CN204944959U - 一种用于混凝土的电磁式自动冲击试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明创造公开的一种用于混凝土的电磁式自动冲击试验仪，包括架体和分别固定在架体上的自动升降系统、冲击系统、混凝土定位快速除渣系统和综合控制系统，自动升降系统与冲击系统连接，冲动系统与混凝土定位快速除渣系统连接，综合控制系统分别与自动升降系统、冲击系统连接。本发明创造的电磁式自动冲击试验仪，通过其结构设计使电机的冲击过程中冲击锤结构更为简单,其落锤质量更容易控制；在下落过程中避免了导轨与落球之间的摩擦力；避免钢丝绳缠绕及落锤的惯性力导致其下落高度不统一，进而导致冲击能量受到影响；使得混凝土的废渣清理更加简便、彻底；无需人工配属。

Description

一种用于混凝土的电磁式自动冲击试验仪

技术领域

本实用新型涉及土木工程实验设备领域，具体是一种电磁式混凝土抗冲击实验机构。

背景技术

混凝土抗冲击性能评价是混凝土耐久性及抗裂性的重要指标，它是通过一定高度的反复冲击混凝土试块，使混凝土试块吸收动能进而导致混凝土试块的破坏。该指标的检测主要采用“CECS13-2009纤维混凝土试验方法”，一般情况下采用直径150mm、厚度为6mm±3mm的圆饼试件。落锤重量为4kg~20kg，落锤高度为400mm~2000mm，冲击球直径63mm。

目前的混凝土冲击试验仪主要由底座、支架、钢球、重锤及重锤升降装置组成。其主要有以下几个类型：

（1）通过手动把手或手提落锤自由落体冲击的方式；

（2）以气缸或液压油缸提供动力来实现重锤的提升及下落，实现了抗冲击试验的自动化操作；

（3）以电机和钢丝绳带动落锤直接冲击混凝土试件；

但是上述混凝土冲击试验机还存在许多不足。主要为：

（1）通过手动把手或手提落锤自由落体冲击的方式不能保证每次冲击高度的一致性，需要人工手动进行提升，其过程极为费时费力。

（2）以液压系统或气缸为提升装在很大程度上提高了重锤上升及下落过程的稳定性，但是其冲击过程周期太长。

（3）以吊绳6提升落锤的冲击装置其提升过程容易受吊绳6的影响，从而影响其下落高度的一致性,落锤在下落过程中与导向杆之间存在摩擦力的影响进而影响冲击速度。

（4）底部钢球固定造成试件废料清理比较麻烦，容易耽误时间及引起废料清理不彻底。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，冲击快速，冲击精度高、无需人工配属的全自动冲击试验机构。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种混凝土用的电磁式自动冲击试验仪，包括架体和分别固定在架体上的自动升降系统、冲击系统、混凝土定位快速除渣系统和综合控制系统，自动升降系统与与冲击系统连接，冲动系统与混凝土定位快速除渣系统连接，综合控制系统分别与自动升降系统、冲击系统连接。

所述架体包括底板、设置在底板上的立柱和设置在立柱上方的顶板，用于固定设备的各子系统并保证其子系统的稳定性。

所述自动升降系统包括减速电机、电机座、电机卷轴、卷轴筒及吊绳，减速电机通过电机座固定于顶板上，带动其前端卷轴及卷轴上的套筒，吊绳一端与卷轴连接，另一端穿过冲击系统的定位斗笠，与冲击系统的电磁铁连接，为电磁铁的升、降提供动力，并通过减速电机减小电磁铁的惯性力。

所述冲击系统包括定位斗笠、延时触碰换相开关及计数器、电磁铁、落球、传动装置，定位斗笠通过螺栓固定于立柱上，并通过调整螺栓定位的高度来确定冲击高度，定位斗笠上方为缓冲触碰开关及接触式计数器，用于减缓电磁铁在上升过程中的惯性力，同时记录电磁铁的冲击次数，落球设置在传动装置上方，传动装置下方与混凝土试块接触，电磁铁位于吊绳下方，其下方为大圆、小圆及其公切线组成的轮廓边缘旋转切除而成。当电磁铁下降时其下部曲面与落球接触，并使落球向定电磁铁的中心移动，直至电磁铁下部曲面与落球球面重合，电磁铁上升时，其顶部的锥面与上方定位斗笠的锥面重合，定位斗笠的锥面顶端、传动装置半球面的顶点在同一竖直轴线内。

所述传动装置为直径为160mm的圆饼状，圆饼厚度为20mm，其侧面光滑，下表面为半球体，半球体的直径为63mm，在传动装置上表面的边缘10mm处向圆饼中心处有一定角度的倾角，且到其中心区域倾角逐渐过渡到水平。

所述混凝土定位快速除渣系统包括混凝土试块定位板和凸耳，混凝土试块定位板通过螺栓固定在立柱上，定位板可以沿立柱方向上下移动，定位板上设置有四块凸耳，凸耳结构的上部厚度比结构的下部厚度要大，其厚度增加部分的下表面与传动装置接触，其作用是用于固定传动装置，并使荷载有效的传递到混凝土试件的中心部位。

所述综合控制系统包括支撑板和控制器，控制器通过支撑板固定于立杆上，其作用主要是接收触碰开关的接触信息并记录与显示电磁铁的冲击次数；控制电机在上升与下降过程的加速与减速，缓和电磁铁的惯性力对定位斗笠的冲击；收集电磁铁的上升与下降的高度信息以控制电磁铁的通电与放电；通过冲击高度、冲击次数及落球质量计算混凝土试件所承受的冲击能量。

本实用新型的有益效果是：

1、并非使用电机或液压缸直接带动重锤的升放，而是使用减速电机带动电磁铁来控制落球提升与释放的方式完成冲击循环；

2、通过控制电磁铁的通电与放电实现了抗冲击试验的自动化操作，增设了电磁铁定位斗笠，进一步提高了落球定位高度的准确性及下落过程的稳定性；

3、通过综合控制系统进行综合控制与计算，其操作方便、快速，提高了混凝土冲击试验机的测试速度；

4、通过可升降的底座定位系统辅助除渣，使得试件废料的清理变得简单快速；

综上所述，本实用新型电磁式自动冲击试验仪，通过其结构设计使电机的冲击过程中冲击锤结构更为简单,其落锤质量更容易控制；在下落过程中避免了导轨与落球之间的摩擦力；避免钢丝绳缠绕及落锤的惯性力导致其下落高度不统一，进而导致冲击能量受到影响；使得混凝土的废渣清理更加简便、彻底；无需人工配属。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为电磁式自动冲击试验仪底座及传动装置剖面视图。

具体实施方式

以下结合附图及技术方案对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种混凝土用的电磁式自动冲击试验仪，包括架体结构、自动升降系统、冲击系统、混凝土定位快速除渣系统及综合控制系统构成。

架体结构：架体结构是冲击装置的主框架，用于固定设备的各子系统并保证其子系统的结构稳定性。主要包括顶板12、底板15及立杆13。其特点是立柱13位于底板15上，顶板12位于立柱13上方。

自动升降系统：自动升降系统主要包括减速电机11、电机座19、电机卷轴10、卷轴筒8及吊绳6。其主要作用是为电磁铁的提升与降落提供动力，并通过减速电机减小电磁铁的惯性力。减速电机11通过电机座19固定于顶板上带动其前端卷轴10及卷轴上的套筒8来控制钢丝绳对电磁铁的提升与下降。

冲击系统：冲击系统包括定位斗笠7、延时触碰换相开关及计数器9、电磁铁5、落球4、传动装置2。传动装置2下方与混凝土试块1接触。传动装置2是“CECS13-2009纤维混凝土试验方法”中介绍的方法中传动球的改进结构。传动装置2由直径为160mm的圆饼形状，圆饼的厚度为20mm,其侧表面足够光滑，其下表面为半球体，半球体的直径为63mm。冲击装置2上表面的边缘10mm处向圆饼中心处有一定角度的倾角，且到其中心区域倾角逐渐过渡到水平。其详细结构见附图2。

电磁铁5位于吊绳6下方，其下方为大圆、小圆及其公切线组成的轮廓边缘旋转切除而成。当电磁铁5下降时其下部曲面与落球4接触，并使落球4向定电磁铁的中心移动，直至电磁铁下部曲面与落球球面重合。电磁铁5上升时，其顶部的锥面与上方定位斗笠7的锥面重合。定位斗笠7的锥面顶端、传动装置半球面的顶点在同一竖直轴线内。

定位斗笠7通过螺栓固定于立柱上，并且可以通过调整螺栓定位的高度来确定冲击高度。定位斗笠上方为缓冲触碰开关及接触式计数器9，用于减缓电磁铁在上升过程中的惯性力，同时记录电磁铁的冲击次数。

混凝土定位快速除渣系统包括：混凝土试块定位板14与凸耳3。混凝土试块定位板14通过螺栓固定在立柱13上，定位板14可以沿立柱13方向上下移动，并且可以由螺栓固定。定位板14上设置有四块凸耳3，凸耳3结构的上部厚度比结构的下部厚度要大。其厚度增加部分的下表面与传动装置2接触。其作用是用于固定传动装置2，并使荷载有效的传递到混凝土试件的中心部位。

综合控制系统包括：支撑板18和控制器17。控制器17通过支撑板18固定于立柱13上。其作用主要是接收缓冲触碰开关及接触式计数器9的接触信息并记录电磁铁的冲击次数；控制减速电机11在上升与下降过程的加速与减速，缓和电磁铁5的惯性力对定位斗笠7的冲击；收集电磁铁5的上升与下降的高度信息控制电磁铁的通电与放电；通过冲击高度、冲击次数及落球质量计算混凝土试件1所承受的冲击能量。

自动升降系统、冲击系统、混凝土定位快速除渣系统固定于架体结构之上；升降系统位于顶板12上部，通过吊绳6穿过定位斗笠7连接到冲击系统的电磁铁5。混凝土定位快速出渣系统通过其定位板14固定于立柱13上。其凸耳3卡住冲击系统的传动装置2。综合控制系统包括固定于另一侧的立柱13上，通过电线连接升降系统的减速电机11、冲击系统的延时触碰换相开关及计数器9及电磁铁5并对其进行综合协调控制。

本实用新型的具体操作步骤如下：

1）将试验机的底板15锚固在刚性的基础上，并保证底板15水平。

2）调节定位斗笠的高度，确定冲击高度，并通过螺栓将其固定。

3）提升定位板14，将混凝土试块1及传动装置2放入定位板14上凸耳3所围成的区域内。下放定位板14保证传动装置2与四块凸耳3接触并用螺栓固定定位板14。

4）将落球4放于传动装置2上，接通电源，减速电机的卷轴开始转动，从而带动钢丝绳使电磁铁5开始下降。在下降过程中，钢丝绳穿过定位斗笠7，从而保证了电磁铁5的垂直度。

5）电磁铁5在下降过程中与传动装置2上的落球4接触，使落球4向传动装置中间移动。随着电磁铁5的下降，落球4的球面逐渐与电磁铁5的内凹面重合。

6）当电磁铁5下降到最大高度时，电磁铁5开始通电。电磁铁5带动落球4一起提升，在靠近定位斗笠时减速开始减速，并与缓冲触碰换相开关及计数器9接触，直到电磁铁5的锥形顶面与定位斗笠7的锥面重合。从而也确定了落球4的中心与试块的中心在同一竖直轴线上。

7）电磁铁5断电，冲击球自由下落，冲击位于试件1上面的传动装置2。传动装置将荷载传递到混凝土试块上，从而完成对试件1的一次冲击循环。

8）每完成一次冲击，实验员观察一次试件1的表面，并记录第一条裂缝出现时的冲击次数，此冲击次数即为初列冲击次数。

9）继续冲击，记录试块1与的凸耳3有3个面接触时的冲击次数。此冲击次数即为破坏冲击次数。

10）提升混凝土定位板14清除试块废渣。装入另一试块。

11）式样初裂时消耗的冲击能量W1以及从初裂至式样破坏所消耗的冲击能量W2按下是进行计算

W=mgh×N

m为落球的的重量，4.5kg；g为重力系数，取9.81N/kg；h为落距，450mm；N为对应冲击次数。

步骤6）中电磁铁5的顶部为45度锥形。与定位斗笠7有相同的锥度，从而确保了电磁铁5在提高到最高高度时能够与定位斗笠7重合。定位斗笠7的锥顶与混凝土试块中心及传动装置2的半球的顶点在同一竖直轴线内。电磁铁5下降时电磁铁5下方的内凹曲面与落球4接触，使落球4向传动装置的中心移动。电磁铁5不断下降，直到与小圆切除曲面紧密接触。然后提升电磁铁5，当电磁铁5与磁铁5的定位斗笠7重合时接触定位斗笠上的缓冲触碰开关及计数器9。使电磁铁断电，释放落球4，同时电机反向旋转下降并记录落球次数。

Claims (7)

1.一种用于混凝土的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：包括架体和分别固定在架体上的自动升降系统、冲击系统、混凝土定位快速除渣系统和综合控制系统，自动升降系统与冲击系统连接，冲击系统与混凝土定位快速除渣系统连接，综合控制系统分别与自动升降系统、冲击系统连接。

2.根据权利要求1所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述架体包括底板、设置在底板上的立柱和设置在立柱上方的顶板。

3.根据权利要求1所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述自动升降系统包括减速电机、电机座、电机卷轴、卷轴筒及吊绳，减速电机通过电机座固定于顶板上，带动其前端卷轴及卷轴上的套筒，吊绳一端与卷轴连接，另一端穿过冲击系统的定位斗笠，与冲击系统的电磁铁连接，为电磁铁的升、降提供动力，并通过减速电机减小电磁铁的惯性力。

4.根据权利要求1所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述冲击系统包括定位斗笠、延时触碰换相开关及计数器、电磁铁、落球和传动装置，定位斗笠通过螺栓固定于立柱上，并通过调整螺栓定位的高度来确定冲击高度，定位斗笠上方为缓冲触碰开关及接触式计数器，落球设置在传动装置上方，传动装置下方与混凝土试块接触，电磁铁位于吊绳下方，其下方为大圆、小圆及其公切线组成的轮廓边缘旋转切除而成，定位斗笠的锥面顶端、传动装置半球面的顶点在同一竖直轴线内。

5.根据权利要求4所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述传动装置为直径为160mm的圆饼状，圆饼厚度为20mm，其侧面光滑，下表面为半球体，半球体的直径为63mm，在传动装置上表面的边缘10mm处向圆饼中心处有一定角度的倾角，且到其中心区域倾角逐渐过渡到水平。

6.根据权利要求1所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述混凝土定位快速除渣系统包括混凝土试块定位板和凸耳，混凝土试块定位板通过螺栓固定在立柱上，定位板可以沿立柱方向上下移动，定位板上设置有四块凸耳，凸耳结构的上部厚度比结构的下部厚度要大，其厚度增加部分的下表面与传动装置接触。

7.根据权利要求1所述的电磁式自动冲击试验仪，其特征在于：所述综合控制系统包括支撑板和控制器，控制器通过支撑板固定于立杆上。