CN204269488U - 压缩松弛试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩松弛试验装置，包括用于放置测试试样的试验台、导轨组件、沿所述导轨组件的长度方向与所述导轨组件相滑动设置的冲锤、与所述冲锤可分离连接的释放机构及与所述释放机构相连且用于将所述冲锤提升到指定高度的举升机构，所述冲锤用于对所述试样进行压缩加载，特别是，所述压缩松弛试验装置还包括锁定机构，当所述冲锤对所述试样的压缩加载达到最大压缩量时，所述锁定机构将所述冲锤与所述导杆组件相对锁定。本实用新型的压缩松弛试验装置能够实现对被测试样的高应变率加载，在冲锤运动达到指定位置时锁定机构对其实施位移锁止，冲锤保持静止并持续足够长的时间。

Description

压缩松弛试验装置

技术领域

本实用新型属于材料力学性能动态测试与表征领域，用于汽车、航空等行业，具有涉及一种压缩松弛试验装置。

背景技术

橡胶材料在汽车行业的应用十分广泛，如轮胎、发动机悬置、车门密封条、碰撞测试假人等。橡胶材料高应变率下的力学特性研究对于改进汽车的碰撞安全性以及建立具有准确力学响应预测的碰撞测试假人有限元模型具有重要意义。

汽车碰撞试验中，测试假人的橡胶材料部件变形速率可达100/s，在这种动态载荷作用下的橡胶的力学行为与准静态条件差别显著。为准确描述橡胶的动态力学性能，应力松弛试验或者蠕变试验的结果必不可少。不同类型的橡胶，其应力衰减速率也各不相同。以C-NACP中规定的正面碰撞测试用假人——Hybrid III型假人为例，其颈部橡胶材料的应力可在0.1s内衰减50%以上，因此对这类材料进行应力松弛试验时，加载过程必须足够迅速，而且试验过程要求试样保持在恒定的应变，并持续较长的时间，这对测试设备提出了较高的要求。

普通的落锤试验台，锤头自由落体运动实现高速压缩测试，但无法控制锤头位移，电子万能试验机采用闭环控制原理，可以控制加载位移，但无法实施高速率压缩试验，而液压型高速拉伸试验机虽然能够实现快速冲击加载，但因为采用开环控制，无法控制加载位移。现有的橡胶应力松弛实验设备，针对的主要是橡胶的老化过程中的应力变化，也不能实现快速加载。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够实现对被测试样的高应变率加载的压缩松弛试验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

压缩松弛试验装置，包括用于放置测试试样的试验台、导轨组件、沿所述导轨组件的长度方向与所述导轨组件相滑动设置的冲锤、与所述冲锤可分离连接的释放机构及与所述释放机构相连且用于将所述冲锤提升到指定高度的举升机构，所述冲锤用于对所述试样进行压缩加载，所述压缩松弛试验装置还包括锁定机构，当所述冲锤对所述试样的压缩加载达到最大压缩量时，所述锁定机构将所述冲锤与所述导杆组件相对锁定。

所述锁定机构包括与所述冲锤滑动连接的滑块及与所述导轨组件固定连接的且具有容纳腔的阻挡件，所述滑块的滑动方向为由上至下向远离所述冲锤的方向倾斜延伸，所述锁定机构具有锁定状态和解锁状态，当处于锁定状态时，所述滑块随着所述冲锤的滑动进入所述容纳腔内且与所述容纳腔的内壁相抵紧，所述冲锤与所述导轨组件相对锁定；当处于解锁状态时，所述滑块与所述容纳腔的内壁不相抵紧。

所述冲锤的外侧面形成有与所述滑块滑动连接的凸起部，所述凸起部上沿所述滑块的滑动方向开设有滑块腔，所述滑块的一侧部沿着所述滑块腔能够滑动地设置在所述滑块腔内，所述滑块的另一侧部延伸至所述滑块腔外，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述滑块的所述另一侧部与所述容纳腔的内壁相抵紧。

所述滑块为楔形滑块，所述楔形滑块的倾斜面的斜面方向与所述滑块的滑动方向平行，所述楔形滑块的与所述倾斜面相对的面为竖直面，所述竖直面与所述冲锤的滑动方向平行，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述竖直面与所述容纳腔的内壁相抵紧。

所述滑块的上端部设有拉杆，所述拉杆的一端部从所述滑块腔的腔壁穿出而延伸至所述滑块腔外。

所述滑块与所述冲锤之间设有弹性件。

所述导轨组件包括两个竖直设置的固定连接在一起的半圆形的导管，两个所述导管的管腔共同形成用于供所述冲锤滑动的轨道，两个所述导管之间沿所述导管的长度方向形成有空隙，所述滑块在从所述空隙延伸至所述轨道外并可沿所述空隙的长度方向滑动，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述滑块的伸出所述轨道外的部分与所述容纳腔的内壁抵紧。

所述冲锤包括具有空腔的冲锤本体、与所述冲锤本体的一端部可拆卸固定连接的用于封闭所述空腔的冲锤端盖、形成在所述冲锤端盖上且一端向所述空腔内部延伸的连接杆及与所述连接杆可拆卸连接的多个配重块。

所述释放机构包括通过钢丝绳与所述举升机构相连的电磁铁及与所述电磁铁电连接的电磁阀，所述电磁阀用于控制所述电磁铁与冲锤相连或所述电磁铁释放所述冲锤。

所述压缩松弛试验装置还包括蓄力机构，所述蓄力机构包括蓄力弹簧，当所述释放机构与所述冲锤相连时，所述蓄力弹簧的一端与所述冲锤的上端部抵紧，而另一端与所述导轨组件抵紧。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的压缩松弛试验装置能够实现对被测试样的高应变率加载，在冲锤运动达到指定位置时锁定机构对其实施位移锁止，冲锤保持静止并持续足够长的时间，数据采集设备记录整个过程中试样的变形以及载荷，通过简单的计算就可以得到试样的动态应力松弛曲线。

本实用新型的压缩松弛试验装置的锁定机构结构简单，反应灵敏，制造成本低，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型压缩松弛试验装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图（未显示举升机构）；

图3为本实用新型压缩松弛试验装置的锁定机构处于锁定状态下的纵向剖视图（未显示举升机构）；

图4为图3中B处放大图；

图5为本实用新型压缩松弛试验装置的冲锤的主视图；

图6为图中C-C向剖视图；

图7为图6中D处放大图；

图8为本实用新型压缩松弛试验装置的冲锤的侧视图；

图9为图8中E-E向剖视图；

图中：1、举升机构；2、钢丝绳；3、电磁铁；4、蓄力弹簧；5、冲锤；6、冲锤本体；7、冲锤端盖；8、连接杆；9、配重块；10、凸起部；11、滑块腔；12、滑块；13、拉杆；14、拉环；15、弹性件；16、导杆组件；17、阻挡件；18、容纳腔；19、试样；20、试验台；21、缓冲垫。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步描述：

如附图1~9所示，一种压缩松弛试验装置，包括用于放置测试试样19的试验台20、导轨组件16、沿导轨组件16的长度方向与导轨组件16相滑动设置的冲锤5、与冲锤5可分离连接的释放机构及与释放机构相连且用于将冲锤5提升到指定高度的举升机构1，冲锤5位于试样19上方并用于对试样19进行压缩加载，该压缩松弛试验装置还包括锁定机构，当冲锤5对试验19的压缩加载达到最大压缩量时，锁定机构将冲锤5与导杆组件16相对锁定。

锁定机构包括与冲锤5滑动连接的滑块12及与导轨组件16固定连接的具有容纳腔18的阻挡件17，滑块12的滑动方向为由上至下向远离冲锤5的方向倾斜延伸，锁定机构具有锁定状态和解锁状态，当处于锁定状态时，滑块12随着冲锤5的滑动进入容纳腔18内且与容纳腔18的内壁相抵紧，冲锤5与导轨组件16相对锁定；当处于解锁状态时，滑块12与容纳腔18的内壁不抵紧。

冲锤5的外侧面形成有与滑块12滑动连接的凸起部10，凸起部10上沿滑块12的滑动方向开设有滑块腔11，滑块12的一侧部沿着滑块腔11能够滑动地设置在滑块腔11内，滑块12的另一侧部延伸至滑块腔11外，当锁定机构处于锁定状态时，滑块12的所述另一端部与容纳腔18的内壁相抵紧。

具体地，滑块12为楔形滑块，楔形滑块的倾斜面的斜面方向与滑块12的滑动方向平行。优选地，楔形滑块的与倾斜面相对的面为竖直面，竖直面与冲锤5的滑动方向平行，当锁定机构处于锁定状态时，该竖直面与容纳腔18的内壁相抵紧。

在滑块12的上端部设有拉杆13，拉杆13的一端部从滑块腔11的腔壁穿出而延伸至滑块腔11外。为了便于操作，在拉杆13的位于滑块腔11的那一端部上设有拉环14。

滑块12与冲锤5之间设有弹性件15，具体地，弹性件15为弹簧，弹簧套设在拉杆13上。

本实用新型的导轨组件16包括两个竖直设置的固定连接在一起的半圆形的导管，两个导管的管腔共同形成用于供冲锤5滑动的轨道，两个导管之间沿导管的长度方向形成有空隙，滑块12从空隙延伸至轨道外并可沿空隙的长度方向滑动，当锁定机构处于锁定状态时，滑块12的伸出轨道外的部分与容纳腔18的内壁抵紧。

本实用新型的冲锤包括具有空腔的冲锤本体6、与冲锤本体6的一端部可拆卸固定连接的用于封闭该空腔的冲锤端盖7、形成在冲锤端盖7上且一端向该空腔内部延伸的连接杆8及与连接杆8可拆卸连接的多个配重块9。冲锤端盖7与冲锤本体6之间通过螺纹连接，配重块9与连接杆8之间也通过螺纹连接，这样就可以根据测试需要，选择不同重量的配重块。

本实用新型的释放机构包括通过钢丝绳2与举升机构1相连的电磁铁3及与电磁铁3电连接的电磁阀，电磁阀用于控制电磁铁3与冲锤5相连或电磁铁3释放冲锤5。

本实用新型的压缩松弛试验装置还包括蓄力机构，蓄力机构包括蓄力弹簧4，蓄力弹簧4的延伸方向与冲锤5的滑动方向相同，当释放机构与冲锤5相连时，蓄力弹簧4的一端与冲锤5抵紧，而另一端与导轨组件16抵紧。

本实用新型的压缩松弛试验装置在对试样19进行测试时，在试样19与试验台20之间放置测力计，为了防止试样19在试验过程中被挤出，在测力计上位于试样19的两侧设置缓冲垫21。

本实用新型压缩松弛试验装置的工作原理：

释放机构的电磁铁3通过电磁阀的控制与冲锤5连接，举升机构1通过钢丝绳2连接释放机构，举升机构1将冲锤5提升到指定高度，冲锤5在导轨组件16的导管内上下滑动，利用自由落体势能转化成冲击速度动能，而冲锤5上部的蓄力弹簧4可以提供额外的冲击速度。当释放机构释放冲锤5时，冲锤5沿着由两个半圆形的导管组成的轨道向下滑落，冲锤5下表面压缩放置在试验台20上的试样19，压缩过程中，冲锤5动能耗散，速度降低直至为零，这时候冲锤5开始产生方向运动的趋势，此时，锁定机构启动，楔形滑块的竖直面与阻挡件17的容纳腔18的内壁相抵紧，冲锤5被锁止。由此对试样19产生一个恒定的应变。冲锤5从接触试样到压缩量最大的这一过程即为加载过程，应变维持恒定的过程即为应力松弛的过程。

当完成对试样19的压缩松弛试验时，用手拉拉环14，拉动滑块12向上滑动，滑块12压缩弹簧弹性件15，滑块12在滑块腔11内滑动，解除滑块12与容纳腔18的内壁的抵紧，进而解锁锁定机构，拉住拉环14继续向上，将整个冲锤5往上提升直至与电磁铁连接，然后更换试样就可以进行下一个试样的测试。

本实用新型中所描述的上、下位置关系都是以图1所示的状态下作参考的。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的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内。

Claims (10)

1.压缩松弛试验装置，包括用于放置测试试样的试验台、导轨组件、沿所述导轨组件的长度方向与所述导轨组件相滑动设置的冲锤、与所述冲锤可分离连接的释放机构及与所述释放机构相连且用于将所述冲锤提升到指定高度的举升机构，所述冲锤用于对所述试样进行压缩加载，其特征在于：所述压缩松弛试验装置还包括锁定机构，当所述冲锤对所述试样的压缩加载达到最大压缩量时，所述锁定机构将所述冲锤与所述导轨组件相对锁定。

2.根据权利要求1所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述锁定机构包括与所述冲锤滑动连接的滑块及与所述导轨组件固定连接的且具有容纳腔的阻挡件，所述滑块的滑动方向为由上至下向远离所述冲锤的方向倾斜延伸，所述锁定机构具有锁定状态和解锁状态，当处于锁定状态时，所述滑块随着所述冲锤的滑动进入所述容纳腔内且与所述容纳腔的内壁相抵紧，所述冲锤与所述导轨组件相对锁定；当处于解锁状态时，所述滑块与所述容纳腔的内壁不相抵紧。

3.根据权利要求2所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述冲锤的外侧面形成有与所述滑块滑动连接的凸起部，所述凸起部上沿所述滑块的滑动方向开设有滑块腔，所述滑块的一侧部沿着所述滑块腔能够滑动地设置在所述滑块腔内，所述滑块的另一侧部延伸至所述滑块腔外，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述滑块的所述另一侧部与所述容纳腔的内壁相抵紧。

4.根据权利要求3所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述滑块为楔形滑块，所述楔形滑块的倾斜面的斜面方向与所述滑块的滑动方向平行，所述楔形滑块的与所述倾斜面相对的面为竖直面，所述竖直面与所述冲锤的滑动方向平行，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述竖直面与所述容纳腔的内壁相抵紧。

5.根据权利要求2所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述滑块的上端部设有拉杆，所述拉杆的一端部从所述滑块腔的腔壁穿出而延伸至所述滑块腔外。

6.根据权利要求2所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述滑块与所述冲锤之间设有弹性件。

7.根据权利要求2所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述导轨组件包括两个竖直设置的固定连接在一起的半圆形的导管，两个所述导管的管腔共同形成用于供所述冲锤滑动的轨道，两个所述导管之间沿所述导管的长度方向形成有空隙，所述滑块在从所述空隙延伸至所述轨道外并可沿所述空隙的长度方向滑动，当所述锁定机构处于锁定状态时，所述滑块的伸出所述轨道外的部分与所述容纳腔的内壁抵紧。

8.根据权利要求1所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述冲锤包括具有空腔的冲锤本体、与所述冲锤本体的一端部可拆卸固定连接的用于封闭所述空腔的冲锤端盖、形成在所述冲锤端盖上且一端向所述空腔内部延伸的连接杆及与所述连接杆可拆卸连接的多个配重块。

9.根据权利要求1所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述释放机构包括通过钢丝绳与所述举升机构相连的电磁铁及与所述电磁铁电连接的电磁阀，所述电磁阀用于控制所述电磁铁与冲锤相连或所述电磁铁释放所述冲锤。

10.根据权利要求1所述的压缩松弛试验装置，其特征在于：所述压缩松弛试验装置还包括蓄力机构，所述蓄力机构包括蓄力弹簧，当所述释放机构与所述冲锤相连时，所述蓄力弹簧的一端与所述冲锤的上端部抵紧，而另一端与所述导轨组件抵紧。