CN204604392U - 一种声学材料试样切割机 - Google Patents

Abstract

一种声学材料试样切割机，涉及声学材料领域，解决现有技术裁剪试样的效率低、边缘不平整，导致试样材料放入驻波管内试验时与管壁有间隙、导致漏声，不能测得精确的材料声学性能，进而存在影响学材料性能试验数据的准确性等问题，由支架总成、驱动总成和刀具总成组成。该试样切割机装用带有两个输入轴的蜗轮蜗杆减速器，分别安装驱动电机和操作手柄，实现电机驱动和手动操作两种不同的工作方式；该切割机的刀具与螺母螺接，螺母安装在丝杠上，当丝杠旋转时，刀具和螺母一起沿丝杠上下运动，实现试样的切割操作；在切割机背板上安装有上下两个行程开关，当刀具运动到设定的上下止点时导向机构会切断驱动电机供电，避免刀具过运动。

Description

一种声学材料试样切割机

技术领域

本实用新型涉及声学材料领域，具体涉及一种声学材料试样切割机，借助于该切割机人们能够方便快捷地通过机动和手动方法切取驻波管声学材料测试用平整圆形材料试样。

背景技术

在汽车振动噪声的声学包装设计和噪声控制领域，需要知道各种材料的声学性能，以便有针对性地选取汽车声学包装设计和噪声控制所需要的声学材料，来有效控制汽车噪声。这就需要用驻波管法测量各种声学材料的性能，在用驻波管法进行声学材料性能测试时，驻波管对被测试样有严格的形状和尺寸精度要求。但是不同的驻波管测试系统对试样直径尺寸有不同的要求，按照ISO 1053-ASTM E-1050标准，试样直径和三种,试样长度一般不超过100mm，为获取试验所需标准试样，这就需要一种能够更换切割刀具尺寸的切割设备；以往经常使用剪刀或其他简易工具对声学材料进行人工剪裁，而试验用声学材料样品多为海绵，亚麻，腈纶毛毡、皮革、玻璃纤维棉等不易裁剪的材料，当声学材料较厚时，使用剪刀等简易工具难以精确裁剪到所需要的标准试样，即使较薄的声学材料，手工方法裁剪出试样的圆度和圆柱度也无法保证，裁剪试样的效率也很低、边缘也极不平整，试样材料放入驻波管内试验时与管壁有间隙、导致漏声，不能测得精确的材料声学性能，极大地影响了声学材料性能试验数据的准确性。

为此，本实用新型公开了一种声学材料试样切割机，切割试样时直接将声学材料放置于工作台上，选取适当的刀具安装在切割机上，实验人员操作切割机控制电机通过蜗轮蜗杆减速器带动刀具上下移动来切取试样，也可以手动通过摇把用较小的力驱动蜗轮蜗杆减速器带动刀具上下移动来切取试样，切割效率高，切出的试样平整、精度高，能很好满足驻波管对声学材料性能是按测试要求。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术对声学材料试样的切割存在圆度和圆柱度无法保证，且裁剪试样的效率低、边缘不平整，导致试样材料放入驻波管内试验时与管壁有间隙、导致漏声，不能测得精确的材料声学性能，进而存在影响学材料性能试验数据的准确性等问题，提供一种声学材料试样切割机。

一种声学材料试样切割机，包括支架总成、驱动总成和刀具总成；所述支架总成包括顶板、背板、加强版和底板；所述驱动总成包括手柄、平键、蜗轮蜗杆减速器、套筒、电机、上行程开关和下行程开关；刀具总成包括丝杠、限位螺母、刀具、导向杆、卡簧和轴承；所述顶板与背板之间、顶板与加强版之间、背板与加强板之间以及底板与背板之间分别通过螺栓连接；所述电机与顶板的侧立板通过螺栓连接；所述上行程开关和下行程开关通过电线与电机连接；并通过螺栓固定在背板上；蜗轮蜗杆减速器与顶板通过螺栓固定，所述手柄与蜗轮蜗杆减速器之间、蜗轮蜗杆减速器与套筒之间以及套筒与电机之间分别通过平键连接，所述套筒中间不打通，中间左侧平面与蜗轮蜗杆减速器输出轴端轴向定位，中间右侧平面与电机输出轴端轴向定位；

所述丝杠顶端的法兰盘与蜗轮蜗杆减速器输出轴法兰盘通过螺栓连接；所述刀具与螺母的法兰盘通过三个螺栓连接，在所述法兰盘圆周上的还设有三个孔，用于取出切割后留在刀具内的声学材料试样；所述导向杆的一端与刀具螺接，导向杆的另一端与轴承的一端轴肩轴向定位，轴承的另一端通过卡簧固定；所述轴承与背板上滑槽配合，实现对刀具的导向；所述丝杠底端旋入限位螺母，实现对螺母的锁止。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的声学材料试样切割机，可为驻波管声学材料性能测试系统切取标准材料试样，借助于该切割机实验人员能够方便快捷地获取平整度好、精度高的圆柱形声学材料试样。

具体体现以下几点：

1.本实用新型所述的一种声学材料试样切割机中的蜗轮蜗杆减速器有两个输入轴，可以分别安装驱动电机和操作手柄，实现电机驱动和人力操作两种不同的工作方式。

2.本实用新型所述的一种声学材料试样切割机采用蜗轮蜗杆减速器拥有较大传动比，可减少驱动电机的输入扭矩，降低驱动电机的尺寸、功率和成本，当用手柄人力操作时，可以节省人力；

3.本实用新型所述的声学材料试样切割机的刀具与螺母螺接，可以更换刀具来切割不同直径尺寸的试样，以满足对不同试样的试验测试要求，同时在螺母法兰盘上沿圆周均布有三个孔，可方便地取出切割后留在刀具内的材料试样。

4.本实用新型所述的声学材料试样切割机，其底板与三个固定地脚螺栓和一个可调地脚螺栓连接，可以通过调整地脚螺栓旋入深度来调整切割机底板的水平度，有效避免了因操作台面不平引起底板倾斜和晃动。

5.本实用新型所述的声学材料试样切割机，其各零部件间多为螺栓连接，整体结构紧凑合理，体积小，便于安装，拆卸和移动，提高了传动效率，并使切割出来的声学材料试样为标准圆柱形，能够保证试样的切割精度。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种声学材料试样切割机的立体图；

图2为图1的分解示意图；

图3为图1中支架总成的立体分解示意图；

图4为图1中驱动总成的立体分解示意图；

图5为图1中刀具总成的立体分解示意图；

图6为采用本实用新型所述的一种声学材料试样切割机切取声学材料试样的示意图。

1、手柄，2、平键，3、蜗轮蜗杆减速器，4、第一螺栓，5、第二螺栓，6、套筒，7、电机，8、加强板，9、第三螺栓，10、第四螺栓，11、上行程开关，12、背板，13、下行程开关，14、第五螺栓，15、轴承16、卡簧，17、导向杆，18、底板，19、地脚螺栓，20、刀具，21、螺母，22、第六螺栓，23、限位螺母，24、丝杠，25、第七螺栓，26、第八螺栓，27、第九螺栓，28、顶板。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图6说明本实施方式，一种声学材料试样切割机，由支架总成A、驱动总成B和刀具总成C三部分组成。其中：

支架总成A包括顶板28、第一螺栓4、第二螺栓5、第三螺栓9、第四螺栓10、第五螺栓14、第八螺栓26、第九螺栓27、背板12、加强版8和底板18；驱动总成B包括手柄1、平键2、蜗轮蜗杆减速器3、套筒6、电机7、上行程开关11和下行程开关13。刀具总成C包括丝杠24、第七螺栓25、限位螺母23、第六螺栓22、螺母21、刀具20、导向杆17、卡簧16和轴承15。

结合图3至图5，所述顶板28与背板12通过第一螺栓4连接，顶板28与加强版8通过第八螺栓26连接，背板12与加强板8通过第三螺栓9连接，底板18与背板12通过第五螺栓14连接，所述手柄1与蜗轮蜗杆减速器3通过平键2连接，蜗轮蜗杆减速器3与套筒6通过平键2连接，套筒6与电机7通过平键2连接。套筒6中间不打通，中间左侧平面与蜗轮蜗杆减速器3输出轴端轴向定位，中间右侧平面与电机7输出轴端轴向定位，电机7与支架总成A中顶板28侧立板通过第二螺栓5连接。上行程开关11和下行程开关13与电机7通过电线连接。蜗轮蜗杆减速器3与支架总成A中的顶板28通过第九螺栓27固定。上行程开关11与支架总成A中的背板12通过第四螺栓10固定，其中刀具20与螺母21通过第六螺栓22连接。导向杆17的一端与刀具20螺接。轴承15的一端与导向杆17另一端的轴肩轴向定位，轴承15另一端用卡簧16固定。丝杠24用顶端的法兰盘与驱动总成B中的蜗轮蜗杆减速器3输出轴法兰盘通过第七螺栓25连接。所述丝杠24底端旋入限位螺母22，实现对螺母20的锁止。

本实施方式中所述的蜗轮蜗杆减速器3有较大传动比，可减少驱动电机的输入扭矩，降低驱动电机的尺寸、功率和成本，当用人力操作时，达到省力的目的；所述的各零部件间多为螺栓连接，整体结构紧凑合理，体积小，便于安装，拆卸和移动。

本实施方式中所述刀具20与螺母21螺接，螺母21安装在丝杠24上，当丝杠24旋转时，刀具20和螺母21一起沿丝杠24上下运动，实现试样的切割操作；刀具20与导向杆17螺接，导向杆17与轴承15分别通过轴肩和卡簧16轴向固定。轴承15与支架总成A中的背板12滑槽配合，来实现对刀具20的导向，防止刀具20在丝杠24上垂直运动过程中发生旋转，并将导向杆17与背板12滑槽之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了传动效率。所述的刀具20是由圆形无缝钢管加工制成，刀具20的刃口内部为圆柱形，外部为圆锥形向圆心倾斜，从而使切割出来的声学材料试样为标准圆柱形，能够保证试样的切割精度。

本实施方式中可以通过更换刀具来切割不同直径尺寸的试样，以满足对不同试样的试验测试要求，同时在螺母法兰盘上沿圆周均布有三个孔，用于取出切割后留在刀具内的声学材料试样。

本实施方式中底板18与三个固定地脚螺栓和一个可调地脚螺栓19连接，可以通过调整地脚螺栓19旋入深度来调整切割机底板的水平度，有效避免了因操作台面不平引起底板倾斜和晃动。

本实施方式中电机7驱动丝杠旋转，推动螺母21和刀具20沿丝杠上下运动，带动导向杆17和轴承15在背板12的滑槽中运动到上止点位置时，轴承15与通过螺栓10固定在背板12上的上行程开关11接触，轴承15拨动上行程开关11切断电机7供电，使刀具20停止移动，从而保护切割机。当螺母21沿丝杠运动到下止点位置时，限位螺母23可以防止螺母21因不锁止而继续移动，防止螺母21在不安装刀具20时脱落。

本实施方式所述的切割机中的电机的选配及采用手动施加力的计算方法为：

在声学材料性能驻波管测试试验中，需要切割的声学材料多为海绵，亚麻，腈纶毛毡、皮革、玻璃纤维棉等，所需的切削力均在100kN范围内；按照ISO1053-ASTM E-1050标准，需要切削的试样长度一般不超过100mm，故刀具移动行程取为100mm，为了在电机驱动时既保证试样切削效率，又不会使刀具上下移动速度过快带来安全隐患，取刀具沿丝杠上下速度为200mm/min。从材料手册中查得，丝杠和螺母间的干摩擦系数μ一般为0.1～0.17，取＝0.1。从常用的螺旋丝杠中选取其螺距4mm、导程角6°、半径10mm的丝杠。因此，确定出试样切割机的结构和设计参数如表1所示，据表一中的参数对蜗轮蜗杆减速器和驱动电机进行选配。

表1声学材料试样切割机主要技术参数

一、蜗轮蜗杆减速器选取

根据表1中的参数，由式(1)计算出蜗轮蜗杆减速器的传动比。

$i=\frac{\mathrm{nl}}{v}=28---\left(1\right)$

式中：v为刀具移动速度，n为电机额定转速，l为丝杠螺距，i为蜗轮蜗杆减速器的传动比。

根据1:28的传动比要求，可以选配出蜗轮蜗杆减速器，本试样切割机选用传动比为28的SJA50型蜗轮蜗杆减速器配丝杠升降机结构。

二、驱动电机选配

驱动电机转矩由式(2)计算，并由式(3)计算出所需匹配的驱动电机功率。

$T=\frac{\mathrm{\μ}\mathrm{FR}\cos \mathrm{\ψ}}{i}---\left(2\right)$

$P=\frac{\mathrm{Tn}}{9550}---\left(3\right)$

式中：T为电机扭矩，Ψ为丝杠导程角，μ为摩擦系数；R为丝杠半径，F为切削力，P为电机功率。

代入表1中的数据由式(2)可以计算出驱动电机转矩T＝3.55N·m，由式(3)计算出驱动电机功率P＝0.52kW，据此可以进行驱动电机的选型和匹配，本试样切割机中的电机选用型号为YS7124的三相异步电动机。

三、手动切割最大施加力的计算

当利用摇把人力驱动试样切割机进行声学材料试样切取时，因摇把直接与蜗轮蜗杆减速器输入轴相连，可由式(4)计算出摇动手柄所需的最大驱动力。

$F_1=\frac{T^{\′}}{l_1}---\left(4\right)$

式中：F₁为手柄力，l₁为手柄半径，T′为蜗轮蜗杆减速器输入轴力矩。代入表1中的参数可以计算出需要施加的最大手柄力为＝23.7N，该值在常人所能施加力的范围内，且较为省力，满足要求。

具体实施方式二、本实施方式为采用具体实施方式一所述的一种声学材料试样切割机的进行切割声学材料的两种方法：

一、采用动力切割声学材料试样，即使用电机7驱动切割机切削声学材料试样的具体过程为：结合图6；

首先取下手柄1及连接手柄1与蜗轮蜗杆减速器3输入轴的平键2。开启电机7，带动蜗轮蜗杆减速器3和丝杠24转动，当螺母21沿丝杠上升至导向杆17连接的轴承15触碰到上行程开关11的位置时，上行程开关11切断电机供电、刀具20停止上移。

根据试样切割要求在切割机上选装合适直径尺寸的刀具20在螺母21上。在工作平台上放置声学材料试样，反向开启电机7带动蜗轮蜗杆减速器3和丝杠24转动，螺母21带动刀具20向下移动，逐渐切割声学材料，当刀具20运动到工作台平面时，声学材料试样切割完成，导向杆17带动的轴承15接触到下行程开关13，切断电机供电，刀具20停止运动。反向开启电机7使刀具20向上移动，通过刀具20上方均布的三个孔取出切割完毕的声学材料试样，即完成一次声学材料试样切割。

二、采用手动切割声学材料试样：

使用手柄1手动操作进行声学材料试样切取时，先拧下连接电机7与顶板28连接的第二螺栓5，取下电机7以及套筒6。再将电机7与顶板28通过第二螺栓5连接起来已备后来使用，此时由于连接套筒6被取下，电机7的输出轴与蜗轮蜗杆减速器3的输入轴脱离连接。摇动手柄1驱动蜗轮蜗杆减速器3和丝杠24转动，使螺母21沿丝杠上升至合适位置，根据试样切割要求在切割机上选装合适直径尺寸的刀具20在螺母21上，在工作台上放置要切割的声学材料试样。反向摇动手柄1，使刀具20随螺母21沿丝杠向下移动，逐渐切割声学材料，当刀具20运动到接触工作台面时，声学材料试样切割完毕，停止摇动手柄。然后反向摇动手柄1使刀具20和螺母21沿丝杠24上移，通过刀具20上方均布的三个孔取出切割完毕的声学材料试样，即完成一次声学材料试样的手动切割。

Claims (6)

1.一种声学材料试样切割机，包括支架总成(A)、驱动总成(B)和刀具总成(C)；其特征是，

所述支架总成(A)包括顶板(28)、背板(12)、加强版(8)和底板(18)；

所述驱动总成(B)包括手柄(1)、平键(2)、蜗轮蜗杆减速器(3)、套筒(6)、电机(7)、上行程开关(11)和下行程开关(13)；

刀具总成(C)包括丝杠(24)、限位螺母(23)、刀具(20)、导向杆(17)、卡簧(16)和轴承(15)；

所述顶板(28)与背板(12)之间、顶板(28)与加强版(8)之间、背板(12)与加强板(8)之间以及底板(18)与背板(12)之间分别通过螺栓连接；

所述电机(7)与顶板(28)的侧立板通过螺栓连接；所述上行程开关(11)和下行程开关(13)通过电线与电机(7)连接；并通过螺栓固定在背板(12)上；蜗轮蜗杆减速器(3)与顶板(28)通过螺栓固定，所述手柄(1)与蜗轮蜗杆减速器(3)之间、蜗轮蜗杆减速器(3)与套筒(6)之间以及套筒(6)与电机(7)之间分别通过平键(2)连接，所述套筒(6)中间不打通，中间左侧平面与蜗轮蜗杆减速器(3)输出轴端轴向定位，中间右侧平面与电机(7)输出轴端轴向定位；

所述丝杠(24)顶端的法兰盘与蜗轮蜗杆减速器(3)输出轴法兰盘通过螺栓连接；所述刀具(20)与螺母(21)的法兰盘通过三个螺栓连接，在所述法兰盘圆周上的还设有三个孔，用于取出切割后留在刀具内的声学材料试样；所述导向杆(17)的一端与刀具(20)螺接，导向杆(17)的另一端与轴承(15)的一端轴肩轴向定位，轴承(15)的另一端通过卡簧(16)固定；所述轴承(15)与背板(12)上滑槽配合，实现对刀具(20)的导向；所述丝杠(24)底端旋入限位螺母(22)，实现对螺母(21)的锁止。

2.根据权利要求1所述的一种声学材料试样切割机，其特征在于，所述底板(18)与三个固定地脚螺栓和一个可调地脚螺栓(19)连接，通过调整可调地脚螺栓(19)旋入深度来调整切割机底板(18)的水平度。

3.根据权利要求1所述的一种声学材料试样切割机，其特征在于，所述电机(7)驱动丝杠(24)旋转，推动螺母(21)和刀具(20)沿丝杠上下运动，带动导向杆(17)和轴承(15)在背板(12)的滑槽中运动，当轴承(15)与上行程开关(11)接触，轴承(15)拨动上行程开关(11)切断电机(7)电源，使刀具(20)停止移动；当轴承(15)与下行程开关(13)接触，轴承(15)拨动下行程开关(13)切断电机(7)电源，使刀具(20)停止移动，限位螺母(23)防止螺母(21)不锁止而继续移动，防止螺母(21)在不安装刀具(20)时脱落。

4.根据权利要求1所述的一种声学材料试样切割机，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速器(3)有两个输入轴，分别用于安装电机(7)和手柄(1)，实现电机驱动和手动操作两种工作方式。

5.根据权利要求1所述的一种声学材料试样切割机，其特征在于，根据声学材料的不同尺寸更换不同尺寸的刀具(20)。

6.根据权利要求1或5所述的一种声学材料试样切割机，其特征在于，所述刀具(20)是由圆形无缝钢管加工制成，刀具(20)的刃口内部为圆柱形，外部为圆锥形并向圆心倾斜。