CN204116140U - 一种能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，包括底座，底座的中部设有试样放置台，试样放置台的上方设有落锤和电磁铁，试样放置台的周围设有半圆弧挡板、遮光测速计和高速摄像头，半圆弧挡板上设有声波接收器，底座的边缘部位设有立柱，立柱的顶部通过横梁固定有升降机构；升降机构的中部正对试样放置台的位置设有电磁铁杆孔，电磁铁的上部设有升降杆，升降杆穿过电磁铁杆孔，升降电机通过传动装置与升降杆啮合；试样放置台与升降机构之间设有标尺，电磁铁的一侧设有读数翼，另一侧设有平衡翼；落锤的一侧设有遮光翼，另一侧设有平衡翼。可以得到比一般实验更加精确的落锤冲击能量，从而可以更好的进行岩石动力学分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岩石力学和岩石动力学技术，尤其涉及一种能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机。
背景技术
为研究动力冲击下岩石结构和岩石强度的规律，需设计一种落锤装置来模拟工程中动力对岩石的冲击。
目前冲击岩石所用的落锤装置多为简易落锤，多将落锤的冲击理想化，忽略落锤下落过程中的空气的阻力，以及碰撞过程中能量的损失等。这样，在探究岩石受冲击下的损伤规律时，则会产生很大的误差，而这一种落锤在充分考虑了各种误差的影响，精确测定落锤下落进行第一次冲击的冲击能量以及进行后续工作。
因此，如何让设计一种能够解决精确测定落锤的冲击能量并能够用于实际岩石动力学计算的装置就本实用新型要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，包括底座，所述底座的中部设有试样放置台，所述试样放置台的上方设有落锤和电磁铁，所述试样放置台的周围设有半圆弧挡板、遮光测速计和高速摄像头，所述半圆弧挡板上设有声波接收器，所述底座的边缘部位设有立柱，所述立柱的顶部通过横梁固定有升降机构；
所述升降机构的中部正对所述试样放置台的位置设有电磁铁杆孔，所述电磁铁的上部设有升降杆，所述升降杆穿过所述电磁铁杆孔，升降电机通过传动装置与所述升降杆啮合；
所述试样放置台与所述升降机构之间设有标尺，所述电磁铁的一侧设有读数翼，另一侧设有平衡翼；
所述落锤的一侧设有遮光翼，另一侧设有平衡翼。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，由于包括遮光测速计、声波接收器和高速摄像头等，可以得到比一般实验更加精确的落锤冲击能量，从而可以更好的进行岩石动力学分析。
附图说明
图1和图2分别为本实用新型实施例提供的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机的两个角度的结构示意图；
图3和图4分别为本实用新型实施例中带有升降杆的电磁铁装置的两个角度的结构示意图；
图5为本实用新型实施例中的落锤的结构示意图；
图6为本实用新型实施例装配完成后的状态示意图。
图中：
1、升降机构，2、平衡翼槽，3、立柱，4、声波接收器，5、声波接收器支架，6、半圆弧挡板，7、试样，8、遮光测速计支架，9、遮光测速计，10、底座，11、高速摄像头，12、高速摄像头支架，13、标尺，14、升降电机，15、磁铁杆孔，16、尼龙杆，17、落锤，18、遮光翼，19、平衡翼，20、电磁铁，21、读数翼，22、传动槽，23、供电槽。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
本实用新型的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其较佳的具体实施方式是：
包括底座，所述底座的中部设有试样放置台，所述试样放置台的上方设有落锤和电磁铁，所述试样放置台的周围设有半圆弧挡板、遮光测速计和高速摄像头，所述半圆弧挡板上设有声波接收器，所述底座的边缘部位设有立柱，所述立柱的顶部通过横梁固定有升降机构；
所述升降机构的中部正对所述试样放置台的位置设有电磁铁杆孔，所述电磁铁的上部设有升降杆，所述升降杆穿过所述电磁铁杆孔，升降电机通过传动装置与所述升降杆啮合；
所述试样放置台与所述升降机构之间设有标尺，所述电磁铁的一侧设有读数翼，另一侧设有平衡翼；
所述落锤的一侧设有遮光翼，另一侧设有平衡翼。
所述传动装置包括蜗轮－蜗杆装置。
所述升降杆为尼龙杆，所述升降杆上设有传动槽和供电槽。
所述半圆形挡板正中央挖一个小洞，所述声波接收器放入洞中。
所述半圆形挡板的前方有一块竖直挡板，所述高速摄像头设于所述竖直挡板上。
具体实施例：
如图1至图6所示该落锤装置首先由底座(上有方形凹槽，用以、支架及钢制落锤构成主体部分，然后在添加各个相关部件用以实现不同的功能：
1、升降部分：
升降部分中长直有槽尼龙杆贯穿落锤的顶部，并通过夹持装置，夹持装置内有电机、蜗轮和蜗杆控制尼龙杆升降，以获得所需的落锤冲击实验高度，从而设定冲击能量的大致范围。
2、吸附装置：
在长直尼龙杆的低端是电磁铁装置，电磁铁吸附落锤，通过控制电流通断来使落锤吸附或落下。
3、标尺装置：连在顶部和底座之间的竖直杆上有刻度，方便读取冲击高度相关数据。
4、测速装置：
半圆弧挡板的一端有遮光测速计，在落锤上设有遮光片(一端为遮光用，另一端平衡落锤)，通过遮光测速计可以测出落锤下落到最低处即将撞击试件的速度，这样，之前下落过程中受空气阻力损失的速度就可以排除出去，因此可以获得撞击前较为精确的落锤能量。
5、声波接受装置：
在撞击过程中会有很多能量的损失，如声音和热量的损失。热量难以测到，故设计在理论上测量撞击发出声音的能量，以求获得精确的撞击能量。在半圆形挡板正中央挖一个小洞，并将声波接收器放入其中(挖一个小洞是防止声波经挡板反弹而测不准声波经过接收器的时间)，声波接收器由锆钛酸铅圆片、晶体管选频放大器和直流电源组成。将接收到的升压转化成电信号放大后，用屏蔽线输出，引出两个接线端，接到示波器上。通过示波器就可以测出声波的频率f，振幅A,声音通过的时间t。由于撞击时为正碰，波源可以看作是由一点发出，故可用球面波模拟，视接收器中心为球面上一点，忽略声音到这一点的损失，即可以求出声波的能量。
6、测反弹高度装置：
在半圆形挡板的前方有一块竖直挡板，挡板上放置一个高速摄像头，测量碰撞后落锤反弹高度，这样就避免将落锤碰撞前能量全部当作是碰撞能量的情况，从而又提高了测量精度。
通过前述装置的相关数据测定，可以将数据汇总之后按照相应公式进行计算，最终能够精确测定出落锤的冲击能量，并由此进行下一步的岩石力学和岩石动力学分析，在通过对下落终了时动能的精确测定之后，减去声波的耗散能量和二次上升时的重力势能，便可以得到比一般实验更加精确的落锤冲击能量，从而可以更好的进行岩石动力学分析。
该装置的具体工作步骤是：
电磁铁通电，吸附住钢制落锤，并通过升降机构将落锤上升到一定高度，并且高度可由标尺上刻度读出。
遮光测速计时间归零，声波接收装置记录基准电平，光学摄像头开启。
对电磁铁断电，落锤下落。下落终了时遮光测速计读出遮光时间t1。
落锤与试件碰撞时的声波被声波接收装置接收，测出振幅A,波频率f和声波通过声波接收装置的时间t2。
二次上升完毕时，通过光学摄像头的视频数据读出二次上升时上升高度量，通过像素数目换算得出垂直方向像素数n。
实验结束。并根据所记录的相关数据计算出落锤的精确冲击能量。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其特征在于，包括底座，所述底座的中部设有试样放置台，所述试样放置台的上方设有落锤和电磁铁，所述试样放置台的周围设有半圆弧挡板、遮光测速计和高速摄像头，所述半圆弧挡板上设有声波接收器，所述底座的边缘部位设有立柱，所述立柱的顶部通过横梁固定有升降机构；
所述升降机构的中部正对所述试样放置台的位置设有电磁铁杆孔，所述电磁铁的上部设有升降杆，所述升降杆穿过所述电磁铁杆孔，升降电机通过传动装置与所述升降杆啮合；
所述试样放置台与所述升降机构之间设有标尺，所述电磁铁的一侧设有读数翼，另一侧设有平衡翼；
所述落锤的一侧设有遮光翼，另一侧设有平衡翼。
2.根据权利要求1所述的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其特征在于，所述传动装置包括蜗轮－蜗杆装置。
3.根据权利要求1所述的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其特征在于，所述升降杆为尼龙杆，所述升降杆上设有传动槽和供电槽。
4.根据权利要求1所述的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其特征在于，所述半圆形挡板正中央挖一个小洞，所述声波接收器放入洞中。
5.根据权利要求1所述的能够精确测定落锤冲击能量的冲击落锤试验机，其特征在于，所述半圆形挡板的前方有一块竖直挡板，所述高速摄像头设于所述竖直挡板上。
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