CN214894591U - 一种切向加速弹性碰撞模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种切向加速弹性碰撞模拟装置，包括：主体机架、动力装置、碰撞装置、调速装置、测试装置；所述主体机架固定在地面基础上，采用优质结构钢钢管焊接而成；所述动力装置安装在所述主体机架的上顶面，所述动力装置的中间支撑所述碰撞装置的摆轴I，所述调速装置给所述碰撞装置的轮胎加速，所述测试装置固定在地面基础上，位于所述主体机架的正下方，轮胎冲击试样时，所述测试装置采集冲击载荷；本实用新型采用机械控制方式，实现瞬时碰撞载荷的获取，调速装置通过无级变速调节实现不同高度轮胎的实时加速，实现实验室环境下的真实模拟。

Description

一种切向加速弹性碰撞模拟装置

技术领域

本发明涉及在冲击碰撞模拟装置领域，特别是涉及一种切向加速弹性碰撞模拟装置。

背景技术

目前大多数冲击试验机，单自由度，不能实现转动冲击试验。在进行冲击试验时，只能将测试样品倾斜一定的角度，用这种冲击试验计算的冲击时间不是瞬时的，具有一定的时间误差；本发明提供一种一种切向加速弹性碰撞模拟装置采用机械控制方式，实现瞬时碰撞载荷的获取，调速装置实现不同高度轮胎的实时加速，实现实验室环境下的真实模拟。

发明内容

本发明的目的是提供一种切向加速弹性碰撞模拟装置，实现瞬时碰撞载荷的获取，调速装置实现不同高度轮胎的实时加速，实现实验室环境下的真实模拟。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置，包括：主体机架、动力装置、碰撞装置、调速装置、测试装置；所述主体机架固定在地面基础上，采用优质结构钢钢管焊接而成；所述动力装置安装在所述主体机架的上顶面，所述动力装置的中间支撑所述碰撞装置的摆轴I，所述调速装置给所述碰撞装置的轮胎加速，所述测试装置固定在地面基础上，位于所述主体机架的正下方，轮胎冲击试样时，所述测试装置采集冲击载荷；所述碰撞装置包括：摆轴I，摆轴II，轮胎，瞬时控制盘，阻尼器；所述摆轴I与所述摆轴II铰接，通过所述瞬时控制盘控制角度，所述阻尼器两端固定在所述摆轴I和摆轴II上；所述瞬时控制盘包括：扇形盘、剪切销，扇形盘的转动中心固定在摆轴II的上端，剪切销卡在摆轴I的销孔与扇形盘的销孔内，使所述摆轴I和摆轴II间的角度在举摆和落摆过程中保持不变；所述调速装置包括：万向车体、升降装置、升降平台、驱动电机，滚珠花键轴，花键连接轴，直线导轨，带座轴承，花键连接轴，摩擦驱动轮，自锁装置，通过万向车体实现所述调速装置的位置及高度调节。

进一步的，所述万向车体框架内部安装所述升降装置，所述升降装置的顶端安装所述升降平台，所述驱动电机固定在所述升降平台上，所述升降装置采用四级剪刀叉结构，通错侧向油缸驱动，实现不同高度调节；所述驱动电机通过电机座固定，输出轴通过联轴器与所述滚珠花键轴连接，通过紧定螺栓进行轴向定位，所述滚珠花键轴与所述花键连接轴配合连接，所述花键连接轴通过紧定螺钉与所述带座轴承配合，通过紧定螺钉进行轴向定位，所述带座轴承与所述直线导轨的滑块通过螺栓连接，所述直线导轨的导轨和驱动装置固定在所述升降平台上，通过驱动装置驱动所述带座轴承轴向位移，所述摩擦驱动轮通过螺栓、平键与所述花键连接轴顶端连接固定，所述摩擦驱动轮与所述碰撞装置的轮胎垂直切向接触。

进一步的，所述摩擦驱动轮为硬性橡胶材质，与所述碰撞装置的轮胎为弧面接触，减小竖直方向接触面积，避免线速度差异带来的滑动摩擦，且随着所述摩擦驱动轮上升，与所述碰撞装置的轮胎接触半径减小从而使轮胎的转速随之变大，形成一种切向变速驱动结构。

进一步的，所述自锁装置包括：支撑座，伺服电机，基座，棘轮轴，连杆II，连杆I，橡胶辊，棘轮，棘爪；所述支撑座由两块长方形钢板焊接而成，通过螺栓固定安装在所述主体机架的框架底部，所述伺服电机采用卧式电机，通过螺栓安装在所述基座上，所述基座与所述支撑座水平放置的钢板底端通过螺栓相连接，所述伺服电机的输出轴与联轴器通过平键连接将动力传输给所述棘轮；所述棘爪通过所述棘轮轴安装在所述支撑座侧边，所述棘轮的外缘加工一通孔固定连接一销轴，通过销轴与所述连杆I的一端铰接，所述连杆I的另一端外侧固定连接所述橡胶辊，所述橡胶辊的轴线与所述万向轮的轴线平行，所述连杆I的另一端内侧与所述连杆II一端铰接，所述连杆II的另一端与所述支撑座铰接；所述支撑座、连杆II、连杆I与棘轮连接组成曲柄摇杆机构，所述伺服电机驱动所述棘轮转动，当所述棘轮半径与所述连杆I共线时，控制所述伺服电机停机，此时所述橡胶辊与万向车体的的万向轮紧密贴合，实现摩擦制动自锁，此时当所述棘轮半径与所述连杆I共线处于死点位置，系统的传动角为零，所述棘爪防止所述棘轮反转，实现万向车体的制动自锁。

附图说明

图1：本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的整体结构图；

图2：本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的碰撞装置结构图；

图3：本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的升降部分结构图；

图4：本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的调速装置部分结构图；

图5：本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的自锁装置结构图；

图中：1-主体机架，2-动力装置，3-碰撞装置，4-调速装置，5-测试装置， 31-摆轴I，32-摆轴II，33-轮胎，34-瞬时控制盘，35-阻尼器，40-万向车体，41- 升降装置，42-升降平台，43-驱动电机，44-滚珠花键轴，45-直线导轨，46-带座轴承，47-花键连接轴，48-摩擦驱动轮，49-自锁装置，51-支撑座，52-伺服电机， 53-基座，54-棘轮轴，55-连杆II，56-连杆I，57-橡胶辊，58-棘轮，59-棘爪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1、2、3、4、5所示，本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置，包括：主体机架1、动力装置2、碰撞装置3、调速装置4、测试装置5；所述主体机架 1固定在地面基础上，采用优质结构钢钢管焊接而成；所述动力装置2安装在所述主体机架1的上顶面，所述动力装置2的中间支撑所述碰撞装置3的摆轴I31，所述调速装置4给所述碰撞装置3的轮胎33加速，所述测试装置5固定在地面基础上，位于所述主体机架1的正下方，轮胎33冲击试样时，所述测试装置5 采集冲击载荷；所述碰撞装置3包括：摆轴I31，摆轴II32，轮胎33，瞬时控制盘34，阻尼器35；所述摆轴I31与所述摆轴II32铰接，通过所述瞬时控制盘34 控制角度，所述阻尼器35两端固定在所述摆轴I31和摆轴II32上；所述瞬时控制盘34包括：扇形盘、剪切销，扇形盘的转动中心固定在摆轴II32的上端，剪切销卡在摆轴I31的销孔与扇形盘的销孔内，使所述摆轴I31和摆轴II32间的角度在举摆和落摆过程中保持不变；所述调速装置4包括：万向车体40、升降装置41、升降平台42、驱动电机43，滚珠花键轴44，直线导轨45，带座轴承46，花键连接轴47，摩擦驱动轮48，自锁装置49，通过万向车体40实现所述调速装置4的位置及高度调节。

如图1、2、3、4、5所示，本发明一种切向加速弹性碰撞模拟装置的工作方法具体步骤如下：控制好摆轴I31和摆轴II32的角度后，所述动力装置2带动所述碰撞装置3的升高；所述万向车体40驱动所述升降平台42到指定的位置，所述自锁装置49包括：支撑座51，伺服电机52，基座53，棘轮轴54，连杆II55，连杆I56，橡胶辊57，棘轮58，棘爪59；所述支撑座51、连杆II55、连杆I56 与棘轮58连接组成曲柄摇杆机构，所述伺服电机52驱动所述棘轮58转动，当所述棘轮58半径与所述连杆I56共线时，控制所述伺服电机停机，此时所述橡胶辊57与万向车体40的的万向轮紧密贴合，实现摩擦制动自锁，此时当所述棘轮58半径与所述连杆I56共线处于死点位置，系统的传动角为零，所述棘爪59 防止所述棘轮58反转，实现万向车体40的制动自锁，所述自锁装置49启动，防止所述万向车体40移动，所述升降装置41带动所述驱动电机43，滚珠花键轴44，直线导轨45，带座轴承46，花键连接轴47，摩擦驱动轮48升高，此时驱动电机43启动，所述驱动电机43通过联轴器将动力传输到所述滚珠花键轴 44，所述直线导轨45在驱动力下带动所述带座轴承46和所述花键连接轴47通过滚珠花键实现轴向移动，改变所述摩擦驱动轮48与所述轮胎33的接触位置，从而改变所述轮胎33的角速度实现无级变速加速，加速完成后关闭所述驱动电机43；启动所述直线导轨45的伺服电机反转，在驱动力下带动所述带座轴承46 和所述花键连接轴47通过滚珠花键实现轴向回位，将所述花键连接轴45回拉，将所述摩擦驱动轮48与所述轮胎33自动分离，所述所述碰撞装置3自由下落，带速的所述轮胎33冲击试样，所述测试装置5采集冲击载荷。

本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种切向加速弹性碰撞模拟装置，其特征在于，包括：主体机架(1)、动力装置(2)、碰撞装置(3)、调速装置(4)、测试装置(5)；所述主体机架(1)固定在地面基础上，采用优质结构钢钢管焊接而成；所述动力装置(2)安装在所述主体机架(1)的上顶面，所述动力装置(2)的中间支撑所述碰撞装置(3)的摆轴I(31)，所述调速装置(4)给所述碰撞装置(3)的轮胎(33)加速，所述测试装置(5)固定在地面基础上，位于所述主体机架(1)的正下方，轮胎(33)冲击试样时，所述测试装置(5)采集冲击载荷；所述碰撞装置(3)包括：摆轴I(31)，摆轴II(32)，轮胎(33)，瞬时控制盘(34)，阻尼器(35)；所述摆轴I(31)与所述摆轴II(32)铰接，通过所述瞬时控制盘(34)控制角度，所述阻尼器(35)两端固定在所述摆轴I(31)和摆轴II(32)上；所述瞬时控制盘(34)包括：扇形盘、剪切销，扇形盘的转动中心固定在摆轴II(32)的上端，剪切销卡在摆轴I(31)的销孔与扇形盘的销孔内，使所述摆轴I(31)和摆轴II(32)间的角度在举摆和落摆过程中保持不变；所述调速装置(4)包括：万向车体(40)、升降装置(41)、升降平台(42)、驱动电机(43)，滚珠花键轴(44)，直线导轨(45)，带座轴承(46)，花键连接轴(47)，摩擦驱动轮(48)，自锁装置(49)，通过万向车体(40)实现所述调速装置(4)的位置及高度调节。

2.如权利要求1所述的一种切向加速弹性碰撞模拟装置，其特征在于，所述万向车体(40)框架内部安装所述升降装置(41)，所述万向车体(40)底部设置有四个万向轮，所述升降装置(41)的顶端安装所述升降平台(42)，所述驱动电机(43)固定在所述升降平台(42)上，所述升降装置(41)采用四级剪刀叉结构，通错侧向油缸驱动，实现不同高度调节；所述驱动电机(43)通过电机座固定，输出轴通过联轴器与所述滚珠花键轴(44)连接，通过紧定螺栓进行轴向定位，所述滚珠花键轴(44)与所述花键连接轴(47)配合连接，所述花键连接轴(47)通过紧定螺钉与所述带座轴承(46)配合，通过紧定螺钉进行轴向定位，所述带座轴承(46)与所述直线导轨(45)的滑块通过螺栓连接，所述直线导轨(45)的导轨和驱动装置固定在所述升降平台(42)上，通过驱动装置驱动所述带座轴承(46)轴向位移，所述摩擦驱动轮(48)通过螺栓、平键与所述花键连接轴(47)顶端连接固定，所述摩擦驱动轮(48)与所述碰撞装置(3) 的轮胎垂直切向接触。

3.如权利要求2所述一种切向加速弹性碰撞模拟装置，其特征在于：所述摩擦驱动轮(48)为硬性橡胶材质，与所述碰撞装置(3)的轮胎为弧面接触，减小竖直方向接触面积，避免线速度差异带来的滑动摩擦，且随着所述摩擦驱动轮(48)上升，与所述碰撞装置(3)的轮胎接触半径减小从而使轮胎的转速随之变大，形成一种切向变速驱动结构。

4.如权利要求2所述的一种切向加速弹性碰撞模拟装置，其特征在于，所述自锁装置(49)包括：支撑座(51)，伺服电机(52)，基座(53)，棘轮轴(54)，连杆II(55)，连杆I(56)，橡胶辊(57)，棘轮(58)，棘爪(59)；所述支撑座(51)由两块长方形钢板焊接而成，通过螺栓固定安装在所述主体机架(1)的框架底部，所述伺服电机(52)采用卧式电机，通过螺栓安装在所述基座(53)上，所述基座(53)与所述支撑座(51)水平放置的钢板底端通过螺栓相连接，所述伺服电机(52)的输出轴与联轴器通过平键连接将动力传输给所述棘轮(58)；所述棘爪(59)通过所述棘轮轴(54)安装在所述支撑座(51)侧边，所述棘轮(58)的外缘加工一通孔固定连接一销轴，通过销轴与所述连杆I(56)的一端铰接，所述连杆I(56)的另一端外侧固定连接所述橡胶辊(57)，所述橡胶辊(57)的轴线与所述万向轮的轴线平行，所述连杆I(56)的另一端内侧与所述连杆II(55)一端铰接，所述连杆II(55)的另一端与所述支撑座(51)铰接；所述支撑座(51)、连杆II(55)、连杆I(56)与棘轮(58)连接组成曲柄摇杆机构，所述伺服电机(52)驱动所述棘轮(58)转动，当所述棘轮(58)半径与所述连杆I(56)共线时，控制所述伺服电机停机，此时所述橡胶辊(57)与万向车体(40)的万向轮紧密贴合，实现摩擦制动自锁，此时当所述棘轮(58)半径与所述连杆I(56)共线处于死点位置，系统的传动角为零，所述棘爪(59)防止所述棘轮(58)反转，实现万向车体(40)的制动自锁。

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