CN203455246U - 一种多冲碰撞试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多冲碰撞试验装置，包括机架、冲头、夹具，所述夹具安装在所述机架底部，其中，所述机架上固定安装有1个或多个电磁铁，所述电磁铁连接有控制其通断电频率的控制器；所述冲头位于所述电磁铁与所述夹具之间，且所述冲头上方固定连接有衔铁，所述衔铁与所述电磁铁磁耦合连接；所述冲头通过所述衔铁安装在所述机架上；本实用新型结构简单、体积小、无磨损、冲击力稳定，完全满足各类零构件的试验要求，且本实用新型制造成本低。

Description

一种多冲碰撞试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种碰撞试验装置，具体涉及了一种多冲碰撞试验装置。

背景技术

工程机械中广泛存在着在多次冲击碰撞载荷下工作的零构件，如发动机气缸排气阀，模具凹凸模，各类控制阀、泵，凿岩机活塞、钎杆，风动工具、刀具剪口等，其碰撞接触表面容易出现各种形式的损伤，严重时将导致零构件失效。而这些零构件一般都是机械中的重要关键件，除本身价值昂贵外，其失效后由于检修、停产而带来的间接经济损失往往更为巨大。所以研制一台能够更好模拟多冲碰撞类零构件真实工况的试验机，从而探讨、分析多冲碰撞工况下零构件的损伤、疲劳及失效的行为、规律、机理、影响因素和控制方法，进而利于寻求有效的方法来强化或修复此类零部件的表面，提高其使用寿命、降低生产成本，提高机械系统的可靠性和安全性有着重要的意义。

冲击试验机按研究目的不同，有用于基础研究的通用试验机和模拟实际工况而制造的专用试验机等。其中，通用型试验机主要有用于一次碰撞试验的试验机，如落锤冲击试验机；用于测试材料冲击强度与韧性的摆锤式冲击试验机，还有一些用于测试材料其他性能的冲击试验台。通用型冲击试验机主要用来测试冲击疲劳特性、冲击韧度、硬度和疲劳式磨料磨损等参数之间的关系。如JD-125型多次冲击试验机用于测定材料在多次冲拉、冲弯、冲压载荷下的机械性能，并可进行实物接触疲劳试验机或模拟实验，但是其冲击能量较小，最大只有12.258J，而且冲击速度和频率等参数不便于调节，不利于进行实际应用。而专用型冲击试验机有用于制造企业中生产产品测试的冲击试验机，如用于键盘打击疲劳寿命测试的专用冲击试验机等等；还有用于科研单位实验研究的试验机，测试材料冲击强度与冲击韧性的多冲弯曲与多冲拉伸试验机；还有应用较广泛是用于冲击磨损研究的试验机。上个世纪70-80年代国外在多冲试验机方面的研究进入了高潮，近年来随着新技术的发展，多冲试验机在自动控制、信号输出、安全性和稳定性等性能上有了很大的提高。

然而，现有试验机中很少能够真正地模拟多冲碰撞工况，其中大多数冲击试验机仍然属于单次冲击试验机，在具体试验时，一般采用一次冲击试验机进行多次实验的方法近似代替多冲碰撞实验；也有一些科研机构研制出可用于小能量多冲碰撞实验的试验机，如西安交通大学研制了一台薄膜多冲试验机，该试验通过小球—平面加载方式，但该类试验装置存在磨损、噪声大、冲击频率小、冲击能量无法满足试验要求等缺陷，因此，需要寻求一种多冲碰撞试验装置来解决如上存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多冲碰撞试验装置，结构简单、体积小、无磨损、冲击力稳定，完全满足各类零构件的试验要求，且本实用新型制造成本低。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种多冲碰撞试验装置，包括机架、冲头、夹具，所述夹具安装在所述机架底部，其中，

所述机架上固定安装有1个或多个电磁铁，所述电磁铁连接有控制其通断电频率的控制器；

所述冲头位于所述电磁铁与所述夹具之间，且所述冲头上方固定连接有衔铁，所述衔铁与所述电磁铁磁耦合连接；

所述冲头通过所述衔铁安装在所述机架上。

优选地，所述机架包括磁铁安装板，所述电磁铁通过磁铁套固定安装在所述磁铁安装板上。

优选地，所述衔铁呈T字型形状，所述机架包括轴向限位板，所述轴向限位板与所述衔铁轴向限位配合；所述衔铁与机架之间设有1个或多个径向安装限位组件，所述径向安装限位组件包括导套衬、导套，所述导套衬间隙配合地套设在所述衔铁外侧，且其通过导套固定安装在所述机架上。

优选地，所述导套衬内侧设有注油槽，所述注油槽注有润滑物。

优选地，所述衔铁包括第一衔铁、第二衔铁和第三衔铁，所述第一衔铁呈板状，所述第二衔铁和第三衔铁均呈杆状；所述第一衔铁通过所述第二衔铁与所述第三衔铁固定连接，所述第三衔铁下端部与所述冲头固定连接。

优选地，所述第一衔铁还固定连接有衔铁套，所述衔铁套套设在所述第二衔铁外侧。

优选地，所述第一衔铁上端部设有1个或多个环形槽，所述环形槽内嵌装减振圈。

优选地，所述衔铁上进一步设有砝码组件，所述砝码组件包括固定设置在所述衔铁上的砝码盘和砝码，所述砝码通过砝码柱固定设置在所述砝码盘上。

优选地，所述夹具包括夹具主体、滑块和固定安装在所述机架底部的夹具底座；所述夹具主体固定安装在所述夹具底座上，且和滑块夹紧连接。

优选地，所述夹具主体和所述夹具底座之间设有垫片。

本实用新型由于电磁铁在通电状态时，电磁铁与衔铁进行磁耦合，产生电磁吸引力，在断电状态时，电磁吸引力消失，同时又采用控制器控制电磁铁的通电与断电，因此与衔铁连接的冲头不断在电磁吸引力和自身重力下进行上下移动，不断对夹具上的待测试验样块进行多次冲击碰撞，进而进行多冲碰撞试验。与现有技术相比，本实用新型结构简单、体积小、无磨损、冲击力稳定，完全满足各类零构件的试验要求，且本实用新型制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1是本实用新型的测试原理示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式下的结构示意图；

附图3是图2中电磁铁的安装结构示意图；

附图4是图3中磁铁安装板的结构示意图；

附图5是图3中磁铁套的剖视图；

附图6是图3中磁铁套的俯视图；

附图7是图2中衔铁的安装结构示意图；

附图8是图7中第一衔铁的剖视图；

附图9是图7中第一衔铁的俯视图；

附图10是图7中第一径向安装限位组件的安装结构示意图；

附图11是图7中第二径向安装限位组件的安装结构示意图；

附图12是图10中导套衬的结构示意图；

附图13是图10中导套的结构示意图；

附图14是图2中夹具的安装结构示意图；

附图15是图14中夹具主体的剖视图；

附图16是图14中夹具主体的俯视图；

附图17是图14中滑块的结构示意图；

附图18是本实施新型具体实施方式中控制器的控制模块框图；

附图19是本实施新型具体实施方式在工作过程中，电磁铁处于通电状态时的线条结构示意图；

附图20是本实施新型具体实施方式在工作过程中，电磁铁处于断电状态时的线条结构示意图；

附图21是本实施新型具体实施方式在停止工作时的线条结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种多冲碰撞试验装置，包括机架、冲头、夹具，夹具安装在机架底部，其中，机架上固定安装有1个或多个电磁铁，电磁铁连接有控制其通断电频率的控制器；冲头位于电磁铁与夹具之间，且冲头上方固定连接有衔铁，衔铁与电磁铁磁耦合连接；冲头通过衔铁安装在机架上。

本实用新型实施例由于电磁铁在通电状态时，电磁铁与衔铁进行磁耦合，产生电磁吸引力，在断电状态时，电磁吸引力消失，同时又采用控制器控制电磁铁的通电与断电，因此与衔铁连接的冲头不断在电磁吸引力和自身重力下进行上下移动，不断对夹具上的待测试验样块进行多次冲击碰撞，进而进行多冲碰撞试验。与现有技术相比，本实用新型实施例结构简单、体积小、无磨损、冲击力稳定，完全满足各类零构件的试验要求，且本实用新型实施例制造成本低。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参见图2所示，一种多冲碰撞试验装置100，包括机架110、冲头120、夹具130，夹具130安装在机架110底部，机架110上固定安装有1个或多个电磁铁140，具体地，在本实施方式中，机架110上固定安装有4个电磁铁140，当然地，在其它实施方式中，机架110上固定安装其他数量的电磁铁140，这些可以根据实际需求具体进行选择，本实施例不做任何限制。优选地，在本实施方式中，机架110由固定连接为一体的磁铁安装板111、轴向限位板112、安装架113、立柱114、底座115组成，具体地，在本实施方式中，立柱114与磁铁安装板111、轴向限位板112之间分别设有主要起轴向定位功能的上套筒116和下套筒117，其中，上套筒116与立柱114之间采用铰制孔螺栓进行固定连接，立柱114与底座115之间采用焊接方式进行固定连接，底座115用地脚螺栓固定在地面上，从而将整个试验装置固定于地面上，安装架113采用板材焊接而成，然后采用紧固件，如螺钉等，固定设置在机架110的底座115上。

请参见图3、图4、图5和图6所示，优选地，在本实施方式中，各电磁铁140分别通过磁铁套141固定安装在磁铁安装板111上，进一步具体地，电磁铁140为圆柱型形状，各磁铁套141与磁铁安装板111之间均采用若干螺栓固定连接，在本实施实施方式中，各磁铁套141与磁铁安装板111之间采用4个螺栓（图未标记）固定连接，当然地，为进一步确保电磁铁140在磁铁安装板111上的固定安装稳固性，还可以采用其他数量的螺栓将磁铁套141与磁铁安装板111进行固定连接，本实施例不做具体限制。

其中，电磁铁140连接有控制其通断电频率的控制器（图未示出），请参见图18所示，具体地，在本实施方式中，控制器采用波形发生器，其具体工作原理为：波形发生器输出方波信号，经信号放大器放大，再将信号输入电磁铁140从而控制电磁铁140的通电与断电；还可通过对波形发生器调整方波频率，从而改变电磁铁140的通电与断电频率，进而改变本实施例的多冲碰撞试验频率。

请参见图7所示，其中，冲头120位于电磁铁140与夹具之间，且冲头120上方固定连接有衔铁150，衔铁150与电磁铁140磁耦合连接；冲头120通过衔铁150安装在机架110上。

优选地，在本实施方式中，衔铁150包括第一衔铁151、第二衔铁152和第三衔铁153，第一衔铁151呈板状，第二衔铁152和第三衔铁153均呈杆状；第一衔铁151通过第二衔铁152与第三衔铁152固定连接，使得衔铁150呈T字型形状，机架110的轴向限位板112与第一衔铁151轴向限位配合，用于在本实施例停止工作，对衔铁150和冲头120进行轴向限位，有效起到承重作用；第三衔铁153下端部与冲头120固定连接。

进一步优选地，在本实施方式中，第一衔铁151与第二衔铁152之间采用螺钉进行固定连接，具体地，在第一衔铁151中心处设有与螺钉配合固定连接的沉孔151-1，确保第一衔铁151与电磁铁140之间的顺利吸合接触；第一衔铁151还固定连接有衔铁套154，具体地，衔铁套154套设在第二衔铁152外侧，衔铁套154托着第一衔铁151，且通过螺栓与第一衔铁151固定连接，以保证第一衔铁151与第二衔铁152之间固定连接的可靠性；第二衔铁152与第三衔铁153之间采用螺纹进行固定连接；并安装了一个螺母155，对螺母155进行反向拧紧，进而起到对第二衔铁152与第三衔铁153之间螺纹固定连接的机械防松作用；第三衔铁153的下端部设有螺纹，通过螺纹与冲头120进行固定连接，并通过位于冲头120上方的螺母156反向拧紧，进而起到对第三衔铁153和冲头120之间螺纹固定连接的机械防松作用；同时，在本实施方式中，可通过对第三衔铁153与冲头120之间螺纹连接进行调整进而实现对冲头120与夹具（即待测试验样块）之间距离的调整，最终实现本实施例多冲碰撞试验的冲击行程调整。

请参见图8和图9所示，进一步优选地，第一衔铁151上端部设有1个或多个环形槽151-2，环形槽151-2内嵌装减振圈157，具体地，在本实施方式中，第一衔铁151上端部设有5个环形槽151-2，具体地，减振圈157采用橡胶材料制成，使得电磁铁140吸合衔铁150时，由于该减振圈157使得电磁铁140和衔铁150之间存在一定的间隙，磁铁套141与减振圈157直接接触，从而有效避免在本实施例工作吸合时，电磁铁140与衔铁150直接碰撞产生较大噪声，减振圈157可以有效减少电磁铁140与衔铁150之间碰撞面积，进而减少了碰撞噪声，同时该减振圈157还可提供有效减振作用。

其中，衔铁150与机架110之间设有1个或多个径向安装限位组件，径向安装限位组件包括导套衬161、导套162，导套衬161间隙配合地套设在衔铁150外侧，且其通过导套162固定安装在机架110上。具体地，在本实施方式中，衔铁150与机架110之间设有2个径向安装限位组件，具体为第一径向安装限位组件和第二径向安装限位组件，其中，请参见图10、图12和图13所示，第一径向安装限位组件包括导套衬161、导套162，导套衬161间隙配合地套设在第二衔铁152外侧，且其通过导套162固定安装在机架110的轴向限位板112上，具体地，导套162与导套衬161采用过盈配合连接，导套162与轴向限位板112采用过盈配合连接，为了避免第一衔铁151与导套162在长期轴向限位时产生冲击、磨损，优选地，在本实施方式中，在导套162上端固定设有减振、防磨垫片164。进一步优选地，导套衬161内侧设有注油槽163，注油槽163注有润滑物（图未示出），具体地，润滑物可以为润滑脂或润滑油，在实际使用时，可定期需将导套衬161从试验装置上拆下来给导套衬161重新注油，有效避免衔铁150在工作时发生的摩擦、磨损。

请参见图11所示，第二径向安装限位组件包括导套衬161、导套162，导套衬161间隙配合地套设在第三衔铁153外侧，且其通过导套162固定安装在机架110的安装架113上，具体地，导套162与安装架113间采用过盈配合连接，同时采用螺栓将导套162与导套安装架113固定连接为一体；本第二径向安装限位组件的导套衬161、导套162结构以及两者之间的配合结构可同样参见第一径向安装限位组件，因此采用同一附图标记。

请参见图7所示，优选地，在本实施方式中，衔铁150上进一步设有砝码组件，具体地，砝码组件包括固定设置在第三衔铁153上的砝码盘171和砝码172，砝码172通过砝码柱173固定设置在砝码盘171上，在实际试验时，可通过增减砝码172来进一步调整冲击力。进一步具体地，砝码盘171与第三衔铁153之间采用螺栓和螺纹（图未标记）进行固定连接，砝码盘171与砝码柱173之间采用螺纹进行固定连接，砝码172套设在砝码柱173上，并用螺母（图未标记）拧紧。

请参见图14、图15、图16和图17所示，优选地，在本实施方式中，夹具130包括夹具主体131、滑块132和固定安装在机架110中底座115的夹具底座133；夹具主体131固定安装在夹具底座133上，且和滑块132夹紧连接。在工作时，将待测试验样块200放置于夹具主体131与滑块132之间，拧紧两边的螺栓（图未标记）夹紧待测试验样块200，操作简单便捷，且可靠。进一步优选地，在本实施方式中，夹具主体131和夹具底座133之间设有垫片（图未示出），通过增减垫片即时调整本实施例的冲击行程。

请参见图1所示，本实施例由于电磁铁140在通电状态时，电磁铁140与衔铁进行磁耦合，产生电磁吸引力，在断电状态时，电磁吸引力消失，同时又采用控制器控制电磁铁140的通电与断电，因此与衔铁连接的冲头120不断在电磁吸引力和自身重力下进行上下移动，不断对夹具上的待测试验样块进行多次冲击碰撞，进而进行本实施例多冲碰撞试验的冲击行程调整。

具体地，请进一步参见图19所示，在本实施例工作过程中，电磁铁140处于通电状态时，电磁铁140与衔铁150产生磁吸作用，衔铁150带动冲头120向上移动直至与电磁铁140接触；请进一步参见图20所示，在本实施例工作过程中，电磁铁140处于断电状态时，电磁铁140与衔铁150之间的磁吸作用消失，衔铁150和冲头120在自身重力下向下移动直至冲头120对夹具130上的待测试验样块200进行冲击碰撞，即完成一个周期的碰撞试验，并通过控制器控制电磁铁140的通电与断电，最终完成多个周期的碰撞试验，即为本专利全文所述的多冲碰撞试验；

请进一步参见图21所示，本实施例在停止工作中，衔铁150和冲头120在自身重力下向下移动直至第一衔铁151被机架110的轴向限位板112轴向限位，有效起到对衔铁150和冲头120的承重功能。当然地，毫无疑义地，在本实施例工作时，衔铁150和冲头120在自身重力下向下移动时，在第一衔铁151到达机架110的轴向限位板112的位置之前，位于第三衔铁153下端部的冲头120已对夹具130上的待测试验样块200进行冲击碰撞，因此该轴向限位板112不会影响本实施例在工作过程中的多冲碰撞试验，而这些具体设置相信均本领域技术人员的常规技术手段，因此在本文中不再具体赘述。

还需要说明的是，本上述实施例中对于附图已示出、但未进行附图标记的多处固定连接方式中使用的各类紧固件，如螺栓、螺纹、螺钉、螺母等，申请人相信本领域技术人员结合本专利说明书以及说明书附图中公开的内容可以毫无疑义地得知，因此在本文中也不再一一具体赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多冲碰撞试验装置，包括机架、冲头、夹具，所述夹具安装在所述机架底部，其特征在于，

所述机架上固定安装有1个或多个电磁铁，所述电磁铁连接有控制其通断电频率的控制器；

所述冲头位于所述电磁铁与所述夹具之间，且所述冲头上方固定连接有衔铁，所述衔铁与所述电磁铁磁耦合连接；

所述冲头通过所述衔铁安装在所述机架上。

2.如权利要求1所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述机架包括磁铁安装板，所述电磁铁通过磁铁套固定安装在所述磁铁安装板上。

3.如权利要求1所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述衔铁呈T字型形状，所述机架包括轴向限位板，所述轴向限位板与所述衔铁轴向限位配合；所述衔铁与机架之间设有1个或多个径向安装限位组件，所述径向安装限位组件包括导套衬、导套，所述导套衬间隙配合地套设在所述衔铁外侧，且其通过导套固定安装在所述机架上。

4.如权利要求3所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述导套衬内侧设有注油槽，所述注油槽注有润滑物。

5.如权利要求3所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述衔铁包括第一衔铁、第二衔铁和第三衔铁，所述第一衔铁呈板状，所述第二衔铁和第三衔铁均呈杆状；所述第一衔铁通过所述第二衔铁与所述第三衔铁固定连接，所述第三衔铁下端部与所述冲头固定连接。

6.如权利要求5所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述第一衔铁还固定连接有衔铁套，所述衔铁套套设在所述第二衔铁外侧。

7.如权利要求5所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述第一衔铁上端部设有1个或多个环形槽，所述环形槽内嵌装减振圈。

8.如权利要求1所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述衔铁上进一步设有砝码组件，所述砝码组件包括固定设置在所述衔铁上的砝码盘和砝码，所述砝码通过砝码柱固定设置在所述砝码盘上。

9.如权利要求1所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述夹具包括夹具主体、滑块和固定安装在所述机架底部的夹具底座；所述夹具主体固定安装在所述夹具底座上，且和滑块夹紧连接。

10.如权利要求9所述的多冲碰撞试验装置，其特征在于，所述夹具主体和所述夹具底座之间设有垫片。

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