明

图1为实施例进行摆球冲击实验的示意图；

图2为实施例进行落球冲击实验的示意图；

图3为实施例进行推力实验的示意图。

图中：1、立杆；2、横杆；3、落球持球组件；4、摆球持球组件；5、平面测试工具；6、钢球；7、落球开关；8、摆球开关；9、回收装置；10、支撑杆；11、声压传感器；12、激光组件、13、插销；14、销筒；15、推力提示灯；16、蜂鸣器；17、膨胀螺丝；18、斜拉杆；19、摆球线；20、摆球线锚点；21、螺纹连接件。

具体实施方式

下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明的保护范围。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例

如图1-3所示，为本发明较佳实施例的基本结构，一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其包括立杆1、横杆2、落球持球组件3、摆球持球组件4、平面测试工具5和力传感器。

横杆2一端与立杆1固定连接，且横杆2相对于立杆1的高度可调。所述平面测试工具5设置在横杆2下方，与横杆2相对固定，所述力传感器设置在平面测试工具5与横杆2之间。立杆1转动连接在任意竖直壁面或任意竖直杆体上。落球持球组件3固定在横杆2上，且落球持球组件3在横杆2长度方向上的位置可调。摆球持球组件4固定在立杆1上，且摆球持球组件4相对于立杆1的高度可调。摆球线锚点20设置在横杆2上。

进行实验时，横杆2长度方向左右两侧无物体，横杆2与立杆1所连接的竖直壁面或竖直杆体绕立杆1转动轴线180度分布最佳。无需进行实验时，横杆2转动至紧靠墙体或货架侧面最佳。立杆1固定在货架上时，将横杆2调整至与货架横板等高的位置，也不影响货架上货物的取放。这种悬臂结构能够有效减少集成试验装置的占地面积，节约收纳空间。

推力实验时，调整横杆2高度，使平面测试工具5底面与待测试面相抵，随后下压横杆2背离立杆1的一端，通过平面测试工具5向待测试面施加推力，根据力传感器的检测结果，控制推力达到实验要求，并维持一段时间。施加推力时，立杆1与竖直壁面的连接处为支点，横杆2为施力杠杆，因此在横杆2背离立杆1的一端施加的力小于平面测试工具5底面对待测试面施加的力，有效降低了对操作人员的体力要求。本实施例中平面测试工具5为圆柱形，其底面为直径30mm。推力实验需要在待测试面上施加250N±10N的作用力并保持5秒钟。

具体的，本实施例中平面测试工具5与横杆2长度方向的中心纵向对齐。

针对冲击实验，本实施例中使用的实验球为直径约50mm，质量为500g±25g的实心钢球6。

落球冲击实验时，调整横杆2高度，通过落球持球组件3将实验球定位在所需高度处，随后使实验球脱离落球持球组件3自由落体至待测试面。本实施例中，落球冲击实验的待测试面为非垂直面，落球冲击实验实心钢球6自由落体高度为1.3m。

摆球冲击实验时，调整摆球持球组件4高度，通过摆球持球组件4将实验球定位在所需高度处，将摆球线19端部固定在摆球线锚点20，保持摆球线19处于绷紧状态，随后使实验球脱离摆球持球组件4摆动冲击待测试面。本实施例中，摆球冲击实验的待测试面为垂直面，实心钢球6摆动最高点至摆动最低点的垂直距离为1.3m。

具体的，落球持球组件3为电磁铁或者电控夹持机构。摆球持球组件4为电磁铁或者电控夹持机构。本实施例中落球持球组件3和摆球持球组件4均为电磁铁。

本实施例还包括落球开关7和摆球开关8，落球持球组件3和摆球持球组件4的电磁铁常开；落球开关7触发后，落球持球组件3短暂断电，释放试验球；摆球开关8触发后，摆球持球组件4短暂断电，释放试验球。

具体的，本实施例还包括回收装置9，所述回收装置9为电磁铁或者电控夹持机构，其可以在试验球第一次冲击待测试面后将试验球固定住，以阻止试验球对待测试面的二次冲击。本实施例中所述回收装置9为电磁铁。

本实施例中所述回收装置9固定在一个支撑杆10上，支撑杆10与横杆2可拆卸固定连接。

具体的，本实施例还包括声压传感器11，声压传感器11检测到冲击声波时，回收装置9固定摆球或落球。声压传感器11未检测到冲击声波时，回收装置9不干扰摆球或落球运动轨迹。

本实施例还包括处理器和电源组件，所有与处理器连接的电气组件均与电源组件连接，所述处理器和电源组件图中未示出。本实施例中落球开关7、摆球开关8、回收装置9和声压传感器11均与处理器连接。落球开关7或摆球开关8触发后，回收装置9与处理器开始通信，此时回收装置9内的电磁铁处于断电状态；试验球第一次冲击待测试面后产生冲击声波，冲击声波被声压传感器11转化为高电平信号发送至处理器，处理器控制回收装置9内的电磁铁通电将被弹起的试验球吸附。

本实施例还包括切换开关，所述切换开关与处理器和电源装置连接，所述切换开关用于控制声压传感器11与处理器之间信号连接的通断。当冲击实验允许试验球多次自由冲击待测试面时，通过切换开关切断声压传感器11与处理器之间的信号连接，即可保持回收装置9内电磁铁断电的状态。所述切换开关设置在处理器内，图中未示出。

具体的，本实施例还包括激光组件12，所述激光组件12设置在横杆2上，其在横杆2上的安装位置可调。激光组件12射出的激光束竖直向下，以指示落球预定落点。当激光束照射在待测试面的期望位置即可开始落球冲击实验。

具体的，本实施例还包括销筒14及插销13。插销13包括连接部及转动部，连接部与立杆1固定，转动部固定在连接部下方。插销13设置多个，所有插销13纵向排布。每个插销13对应一个销筒14，所有销筒14固定在同一竖直壁面上。每个转动部分别插入对应的销筒14，并在对应销筒14内转动。将所有插销13从销筒14中拔出，即可将集成试验装置拆离墙体或竖直杆体。本实施例中销筒14及插销13均设置两个。

具体的，转动部直径略小于销筒14内径，以留出立杆1摆动的余量，降低推力实验中横杆2因受力过大而弯折的可能性。进行推力实验时，销筒14与插销13的抵触位置即为施力支点。

具体的，所述销筒14可以通过多个膨胀螺丝17固定在竖直墙体上，也可以使用多个U型螺栓配合螺母固定在竖直杆体上。

具体的，本实施例还包括推力提示灯15，推力提示灯15与力传感器均与处理器连接，力传感器检测到的力为F。给定实验所需的推力范围，推力范围分为多个互不重叠的子范围，F处于不同子范围时推力提示灯15显示的颜色各不相同；F处于推力范围外时，推力提示灯15显示的颜色与每个子范围对应的颜色均不相同。本实施例中所述推力提示灯15为RGB提示灯。

本实施例中推力范围为245N-255N，子范围设置三个，240N≥F＞245N时，推力提示灯15显示蓝色，保持或略微加大当前推力；245N≥F≥255N时，推力提示灯15显示绿色，保持当前推力；255N＞F≥260N时，推力提示灯15显示黄色，保持或略微降低当前推力。F＜240N或F＞250N时，F处于推力范围外，推力提示灯15显示红色，重新执行试验。

具体的，本实施例还包括蜂鸣器16及计时器，蜂鸣器16与计时器均与控制器连接，给定计时截止时间。F处于推力范围内时，蜂鸣器16以第一频率发出蜂鸣，计时开始。计时开始至计时截止期间，F持续处于推力范围内时，蜂鸣器16以第二频率发出蜂鸣。计时开始至计时截止期间，F一旦处于推力范围外，则蜂鸣器16以第三频率发出蜂鸣。第一频率、第二频率、第三频率互不相等。所述计时器设置在处理器内，图中未示出。

本实施例中F从0N逐步上升到240N以上时，处理器开始根据推力大小控制推力提示灯15变换不同颜色，推力提示灯15显示蓝色、绿色、黄色中的任意一种颜色时，蜂鸣器16以1HZ频率发出蜂鸣，计时器开始计时，计时5秒后，蜂鸣器16持续蜂鸣，提示实验完成。如果5秒计时结束前推力提示灯15出现了红色，则蜂鸣器16以5HZ频率发出蜂鸣，提示实验失败。

具体的，立杆1上设置有高度刻度尺，以便于读取横杆2在立杆1上的高度位置，所述高度刻度尺图中未示出。

具体的，本实施例还包括斜拉杆18，横杆2与立杆1相对固定时，斜拉杆18两端分别与立杆1和横杆2连接，立杆1、横杆2、斜拉杆18之间形成三角支撑，保证立杆1、横杆2相对位置的稳定，以免进行落球冲击实验时横杆2末端发生摆动。本实施例中斜拉杆18与立杆1连接的一端为斜拉杆18顶端。

具体的，斜拉杆18一端与横杆2固定连接，另一端与立杆1连接，斜拉杆18与立杆1的连接位置可纵向调整。

本实施例中立杆1开设有纵向滑槽，横杆2上开设有与其长度方向平行的水平滑槽。横杆2、摆球持球组件4、斜拉杆18插入纵向滑槽中，横杆2、摆球持球组件4、斜拉杆18纵向滑槽中的位置由螺纹连接件21固定。落球持球组件3、支撑杆10插入水平滑槽中，落球持球组件3、支撑杆10在水平滑槽中的位置由螺纹连接件21固定。

需要说明的是，为了降低集成试验装置的整体质量，立杆1、横杆2、斜拉杆18、支撑杆10还可为空心杆，优选空心刚管。立杆1、横杆2、斜拉杆18、支撑杆10为空心杆时，立杆1上不开设纵向滑槽，横杆2上不开设水平滑槽。横杆2、摆球持球组件4、斜拉杆18分别与不同的抱箍连接，三者对应的抱箍套设在立杆1上，并能抱紧在立杆1的不同高度位置。落球持球组件3、支撑杆10分别与不同的抱箍连接，二者对应的抱箍套设在横杆2上，并能抱紧在横杆2长度方向的不同位置。

综上所述，本实施例结构简单，一机多用，可实现推力实验、落球冲击实验及摆球冲击实验；其通过立杆1和横杆2组成悬臂结构，可安装在已有的竖直壁面或竖直杆体上，无需额外的机架支撑，占地面积小，且非实验时间还可靠墙体或靠货架收纳；适用于不同高度宽度的待测试设备。其次，本实施例利用杠杆原理，以横杆2为施力杠杆，立杆1与竖直壁面的连接处为支点，有效降低了推力实验对操作人员的体力要求。而且本实施例还设置有推力大小提示功能及推力实验成功或失败的提醒功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：包括立杆(1)、横杆(2)、落球持球组件(3)、摆球持球组件(4)、平面测试工具(5)和力传感器；

横杆(2)一端与立杆(1)固定连接，且横杆(2)相对于立杆(1)的高度可调；所述平面测试工具(5)设置在横杆(2)下方，与横杆(2)相对固定，所述力传感器设置在平面测试工具(5)与横杆(2)之间；立杆(1)转动连接在任意竖直壁面或任意竖直杆体上；落球持球组件(3)固定在横杆(2)上，且落球持球组件(3)在横杆(2)长度方向上的位置可调；摆球持球组件(4)固定在立杆(1)上，且摆球持球组件(4)相对于立杆(1)的高度可调；摆球线锚点(20)设置在横杆(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括回收装置(9)，所述回收装置(9)为电磁铁或者电控夹持机构。

3.根据权利要求2所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括声压传感器(11)，声压传感器(11)检测到冲击声波时，回收装置(9)固定摆球或落球；声压传感器(11)未检测到冲击声波时，回收装置(9)不干扰摆球或落球运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：落球持球组件(3)为电磁铁或者电控夹持机构；摆球持球组件(4)为电磁铁或者电控夹持机构。

5.根据权利要求1所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括激光组件(12)，所述激光组件(12)设置在横杆(2)上，其用于指示落球预定落点。

6.根据权利要求1所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括推力提示灯(15)，力传感器检测到的力为F；给定实验所需的推力范围，推力范围分为多个互不重叠的子范围，F处于不同子范围时推力提示灯(15)显示的颜色各不相同；F处于推力范围外时，推力提示灯(15)显示的颜色与每个子范围对应的颜色均不相同。

7.根据权利要求6所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括蜂鸣器(16)及计时器，给定计时截止时间；F处于推力范围内时，蜂鸣器(16)以第一频率发出蜂鸣，计时开始；计时开始至计时截止期间，F持续处于推力范围内时，蜂鸣器(16)以第二频率发出蜂鸣；计时开始至计时截止期间，F一旦处于推力范围外，则蜂鸣器(16)以第三频率发出蜂鸣；第一频率、第二频率、第三频率互不相等。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：立杆(1)上设置有高度刻度尺。

9.根据权利要求1-7任一所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括销筒(14)及插销(13)；插销(13)包括连接部及转动部，连接部与立杆(1)固定，转动部固定在连接部下方；插销(13)设置多个，所有插销(13)纵向排布；每个插销(13)对应一个销筒(14)，所有销筒(14)固定在同一竖直壁面上；每个转动部分别插入对应的销筒(14)，并在对应销筒(14)内转动。

10.根据权利要求1-7任一所述的一种推力试验和冲击试验的集成试验装置，其特征在于：还包括斜拉杆(18)，横杆(2)与立杆(1)相对固定时，斜拉杆(18)两端分别与立杆(1)和横杆(2)连接。