CN117871291A - 一种防止二次冲击的落锤实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及落锤实验领域，其公开了一种防止二次冲击的落锤实验装置，其包括：支架，包括其前侧的限位台阶；控制系统，电磁控制器控制卷扬机通过缆绳提拉提升模块吊起锤体至指定试验高度；电磁控制器控制提升模块释放锤体，锤体自由下落撞击试样；锤体上设有连钩组件，通过连钩组件，在锤体一次撞击试样后反弹过程中，连钩组件通过限位台阶的限制，阻止锤体的二次下落冲击试样。本发明提供的落锤实验装置，锤体的结构和支架的结构均进行优化，防止锤体对试样产生二次冲击加载，进而有效的减少了材料动态响应测试过程中由于二次加载造成的对实验信号、实验现象的干扰，本落锤实验装置结构简单，成本较低，实验稳定，容易操作。
Description
技术领域
本发明涉及落锤实验领域，尤其涉及一种防止二次冲击的落锤实验装置。
背景技术
材料在不同的加载速度下具有明显不同的响应，因而材料性能展现出明显的率相关性。
落锤实验装置通常用于模拟材料或产品在实际使用中可能受到的冲击载荷，以评估它们的抗冲击性能和安全性。落锤实验装置通常包括一个锤体、一个限制锤体提升轨道并为提升锤体高度提供支撑作用的支架，以及一个可以控制落锤下降高度的控制系统。传统的落锤实验装置，通过抬高一定质量的锤体，并使其自由落体以对锤体正下方的实验样品进行冲击加载，从而可以模拟材料或产品在实际使用中可能受到的碰撞、冲击等。另外通过观测试验后的样品形态和根据锤体下落高度计算冲击荷载，可以定性定量的计算材料在不同冲击速度下动态响应。
然而，落锤实验装置存在一个问题，即无法完全防止落锤反弹二次冲击试样。当落锤撞击试样后，由于锤体受到试样的反作用力，如果落锤下落时所携带的能量不能完全转化为样品变形所需的能量，则锤体可能会向上弹起，从而在重力的作用下再次自由落体撞击试样，造成二次冲击损伤。这种二次冲击损伤可能会影响实验结果的准确性和可靠性。因此，在设计和使用落锤实验装置时，需要采取措施来减少二次冲击损伤的风险。
现有的研究应用中，常采用加设吸能装置或探测—制动装置结合的方法来防止锤体的多次冲击。该吸能装置的原理在于使用试样之外的其他实体对落锤二次冲击时的能量进行吸收(如液压活塞等)，以减少锤体二次下落对试样造成的损伤。探测—制动装置运行的基本流程为，通过传感器监测锤体位置或试样受力，一旦锤体提升(或二次下落)或试样受力为零，则对锤体进行制动，从而防止多次冲击试样。现有吸能装置技术的缺陷在于不能完全消除二次冲击的影响，而现有探测—制动装置则需要额外的能量输入和较高的设备运行成本。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明目的是提供一种防止二次冲击的落锤实验装置，通过防止落锤的二次冲击，可以准确模拟材料在实际使用中可能遇到的冲击载荷，并且可靠地限制由于落锤撞击反弹造成的二次冲击，让实验结果更加精准。
本发明提供了如下的技术方案：
一种防止二次冲击的落锤实验装置，其包括：
支架(1)，为立式，包括其前侧的限位台阶(10)，所述限位台阶(10)将吊装的提升模块(6)限位在一定高度，所述提升模块(6)下方可控制吊设锤体(7)，所述锤体(7)下方放置待撞击试样；
控制系统，包括彼此电连接的电磁控制器(5)和卷扬机(18)，所述电磁控制器(5)控制所述卷扬机(18)通过缆绳(20)提拉提升模块(6)吊起所述锤体(7)至指定试验高度；所述提升模块(6)与所述电磁控制器(5)电连接，所述电磁控制器(5)控制所述提升模块(6)释放所述锤体(7)，所述锤体(7)自由下落撞击所述试样；
所述锤体(7)上设有连钩组件，通过所述连钩组件，在所述锤体(7)一次撞击试样后反弹过程中，所述连钩组件通过所述限位台阶(10)的限制，阻止所述锤体(7)的二次下落冲击试样。
根据一些实施方式，所述锤体(7)上部设有通过绕轴(14)铰接的限位钩(15)，所述限位钩(15)的钩端内侧固定连接弹簧(16)，所述弹簧(16)的另一端固定于所述锤体(7)上，所述锤体(7)上固定设有可与所述限位钩(15)勾连的连接钩(17)，限位钩(15)围绕所述绕轴(14)转动，向上转动至垂直方向被所述限位台阶(10)勾连限制，向下转动压缩弹簧(16)使限位钩(15)与连接钩(17)勾连。
根据一些实施方式，所述支架(1)包括底座(8)，所述底座(8)上设有多根前后侧设置的立柱(9)，所述立柱(9)顶端设有限高板(2)，前侧的所述立柱(9)向前固定连接所述限位台阶(10)；所述提升模块(6)位于所述限位台阶(10)前侧。
根据一些实施方式，所述立柱(9)为三根，两根设于所述底座(8)的前侧，一根设于后侧。
根据一些实施方式，限位轨道(3)垂直设置在所述限位台阶(10)上，所述锤体(7)和所述提拉模块(6)限位于所述限位轨道(3)内。
根据一些实施方式，所述支架(1)顶部设有定滑轮(19)，所述卷扬机(18)设于所述支架(1)底部后侧，所述缆绳(20)一端连接于所述提升模块(6)后，绕经所述定滑轮(19)后，固定连接于所述卷扬机(18)。
根据一些实施方式，所述电磁控制器(5)与所述卷扬机(18)通过电缆绳(4)电连接，所述电缆绳(4)一端与所述电磁控制器(5)电连接后，绕经所述定滑轮(19)后，再向下绕经动滑轮(12)后，向上经所述支架(1)顶部的固定轴后，再向下固定电连接于所述卷扬机(18)。
根据一些实施方式，所述提升模块(6)选自电磁铁。
相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：
本发明公开的防止二次冲击的落锤实验装置，通过对实验装置中锤体的结构和锤体后方支架的结构进行优化设计，可以实现在锤体撞击实验样品反弹后不再下落，以防止对试样产生二次冲击加载，进而有效的减少了材料动态响应测试过程中由于二次加载造成的对实验信号、实验现象的干扰，本落锤实验装置结构简单，成本较低，实验稳定，容易操作。
使用本发明公开的落锤实验装置，结合已有的实验信号获取设备、技术，可以测试材料在单次冲击下的动态响应，更有助于研究材料在动态加载条件下的性能，揭示材料性能的率相关性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的主视图。
图2为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的右视图。
图3为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的后视图。
图4为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的俯视图。
图5为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的锤体立体图。
图6为本发明实施例提供的防止二次冲击的落锤实验装置的锤体后视图。
附图中标号为：
1-支架；2-限高板；3-限位轨道；4-电缆绳；5-电磁控制器；6-提升模块；7-锤体；8-底座；9-立柱；10-限位台阶；11-锤体背板；12-动滑轮；13-试样平台；14-绕轴；15-限位钩；16-弹簧；17-连接钩；18-卷扬机；19-定滑轮；20-缆绳。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”，“后”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，而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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
本实施例的构造说明如下：
本实施例提供的一种防止二次冲击的落锤实验装置包括：
支架1，支架1整体为立式，放置于水平面上，用于吊装锤体7，其底部放置待撞击试样；
控制系统，控制系统包括设置于支架1上的电磁控制器5和提升模块6，电缆绳4一端连接在电磁控制器5上，一端通过定滑轮19、动滑轮12、和支架1后端的固定轴，再固定电连接连接到卷扬机18上；电磁控制器5控制卷扬机18通过缆绳20拉升提升模块6提拉锤体7至指定高度，并控制提升模块6松开锤体7，使得锤体7撞击试样；
锤体7，其包括设置于锤体7背面的防二次冲击的连钩组件，通过电磁控制器5的控制提升模块6在一定高度释放锤体7，撞击试样后，锤体7受到连钩组件的阻碍避免二次冲击试样。
具体地，如图1～6，本实施例提供了一种防止二次冲击的落锤实验装置，支架1包括位于底部的底座8，底座8顶面上设置试样平台13；底座8上竖立设置有三根立柱9，如图4，前方设有两根立柱9，后方设有1根立柱9，三根立柱9横截面呈三角形竖立在底座8上，三根立柱9的顶端设有限高板2，试样平台13位于前面两根立柱9的中间，试样放于试样平台13上。
前方两根立柱9上，向前设置有限位台阶10，限位台阶10前壁设有多个台阶，限位台阶10中间设有对向的限位轨道3，限位轨道3位于竖直方向，限位轨道3中间通过电缆绳4吊设有提升模块6，提升模块6下端连接有锤体7，提升模块6具体为电磁铁，锤体7沿受限位轨道3限位，上下移动期间，避免大幅摆动。
如图2，电缆绳4的前端连接电磁控制器5，向后绕过定滑轮19和动滑轮12后，再绕行通过后方的立柱9的固定轴后，尾端固定电连接于卷扬机18上。动滑轮12绕于电缆绳4上，随电缆绳4伸展而上下移动，用于梳理电缆绳4形态；电磁控制器5控制卷扬机18提拉缆绳20，从而提升模块6和锤体7，使得锤体7移动至限位轨道3内指定位置。
锤体7上部有通过绕轴14铰接的限位钩15，限位钩15的钩端内固定连接弹簧16，弹簧16的另一端固定于锤体7上，连接钩17固定于锤体7之上，限位钩15底部开孔，孔径大于绕轴14直径，可绕轴14转动，限位钩15转动极限位置为向上转动至垂直方向可被限位台阶10勾连限制，或向下转动压缩弹簧16使得限位钩15与连接钩17勾连。锤体7安置在支架1的限位轨道3内，测试时，锤体7上方与提升模块6相连，并由电磁控制器5提高至限位轨道3内指定位置，锤体7位于最下方时，下方可接触试样平台13。
本实施例的使用说明：
对置于试样平台13上的试样进行测试时，首先用锤体7背部限位钩15压缩弹簧16，与连接钩17勾连，此时限位钩15向下与锤体7垂直。提升模块6与锤体7相连，在电磁控制器5的控制下，锤体7被提升模块6提升至指定高度，此时后侧的动滑轮12位置下降。
操作人员通过控制电磁控制器5，控制提升模块6释放锤体7，锤体7自由下落，撞击位于试样平台13上的试样，锤体7受到反作用力向上运动时，由于惯性作用，限位钩15与连接钩17发生垂直方向的相对位移，在弹簧16的压力作用下，限位钩15被推至与锤体7垂直的朝上的另一极限位置，由于限位台阶10的存在，锤体7受到重力作用再次下落时，限位台阶10通过限制限位钩15的向下运动而对锤体7的运动产生阻碍，防止锤体7二次冲击位于试样平台13的试样。
在本实施例中，对置于试样平台13的样品进行的动态力学性能进行测试时，试样的形状并无要求，试样位于锤体7正下，保证锤体7不偏心撞击即可。
静止状态时，弹簧16长度应保证限位钩15位于与锤体7垂直的极限位置，限位钩15压缩弹簧16与连接钩17相连时，保证限位钩15有向下运动的空间。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种防止二次冲击的落锤实验装置，其包括：
支架(1)，为立式，包括其前侧的限位台阶(10)，所述限位台阶(10)将吊装的提升模块(6)限位在一定高度，所述提升模块(6)下方可控制吊设锤体(7)，所述锤体(7)下方放置待撞击试样；
控制系统，包括彼此电连接的电磁控制器(5)和卷扬机(18)，所述电磁控制器(5)控制所述卷扬机(18)通过缆绳(20)提拉提升模块(6)吊起所述锤体(7)至指定试验高度；所述提升模块(6)与所述电磁控制器(5)电连接，所述电磁控制器(5)控制所述提升模块(6)释放所述锤体(7)，所述锤体(7)自由下落撞击所述试样；
所述锤体(7)上设有连钩组件，通过所述连钩组件，在所述锤体(7)一次撞击试样后反弹过程中，所述连钩组件通过所述限位台阶(10)的限制，阻止所述锤体(7)的二次下落冲击试样。
2.根据权利要求1所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述锤体(7)上部设有通过绕轴(14)铰接的限位钩(15)，所述限位钩(15)的钩端内侧固定连接弹簧(16)，所述弹簧(16)的另一端固定于所述锤体(7)上，所述锤体(7)上固定设有可与所述限位钩(15)勾连的连接钩(17)，限位钩(15)围绕所述绕轴(14)转动，向上转动至垂直方向被所述限位台阶(10)勾连限制，向下转动压缩弹簧(16)使限位钩(15)与连接钩(17)勾连。
3.根据权利要求2所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述支架(1)包括底座(8)，所述底座(8)上设有多根前后侧设置的立柱(9)，所述立柱(9)顶端设有限高板(2)，前侧的所述立柱(9)向前固定连接所述限位台阶(10)；所述提升模块(6)位于所述限位台阶(10)前侧。
4.根据权利要求3所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述立柱(9)为三根，两根设于所述底座(8)的前侧，一根设于后侧。
5.根据权利要求2所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：限位轨道(3)垂直设置在所述限位台阶(10)上，所述锤体(7)和所述提拉模块(6)限位于所述限位轨道(3)内。
6.根据权利要求1所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述支架(1)顶部设有定滑轮(19)，所述卷扬机(18)设于所述支架(1)底部后侧，所述缆绳(20)一端连接于所述提升模块(6)后，绕经所述定滑轮(19)后，固定连接于所述卷扬机(18)。
7.根据权利要求6所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述电磁控制器(5)与所述卷扬机(18)通过电缆绳(4)电连接，所述电缆绳(4)一端与所述电磁控制器(5)电连接后，绕经所述定滑轮(19)后，再向下绕经动滑轮(12)后，向上经所述支架(1)顶部的固定轴后，再向下固定电连接于所述卷扬机(18)。
8.根据权利要求1所述防止二次冲击的落锤实验装置，其特征在于：所述提升模块(6)选自电磁铁。
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