CN1387030A

CN1387030A - 冲击器输出性能的测试装置及测试方法

Info

Publication number: CN1387030A
Application number: CN 01119587
Authority: CN
Inventors: 杨襄壁; 丁问司; 胡均平; 罗春雷; 刘忠
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-12-25
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: CN1141561C

Abstract

本发明涉及一种利用封闭气腔中气体压力变化来检测冲击器输出性能的测试法及其设备。其特征在于:冲击器1的活塞2尾部安装上一个密闭的气腔3,其外壳与冲击器的缸体应相对固定;通过定时检测因活塞2在封闭气腔3中运动而导致的气腔3中气体压力的变化来检测冲击器输出性能。所测数据准确、快捷、方便。

Description

冲击器输出性能的测试装置及测试方法

本发明涉及一种利用封闭气腔中气体压力变化来检测冲击器输出性能的测试法及其设备。

冲击器冲击性能参数是衡量冲击器水平与质量的一个重要方面，其主要参数需通过试验手段进行测量，并以数据或图形表示出结果。冲击器性能考核，主要测定冲击能与冲击频率。目前常用的冲击器冲击性能测试方法有应力波法、光电位移微分法、电磁感应法、触点法、高速摄影法、示功图法和能量法。然而，由于受测试仪器设备的制约，这些方法存在着准备工作量大、操作复杂、材料消耗大、高成本以及对活塞运动状态反映不完全等缺陷，尤其是不适宜在施工现场对冲击器的运作作适时检测。

本发明的目的是找到一种准确、安全、经济、快捷、方便的冲击器性能测试法及其装置。

本发明为达到上述目的而采用的技术方案是：

1.提供一套冲击器输出性能测试装置，它由封闭气缸3、密封装置4、压力传感器5、数据采集板6、计算机系统7、显示系统8(打印机、显示器)组成，其特征在于：冲击器1的活塞2尾部安装上一个密闭的气腔3，气腔3外壳与冲击器的缸体应相对固定。

2.提出一种采用上述装置而实现的对冲击器1输出性能测试的方法——气压法。通过定时检测因活塞2在封闭气腔3中运动而导致的气腔3中气体压力的变化，并以此经过计算机系统计算而得到相应的活塞2速度、位移、冲击能、冲击频率等冲击器输出工作性能的参数。

本发明冲击器输出性能的测试装置及测试方法所测数据准确，操作安全、快捷、方便。不仅可用于在实验室内对某一产品作性能试验，也可方便地实现冲击器性能的在线检测。大大有利于施工作业的适应性和安全性，有利于操作和管理人员适时掌握设备的运行状态，并有利于设备的维修。

下面结合附图作进一步的说明：

图1：为本发明测试装置的构成示意图；

图2：为本发明绝热过程气体压力P和容积V之间的关系曲线图；

图3：为本发明的工作原理示意图。

图1描述了本发明测试装置的组成。冲击器1的活塞2尾部安装一个气腔3，气腔3的外壳与冲击器1的缸体相对固定，其内部的一端由密封圈4封堵而形成一个密闭的气腔3，通过压力传感器5与数据采集板6、计算机系统7、显示器8、打印机9组成。

本发明上述测试系统的提供实现了用“气压法”对冲击器输出性能的测试。

图2描述了一定质量的气体外界没有热量交换的条件下，从某一状态(P₁、V₁、T₁)变化到另一状态(P₂、V₂、T₂)的绝热变化过程中气体压力P和容积V之间的关系，该P-V曲线关系符合绝热方程：

PV^k＝C (1)式中：k—为绝热指数；C—为常数。

图3描述了使用本发明冲击器输出性能测试装置所进行的测试工作状况。活塞2回程时压缩气腔使气压增高，冲程时气腔3压力降低。活塞2在密闭气腔3中高速往复运动，氮气中的热量来不及与外界进行热交换(散热或吸热)，这一过程可以看作是绝热过程。

在t＝t₁时刻有效面积为A的活塞处于x＝x₁的位置，此时氮气腔3中氮气压力为P₁、体积为V₁。在x＝x₂的位置，此时氮气腔3中氮气压力为P₂、体积为V₂。由绝热方程可知：

P_{1} V_{1}^{k} = P_{2} V_{2}^{k} = P_{2} {[V_{4} - (x_{1} - x_{2}) A]}^{k} = P_{2} {(V_{1} - Δx \cdot A)}^{k}

由上式可得：

Δx = \frac{V_{1}}{A} \cdot [1 - \sqrt[K]{\frac{P_{1}}{P_{2}}}] . - - - - - (2)

由于活塞2在Δt＝t₂-t₁时间内位移为Δx，可知在活塞2通过x₁、x₂点间距离的平均速度为：

\bar{v} = \frac{Δx}{Δt} = \frac{V_{1}}{A \cdot Δt} \cdot [1 - \sqrt[k]{\frac{P_{1}}{P_{2}}}] - - - - - (3)

上式P₁、P₂可通过压力传感器5对氮气腔3压力定时采样而获得。当采样间隔较小时，则此平均速度可较为精确地反映活塞2此时的运动状态。

获得活塞2的运动速度后，由冲程最大速度可算得活塞2的冲击能。而冲击频率可通过以下方法得到：对计算后得到的一系列活塞2运动速度数值进行比较，找到两个相邻速度峰值所处的时间，其差值的绝对值即为活塞2周期，而冲击频率为周期的倒数。其数学表示如下：

T＝|t_vmax1-t_vmax2| (4)

f＝1/T (5)

若把活塞2速度周期变化趋势或氮气腔3气压周期变化趋势以曲线的形式表达出来，则可直观的读出活塞2运动周期，并计算出频率。

气压法中冲击能与冲击频率是在同一测试条件下获得的。

本发明所测试的活塞速度、位移、冲击能、冲击频率等冲击器输出工作性能的参数均经计算机系统打印显示出来，所测数据准确、快捷、方便。

Claims

1.冲击器输出性能测试装置，它由封闭气缸3、密封装置4、压力传感器5、数据采集板6、计算机系统7、显示系统8(打印机、显示器)组成，其特征在于：冲击器1的活塞2尾部安装上一个密闭的气腔3，气腔3外壳与冲击器的缸体应相对固定。

2.一种采用上述装置利用封闭气腔中气体压力变化来检测冲击器输出性能的测试方法，其特征在于：通过定时检测因活塞2在封闭气腔3中运动而导致的气腔3中气体压力的变化，并以此经过计算机系统计算而得到相应的活塞2速度、位移、冲击能、冲击频率等冲击器输出工作性能的参数。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于：气腔3内的气体外界没有热量交换的条件下，从某一状态(P₁、V₁、T₁)变化到另一状态(P₂、V₂、T₂)的绝热变化过程中气体压力P和容积V之间的关系，符合绝热方程：

PV^k＝C (1)式中：k—为绝热指数；C—为常数。