CN203465074U - 水平冲击试验台驱动装置及双向多功能水平冲击试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平冲击试验台驱动装置及双向多功能水平冲击试验台。该驱动装置包括两组以上膨胀气缸，其中任意一组膨胀气缸包括相互配合的第一、第二缸体，该第一、第二缸体分别与水平冲击试验台的工作台和底座固定连接，该工作台设置在一导轨上，并可沿导轨移动。该试验台包括工作台、底座、前述驱动装置和冲击座。本实用新型采用低压气体为动力，结构简单，安全可靠，驱动推力大，加速过程短，只需较短滑道，造价低，占地面积小，而且可以很方便地通过调节气压控制冲击过载值，冲击波形的准确度和重复性高，并且极大地提高了试验效率；同时本实用新型的试验台能在同一台体上完成经典冲击和响应谱，并充分满足小负载水平冲击试验的要求。

Description

水平冲击试验台驱动装置及双向多功能水平冲击试验台

技术领域

本实用新型涉及一种水平冲击试验台，特别涉及一种水平冲击试验台驱动装置以及应用该驱动装置的双向多功能水平冲击试验台。 

背景技术

冲击试验台主要用于产品的力学环境试验，可以模拟实际的冲击脉冲和冲击能量，模拟产品在使用、装卸和运输过程中预期可能遭受的非重复性冲击，以确定产品对各种冲击环境的适应能力。 

现行的冲击试验规范中，一种是规定冲击运动（如半正弦脉冲，后峰锯齿脉冲等）及其容差要求。另一种是冲击响应谱规范，它是描述冲击运动对系统造成的损伤，所关心的对象不是引起这种响应的冲击波形本身，而是冲击作用于结构，设备或系统的效果。尤其对于火箭发射等实际的冲击环境是一种复杂震荡型的冲击波，这时如果仍用经典冲击波形等来模拟就明显不符合实际。 

目前，冲击试验设备大多采用自由跌落式冲击试验机实现，由重力驱动（部分加装辅助加力装置）。其原理是：将试件安装在工作台的台面上，由提升机构将试件连同工作台提升到预定高度后释放，试件和工作台自由跌落，冲击到底座上安装的波形发生器上，从而产生需要的冲击脉冲。 

但是，对某些试件的冲击试验，必须采用水平冲击或者倾斜冲击方法。目前，国外进口的水平冲击试验台采用弹性绳的变形能为动力（如MTS公司的水平冲击试验台）产生需要的冲击初速度。因为依靠弹性绳的变形能来积蓄能量，所以需要较长的加速过程，导致滑道较长。由于要求滑道精度较高，造价很贵，且占地面积大。随着使用次数增加，弹性绳逐渐劳损，其弹性系数随之下降，到一定程度则需更换，使用维护费用较高。倾斜冲击方法以重力分量为驱动力，但由于倾斜角度不能太大，靠倾斜产生的重力分量较小，也需要很长的滑道才能产生所需的冲击初始速度。 

冲击响应谱试验机目前普遍采用的是摆锤式冲击响应谱试验机，这种冲击响应谱试验机结构复杂，成本高，占用空间大，而且冲击激励不易控制等缺点。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种水平冲击试验台驱动装置，其具有结构简单紧凑、滑道短、推力大、效率高等特点，可应用于经典冲击和响应谱冲击试验台内，从而克服了现有技术中的不足。 

本实用新型的另一目的在于提供一种双向多功能水平冲击试验台。 

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案： 

一种水平冲击试验台驱动装置，包括两组以上膨胀气缸，其中任意一组膨胀气缸包括相互配合的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体和第二缸体分别与水平冲击试验台的工作台和底座固定连接，所述工作台设置在一导轨上，并可沿所述导轨移动。

作为较为优选的实施方案之一，所述第一缸体包括主要由设置于工作台内部的圆柱形腔体形成的外缸，所述第二缸体包括内缸。 

作为较为优选的实施方案之一，所述第二缸体经关节轴承与螺钉轴连接，所述螺钉轴经内缸连接块连接在第二气缸连接座上，所述第二气缸连接座与底座固定连接。 

作为较为优选的实施方案之一，所述外缸内还安装有铜套，并且至少所述内缸的一端部活动插设于所述铜套内。 

作为较为优选的实施方案之一，所述外缸与内缸之间经气缸封头和一个以上密封圈密封配合，所述气缸封头安装在所述工作台的一端面上。 

作为较为优选的实施方案之一，所述工作台内分布有至少两个反向设置的外缸。 

一种双向多功能水平冲击试验台，包括工作台、底座、驱动装置和冲击座，所述冲击座上安装有波形发生器和/或响应冲击台面，其特征在于，所述驱动装置包括前述水平冲击试验台驱动装置。 

作为较为优选的实施方案之一，所述双向多功能水平冲击试验台还包括用以将工作台锁止于选定位置的锁紧装置，所述锁紧装置包括与工作台配合的锁头，所述锁头经弹性元件与气动锁紧机构连接，所述气动锁紧机构包括气缸体，所述气缸体内设有活塞，所述活塞与一可绕一转轴旋转的顶杆一端部相配合，所述顶杆另一端部与锁头联动设置。 

作为较为优选的实施方案之一，所述双向多功能水平冲击试验台还包括刹车装置，所述刹车装置包括控制刹车气缸，所述控制刹车气缸的活塞杆与刹车制动块连接，所述刹车制动块与安装在工作台上的刹车条配合。 

作为较为优选的实施方案之一，所述导轨采用梯形导轨，且所述工作台还具有与所述梯形导轨配合的结构。 

作为较为优选的实施方案之一，所述工作台的用以与导轨配合的部位还安装有导轨贴。 

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下优点： 

（1）该水平冲击试验台驱动装置采用低压气体为动力，结构简单，安全可靠，驱动推力大，加速过程短，只需较短滑道，造价低，占地面积小，而且可以很方便地通过调节气压控制冲击过载值，冲击波形的准确度和重复性高，并且极大地提高了试验效率；

（2）利用该双向多功能水平冲击试验台，能在同一台体上完成经典冲击和响应谱，可有效节约运营成本，提高试验效率，尤其是能充分满足小负载水平冲击试验的要求。

附图说明

图1 为本实用新型一较佳实施方式中双向多功能水平冲击试验台的结构示意图； 

图2 为图1所示双向多功能水平冲击试验台的的A-A向剖面结构示意图；

图3为本实用新型一较佳实施方式中一种膨胀气缸的结构示意图；

图4 为本实用新型一较佳实施方式中一种锁紧装置的结构示意图；

图5为本实用新型一较佳实施方式中一种刹车装置的结构示意图；

附图标记说明：底座1、水平冲击设备2、响应冲击台面3、程序器4、工作台5、防翻座6、冲击板7、气动锁紧机构8、锁头9、导轨10、安装支架11、尾座12、气缸连接座13、气缸连接座14、气缸连接座15、内缸连接块16、螺钉轴17、关节轴承 18、内缸 19、密封圈20、气缸封头21、密封圈22、铜套23、活塞24、锁紧缸筒25、弹簧26、顶杆27、刹车气缸28、安装座29、刹车制动块30、刹车条31。

具体实施方式

如前所述，鉴于现有水平冲击台滑道长、成本高、占用空间大等缺点以及相应冲击响应谱试验机结构复杂的弊端，本实用新型的一个方面旨在提供一种短行程，大推力的水平冲击试验台驱动装置，以充分满足小负载水平冲击试验的要求。 

同时，作为本实用新型的另一个方面，还提供了一种基于该水平冲击试验台驱动装置而设计的双向多功能水平冲击试验台，其具有结构简单等特点，且能在同一台体上完成经典冲击和响应谱，继而能有效节约运营成本，提高试验效率。 

关于本实用新型的水平冲击试验台驱动装置及双向多功能水平冲击试验台的基本设计方案，已经在前文中详细述及，此处不再赘述。 

在本实用新型的一较为优选的实施方案之中，参阅图1-图3，该双向多功能水平冲击试验台气压驱动装置主要由膨胀气缸和工作台两部分组成，工作台7 安装在导轨12上，可前后运动，该导轨优选采用滑动导轨；工作台内部圆柱形腔体作为膨胀气缸的外缸；膨胀气缸的内缸19用关节轴承18连接，通过螺钉轴 17 和内缸连接块16连接在气缸连接座15 上，并和底座1连接；工作台端面一侧圆柱形腔体内安装铜套23，外端面安装气缸封头21，通过密封圈20、22实现气缸密封。 

该一较为优选的实施方案的有关内容解释如下： 

1、上述方案中，所述工作台优选采用锻铝件，其质心较滑动导轨低，可保证安装试件后工作台与试件组合体的质心与导轨基本在一条线上，从而减小在冲击过程中的翻滚力矩。

2、上述方案中，滑动导轨的为梯形导轨，工作台下部和梯形导轨配合，此种配合方式容易调整工作台的左右距离，尽量减小配合间歇，保证在冲击过程中横向运动小。 

3、上述方案中，工作台和滑动导轨配合的部分粘有导轨贴，一方面避免铝在钢导轨上磨损，增加机器的使用寿命；另一方面减小了摩擦力，使工作台运动更加灵活。 

4、上述方案中，工作台内部圆柱形腔体内有铜套，内缸在铜套上滑动，一方面降低对腔体的加工精度要求，并可避免内、外缸体的钢对缸摩擦。 

5、上述方案中，内缸位固定部件，其通过关节轴承、螺钉轴 、内缸连接块、气缸连接座，最终和底座连接，中间安装关节轴承可以让气缸外缸在一定范围内运动，可以有效补偿在冲击过程中内缸和工作台左右、上下的摆动，保护气缸不易损坏； 

6、上述方案中，工作台内部优选装有两个反方向外缸，是工作台能够在导轨的行程内两个方向自由运动，保证完成经典冲击和响应谱的冲击过程。

更具体的讲，通过采用具有两组内、外缸体组成的膨胀气缸作为驱动装置的基本结构，并将其外缸与工作台组合在一起成为运动部件，内缸与底座通过球头等部件连接成为固定部件，通过锁紧机构将运动部件锁住，做经典冲击时，向一内缸通入低压气体以积蓄能量并达到设计要求的初始驱动推力。当锁紧机构解锁时，运动部件在驱动力作用下在滑动导轨上加速运动，直到撞击波形发生器，调节波形发生器的刚度，可以产生要求的冲击峰值加速度和脉冲持续时间。而当做冲击响应谱时，向另一内缸通入低压气体以积蓄能量并达到设计要求的初始驱动推力，当锁紧机构解锁时，运动部件在驱动力作用下在滑动导轨上加速运动，撞击冲击响应台面，调节响应台面后面弹簧的刚度系数、响应台面前面的弹簧刚度以及内缸的充气压力，可以产生要求的冲击响应谱曲线图。 

请再次参阅图1-图3所示系本实用新型的一较为优选的实施方案中涉及的双向多功能水平冲击试验台，其气缸连接座13、14和导轨12固定于底座1上，且包含正、反向两组膨胀气缸。工作时，气动锁紧机构8通过弹簧26使锁头9锁紧工作台7后，根据所需要的冲击试验类型，向正向膨胀气缸内充气，调节该气缸中的压力为设定值后，气动锁紧机构8充气，活塞25向上运动，带动顶杆27向下运动，拉动锁头9向下，释放工作台7，工作台7在气体压力的作用下在导轨12上加速运动，撞击冲击座上的波形发生器或响应冲击台面，产生相应的冲击波形，同时控制快速放气阀释放正向膨胀气缸内的气体，并控制刹车气缸29充气，刹车气缸的活塞杆伸出，带动刹车制动块30和工作台下面安装的刹车条31摩擦刹车，防止二次反弹。冲击完成后，反向膨胀气缸充气，控制工作台回到起始位置，准备下一次的冲击试验。 

该该双向多功能水平冲击试验台气压驱动装置运行所需的压缩空气可由同一台空气压缩机提供，一般驱动压力不大于0.6MPa，锁紧压力不大于0.3MPa，刹车压力根据驱动压力大小其调节范围在0.3～0.7MPa。驱动压力根据所需要的冲击能量和负载来选择，膨胀气缸缸径在100～150mm之间比较合适。 

该双向多功能水平冲击试验台在做经典冲击时，在400kg负载，驱动气缸直径为140mm，驱动压力为0.6MPa时，可以达到冲击峰值加速度1000m/s²，脉冲持续时间11ms； 

在做响应谱冲击时，在100kg负载，最大响应加速度可以达到5000g。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 

1、驱动力大，加速过程短，只需较短滑道，占地面积小，结构简单，安全可靠；

2、冲击速度快，而且可以很方便地通过调节气压控制冲击过载，冲击波形的准确度和重复性高，极大地提高了试验效率； 

3、采用滑动导轨，没有冲击杂波，并且使用寿命长；

4、采用全气压驱动，使用方便，维护费用低；

5、在同一台体上既可以做经典冲击，又可以做响应谱冲击。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (11)

1.一种水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，它包括两组以上膨胀气缸，其中任意一组膨胀气缸包括相互配合的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体和第二缸体分别与水平冲击试验台的工作台和底座固定连接，所述工作台设置在一导轨上，并可沿所述导轨移动。

2.根据权利要求1所述的水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，所述第一缸体包括主要由设置于工作台内部的圆柱形腔体形成的外缸，所述第二缸体包括内缸。

3.根据权利要求1或2所述的水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，所述第二缸体经关节轴承与螺钉轴连接，所述螺钉轴经内缸连接块连接在第二气缸连接座上，所述第二气缸连接座与底座固定连接。

4.根据权利要求2所述的水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，所述外缸内还安装有铜套，并且至少所述内缸的一端部活动插设于所述铜套内。

5.根据权利要求2所述的水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，所述外缸与内缸之间经气缸封头和一个以上密封圈密封配合，所述气缸封头安装在所述工作台的一端面上。

6.根据权利要求2所述的水平冲击试验台驱动装置，其特征在于，所述工作台内分布有至少两个反向设置的外缸。

7.一种双向多功能水平冲击试验台，包括工作台、底座、驱动装置和冲击座，所述冲击座上安装有波形发生器和/或响应冲击台面，其特征在于，所述驱动装置包括权利要求1-6中任一项所述的水平冲击试验台驱动装置。

8.根据权利要求7所述的双向多功能水平冲击试验台，其特征在于，它还包括用以将工作台锁止于选定位置的锁紧装置，所述锁紧装置包括与工作台配合的锁头，所述锁头经弹性元件与气动锁紧机构连接，所述气动锁紧机构包括气缸体，所述气缸体内设有活塞，所述活塞与可绕一转轴旋转的顶杆一端部相配合，所述顶杆另一端部与锁头联动设置。

9.根据权利要求7所述的双向多功能水平冲击试验台，其特征在于，它还包括刹车装置，所述刹车装置包括控制刹车气缸，所述控制刹车气缸的活塞杆与刹车制动块连接，所述刹车制动块与安装在工作台上的刹车条配合。

10.根据权利要求7所述的双向多功能水平冲击试验台，其特征在于，所述导轨采用梯形导轨，且所述工作台还具有与所述梯形导轨配合的结构。

11.根据权利要求10所述的双向多功能水平冲击试验台，其特征在于，所述工作台的用以与导轨配合的部位还安装有导轨贴。

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