一種自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械沖擊試驗(yàn)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊試驗(yàn)臺(tái)用于實(shí)驗(yàn)室模擬軍民用產(chǎn)品在實(shí)際使用中承受沖擊破壞的能力，例如運(yùn)輸裝卸、炮彈襲擊，以此來評(píng)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力，并通過沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。由此，正確評(píng)定產(chǎn)品的抗沖擊能力，可有效地提高產(chǎn)品使用的可靠性。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的沖擊試驗(yàn)臺(tái)主要有自由落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)、擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)兩大類，其中自由落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)原理簡(jiǎn)單，在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，試件與沖擊頭剛性連接，重力使沖擊頭順著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)自由下落并撞擊沖擊體，使沖擊頭以及試樣產(chǎn)生脈沖半正弦加速度波形。
[0004]但是現(xiàn)有技術(shù)中的沖擊試驗(yàn)臺(tái)存在如下的技術(shù)缺點(diǎn):(1)每當(dāng)完成一次沖擊試驗(yàn)后，進(jìn)行下一次沖擊試驗(yàn)前，需要將沖擊頭和沖擊體進(jìn)行分離，并手動(dòng)將沖擊頭提升至掛鉤處，耗費(fèi)人力；(2)改變沖擊加速度是通過掛鉤上的指針?biāo)赶虻母叨瘸咦x數(shù)來確定的，而指針的讀數(shù)需要肉眼或借助其它輔助設(shè)備人工調(diào)整，精度差、易出錯(cuò)；(3)并且需要手動(dòng)脫開掛鉤與沖擊頭，使沖擊頭自由下落，完成沖擊試驗(yàn)，需要人工完成。
[0005]由于上述人工操作的精度和可靠性的缺點(diǎn)，亟待提出一種改進(jìn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，其中專利文獻(xiàn)(CN102865988A)公開了一種沖擊試驗(yàn)機(jī)及其進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的方法，其中通過升降機(jī)構(gòu)來自動(dòng)調(diào)節(jié)撞擊頭的跌落高度，但是其主要解決了如何使去計(jì)算出沖擊頭被調(diào)節(jié)的高度，但是上述技術(shù)沒有涉及實(shí)現(xiàn)過程，即使計(jì)算出了調(diào)整的高度，但是采用何種裝置實(shí)現(xiàn)該高度的精確提升，由此完成沖擊試驗(yàn)是進(jìn)一步需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，其目的在于針對(duì)傳統(tǒng)的落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，通過增加設(shè)置沖擊控制裝置，能夠自動(dòng)地進(jìn)行落體沖擊試驗(yàn)，也可以根據(jù)需要繼續(xù)采用手動(dòng)式的高度提升方式，由此能夠顯著地提高試驗(yàn)的靈活性，并且提高了沖擊試驗(yàn)的效率、精度高并且可靠性高，重復(fù)性好。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，該試驗(yàn)臺(tái)包括沖擊裝置、沖擊控制裝置以及中心控制系統(tǒng)；其中沖擊裝置包括傳統(tǒng)的手提落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，用于完成沖擊測(cè)試對(duì)象的沖擊試驗(yàn)；沖擊控制裝置與所述沖擊裝置相連，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊試驗(yàn)的自動(dòng)控制，中心控制系統(tǒng)包括PC機(jī)和人機(jī)交互界面，其用于接收用戶設(shè)定的沖擊試驗(yàn)參數(shù)，并且控制所述沖擊控制裝置對(duì)所述沖擊裝置操作由此完成沖擊試驗(yàn)。
[0008]進(jìn)一步地，所述沖擊控制裝置包括步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電控脫扣器，所述電控脫扣器起沖擊控制裝置與所述沖擊裝置之間控制的開關(guān)作用，當(dāng)所述電控脫扣器處于咬合狀態(tài)時(shí)，所述步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述沖擊裝置的沖擊頭的自動(dòng)化提升；當(dāng)所述電控脫扣器處于斷開狀態(tài)時(shí)，所述沖擊裝置的沖擊頭自由落體下落，完成沖擊試驗(yàn)。
[0009]進(jìn)一步地，所述步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、離合器、儲(chǔ)繩器、細(xì)繩以及定滑輪，所述離合器的主動(dòng)盤與所述步進(jìn)電機(jī)主軸連接，所述離合器的從動(dòng)盤與所述電控脫扣器連接，其另外一端接儲(chǔ)繩器，纏繞于其上的細(xì)繩通過所述定滑輪后與所述落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)上的沖擊頭連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述電控脫扣器包括有杠桿機(jī)構(gòu)，其另外一端連接有可復(fù)位式推拉電磁鐵，另外一端連接步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的離合器，可通過中心控制系統(tǒng)的控制來操作杠桿機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器斷開和咬合的操作。
[0011]進(jìn)一步地，所述中心控制系統(tǒng)向所述步進(jìn)電機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖，使所述離合器咬合，并在所述步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度，所述儲(chǔ)繩器旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)繩，由此完成沖擊頭的自動(dòng)化提升。
[0012]另外本發(fā)明還提出了一種基于上述的自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行沖擊試驗(yàn)的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0013]S1:所述中心控制系統(tǒng)接收操作者輸入的沖擊試驗(yàn)的預(yù)定參數(shù)，預(yù)定參數(shù)包括加速度數(shù)值、材料的屬性以及試驗(yàn)的次數(shù)；
[0014]S2:計(jì)算出沖擊頭自由落體掉落的高度；
[0015]S3:所述中心控制系統(tǒng)發(fā)出開關(guān)信號(hào)控制所述電控脫扣器的可復(fù)位式推拉電磁鐵動(dòng)作，并且推動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)使所述離合器吸合；
[0016]S4:所述中心控制系統(tǒng)對(duì)所述步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，所述步進(jìn)電機(jī)在該控制信號(hào)的作用下旋轉(zhuǎn)一定的角度，由此帶動(dòng)所述儲(chǔ)繩器旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)繩器的收繩，由此將所述沖擊頭提升至所述步驟S2計(jì)算的高度；
[0017]S5:所述中心控制系統(tǒng)控制所述離合器斷開，所述沖擊頭從預(yù)設(shè)的高度自由落體跌落，由此完成一次沖擊試驗(yàn)；
[0018]S6:所述中心控制系統(tǒng)繼續(xù)控制所述離合器吸合，由此完成下一次的沖擊頭的提升，由此循環(huán)，直至步驟Si中所有設(shè)定的沖擊試驗(yàn)完成結(jié)束
[0019]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明提出了一種精確的沖擊控制裝置，能夠取得下列有益效果；
[0020](I)提出了一種步進(jìn)電機(jī)與電控脫扣器綜合控制的方式，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)高，步距角小，由此可以實(shí)現(xiàn)提升高度的精確調(diào)節(jié)控制；
[0021](2)事先將不同高度尺對(duì)應(yīng)的沖擊加速度數(shù)值保存為文件，在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的過程中，中心控制系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶輸入的沖擊加速度自動(dòng)插值查表，計(jì)算出沖擊頭應(yīng)該提升的高度，提高了沖擊試驗(yàn)的效率；
[0022](3)本發(fā)明能夠?qū)υ嚇舆M(jìn)行自動(dòng)反復(fù)地進(jìn)行機(jī)械沖擊試驗(yàn)，無需人工干預(yù)，提高了沖擊試驗(yàn)的精確度和可靠性；
[0023](4)本發(fā)明是針對(duì)傳統(tǒng)式的落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行的改進(jìn)，通過增設(shè)沖擊控制裝置來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高度控制，并且只是改變沖擊頭提升方式，可以簡(jiǎn)單地在自動(dòng)和手動(dòng)方式操作之間變換，提高了試驗(yàn)的靈活性。
【附圖說明】
[0024]圖1是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)的整體模塊示意圖；
[0025]圖2是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)的沖擊控制裝置的整體模塊示意圖；
[0026]圖3是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)的步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)的電控脫扣器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)的沖擊試驗(yàn)方法的步驟示意圖。
[0029]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0030]1-沖擊裝置2-沖擊控制裝置3-中心控制系統(tǒng)21-步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22-電控脫扣器211-步進(jìn)電機(jī)212-離合器213-儲(chǔ)繩器214-細(xì)繩215-定滑輪221-杠桿機(jī)構(gòu)222-可復(fù)位式推拉電磁鐵
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0032]本實(shí)施例中涉及的全自動(dòng)落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)的總體裝置包括沖擊裝置1、沖擊控制裝置2以及中心控制系統(tǒng)3，其中沖擊裝置I包括傳統(tǒng)式的落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，即【背景技術(shù)】中提到的需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整高度的落體式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)，需要在其基礎(chǔ)上涉及自動(dòng)化的沖擊試驗(yàn)部分。
[0033]其中沖擊控制裝置2主要包括步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21和電控脫扣器22，其中電控脫扣器22起開關(guān)的作用，能夠控制沖擊裝置I中的沖頭的提升和降落，電控脫扣器22包括有杠桿機(jī)構(gòu)221，杠桿機(jī)構(gòu)221的另外一端連接有可復(fù)位式推拉電磁鐵222，另外一端連接步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21中的離合器212，可通過中心控制系統(tǒng)3的控制來操作杠桿機(jī)