金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，包括支撑架、摆锤组件、置物台、传感器组件和防二次冲击组件。该实验平台包含的防二次冲击组件，在摆锤第一次摆动冲击待测物体后，防二次冲击组件中的动摩擦盘吸住静摩擦盘，通过限制转动轴转动从而控制摆锤的摆动，防止实验过程中的二次冲击，传感器组件可实时采集数据从而提高实验的精确性。本发明更换摆锤方便，结构简单，精度高，系统工作平稳可靠。
【专利说明】金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料性能测试领域，具体涉及一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台。
【背景技术】
[0002]为更好地掌握材料相关的力学性能，人们设计了各种测试材料力学性能的试验机。目前被广泛使用的测试金属材料刚性冲击的力学性能试验机，主要有落锤冲击试验机和摆锤式冲击试验机。摆锤冲击试验机是用于测定金属材料在动负荷下抵抗冲击的性能，从而判断材料在动负荷作用下的质量状况的检测仪。摆锤冲击试验机根据控制方式的不同分为手动摆锤冲击试验机、半自动摆锤冲击试验机和全自动摆锤冲击试验机。
[0003]传统金属摆锤冲击试验机在对金属材料表面力学性能进行冲击实验时，摆锤摆动时会因为惯性再次摆动，对待测物体产生二次冲击，影响测量结果的准确性。现有的实验装置虽然解决了摆锤二次冲击的问题，但是结果较为复杂，出现问题概率较大。且传统金属摆锤冲击试验机一般采用挂摆结构，导致冲击实验过程中系统工作不平稳。另外传统金属摆锤冲击试验机，存在摆锤不易更换的缺点，难以调节改变冲击实验参数。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，具有防二次冲击组件，当摆锤第一次摆动后，防二次冲击组件中的动摩擦盘吸住静摩擦盘，通过限制转动轴转动从而控制摆锤的摆动，从而防止实验过程中的二次冲击，传感器组件可实时采集数据从而提高实验的准确性。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0006]一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，包括:支撑架，所述的支撑架上设置有支撑板和设置于所述支撑板上的轴承组件，所述的轴承组件上设置有转动轴；摆锤组件，包括垂直地固定于所述的转动轴上的摆杆、可拆卸地设置于所述的摆杆下端的摆锤和置于摆锤一端的冲头；置物台，所述的置物台上设置有一个置物腔，用于放置待测物体；传感器组件，包括压力传感器与光电编码器，所述的压力传感器设置于所述的冲头上，所述的光电编码器设置于所述的转动轴上；防二次冲击组件，设置于所述的摆杆与轴承组件之间，所述的防二次冲击组件包括中间设有第一通孔的挡板、固定于所述的挡板上的套筒、动摩擦盘、电磁铁和静摩擦盘，所述的挡板固定于所述的支撑架上，所述的套筒沿轴向上设有第二通孔、第一安装孔和第二安装孔，所述的第二通孔设置于所述套筒的中间，所述的动摩擦盘沿轴向上设有第三通孔和滑动杆，所述的第三通孔设置于所述的动摩擦盘的中间，所述的转动轴穿过所述的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述的第一安装孔内设置有弹簧，所述的滑动杆与所述的第一安装孔滑动配合，所述的滑动杆的端部与所述的弹簧的一端相连接，所述的电磁铁设置于所述的第二安装孔内，所述的静摩擦盘固定于所述的转动轴上、置于所述的摆杆与动摩擦盘之间。[0007]作为上述方案的优�。龅陌诟说纳隙松柚糜邢喽晕恢每煞⑸谋涞钠胶饪椤�
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[0016]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0017]1、本发明提供的一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，具有防二次冲击组件，当摆锤第一次摆动后，防二次冲击组件中的动摩擦盘吸住静摩擦盘，通过限制转动轴转动从而控制摆锤的摆动，从而防止实验过程中的二次冲击，传感器组件可实时采集数据从而提高实验的准确性。
[0018]2、摆杆上端设置平衡块，在摆杆的角度与摆锤的重量一定时，可通过改变平衡块的重量及相对位置来改变摆锤的冲击力。
[0019]3、通过平衡块与摆杆螺纹配合来改变平衡块的相对位置。
[0020]4、套筒中的第一安装孔为阶梯孔，所述的滑动杆的一端设有凸块，通过凸块与第一安装孔的大径孔相配合，使滑动杆不会从第一安装孔中滑落。
[0021]5、置物腔为开口腔，方便放入待测物体。
[0022]6、置物台上设有定位孔，通过定位件与定位孔的配合将待测物体固定在置物腔中。
[0023]7、转动轴上设有轴肩挡块，摆杆与转动轴通过楔形键相配合，可以同时从轴上与径上两个方向上限制摆杆的移动。
[0024]8、静摩擦盘的两侧设有固定块，通过设置于固定块上的螺钉将静摩擦盘固定于转动轴上，防止静摩擦盘在轴上与径上在转动轴上移动。
[0025]9、还包括底座，将置物台设置于底座上，防止实验时摆锤或摆杆碰到底面影响实验结果。
[0026]10、轴承组件包括轴承座与轴承，通过将转动轴设置于轴承上，使转动轴转动自如。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1 (a)为本发明提供的一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台的主视方向的结构示意图；
[0029]图1 (b)为图1 (a)的左视图；
[0030]图2为图1 (a)的A-A方向的剖视图；
[0031]图3为图2中P处局部放大图；
[0032]图4为动摩擦盘与套筒的连接关系示意图；
[0033]图5为置物台的一个剖视图。
[0034]其中，1、支撑架；2、支撑板；3、轴承组件；301、轴承座；302、轴承；4、转动轴；401、轴肩挡块；5、摆杆；501、楔形键；6、摆锤；7、冲头；8、平衡块；9、置物台；901、定位件；10、压力传感器；11、光电编码器；12、挡板；13、套筒；14、动摩擦盘；15、电磁铁；16、静摩擦盘；1601、固定块；1602、螺钉；17、滑动杆；18、凸块；19、弹簧；20、底座；21、待测物体。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]如图1-5所示，本发明提供一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，包括:
[0037](I)支撑架1，所述的支撑架I上设置有支撑板2和设置于所述支撑板上的轴承组件3，所述的轴承组件包括轴承座301与轴承302，所述的轴承座301设置于所述的支撑板2上，所述的轴承302设置于所述的轴承座301上，所述的轴承302上设置有转动轴4 ；
[0038](2)摆锤组件，包括垂直地固定于所述的转动轴4中点位置的摆杆5、可拆卸地设置于所述的摆杆5下端的摆锤6和置于摆锤6 —端的冲头7，所述的摆锤可螺接于所述的摆杆上，所述的摆杆5为同轴的阶梯圆柱体，所述的摆杆5的小径圆柱体外侧设有外螺纹，所述的摆杆5上端的小径圆柱体上设置有平衡块8，所述的平衡块8内设有与所述的外螺纹相配合的内螺纹，所述的外螺纹的长度大于所述的平衡重的高度；
[0039](3)置物台9，所述的置物台9上设置有一个置物腔，用于放置待测物体21，所述的置物腔为一侧开口的腔体，所述的置物腔的开口朝向所述的冲头7，实际使用中置物腔的深度略小于待测物体的厚度尺寸，所述的置物台9上设有通向所述的置物腔的定位孔，所述的定位孔内设有相应的定位件901，所述的定位件为螺栓，所述的定位孔为螺孔；
[0040](4)传感器组件，包括压力传感器10与光电编码器11，所述的压力传感器10设置于所述的冲头7上，所述的光电编码器11设置于所述的转动轴4上；
[0041](5)防二次冲击组件，设置于所述的摆杆5与轴承组件3之间，所述的防二次冲击组件包括中间设有第一通孔的挡板12、固定于所述的挡板上的套筒13、动摩擦盘14、电磁铁15和静摩擦盘16，所述的挡板12固定于所述的支撑架I上，所述的套筒13沿轴向上设有第二通孔、第一安装孔和第二安装孔，所述的第二通孔设置于所述套筒13的中间，所述的第一安装孔为阶梯孔，所述的动摩擦盘14沿轴向上设有第三通孔和滑动杆17，所述的第三通孔设置于所述的动摩擦盘14的中间，所述的滑动杆的一端设有凸块18，所述的凸块18置于所述的第一安装孔的大径孔中，所述的滑动杆17与所述的第一安装孔的小径孔滑动配合，所述的转动轴4穿过所述的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述的第一安装孔的大径孔内设置有弹簧19，所述的滑动杆17与所述的第一安装孔滑动配合，所述的滑动杆17的端部与所述的弹簧19的一端相连接，所述的电磁铁15设置于所述的第二安装孔内，所述的静摩擦盘16固定于所述的转动轴4上、置于所述的摆杆5与动摩擦盘14之间；
[0042](6)底座20，所述的置物台9设置于所述的底座20上。
[0043]本发明提供的一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，具有防二次冲击组件，当摆锤6第一次摆动后，防二次冲击组件中的动摩擦盘14吸住静摩擦盘16，通过限制转动轴4转动从而控制摆锤6的摆动，从而减少测量误差，提高实验的准确性；摆杆5上端设置平衡块8，在摆杆5的角度与摆锤6的重量一定时，可通过改变平衡块8的重量及相对位置来改变摆锤6的冲击力；通过摆锤6与摆杆5螺纹配合来改变摆锤6的相对位置；套筒13中的第一安装孔为阶梯孔，所述的滑动杆17的一端设有凸块18，通过凸块18与第一安装孔的大径孔相配合，使滑动杆17不会从第一安装孔中滑落；置物腔为开口腔，方便放入待测物体21 ;置物台9上设有定位孔，通过定位件与定位孔的配合将待测物体21固定在置物腔中；将置物台9设置于底座20上，防止实验时摆锤6或摆杆7碰到底面影响实验结果O
[0044]本发明提供的一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台的工作原理为:首先将待测物体21放置在置物台9的置物腔中，通过螺栓穿过螺孔将待测物体21固定，然后根据实验需要选用重量适宜的平衡块8，并将平衡块8移到适当的位置上，此时电磁铁15吸住动摩擦盘14，接着拉动摆锤6 —定角度，此时转动轴4上的光电编码器11测得摆锤6的角度，然后使摆杆5做圆周运动，此时摆锤6与冲头7做圆周运动，到一定位置时冲头7撞击待测物体21，撞击时由冲头7上的压力传感器10测得撞击力，当摆杆5回弹后，静摩擦盘16随转动轴4 一起摆动，然后电磁铁15放开动摩擦盘14，弹簧19释放推动动摩擦盘14压住静摩擦盘16，从而防止转动轴4转动，从而控制摆杆5的余摆。
[0045]优选地，如图2所示，所述的转动轴4上设有轴肩挡块401，所述的轴肩挡块401的一侧与转动轴4相贴，所述的摆杆5上设有径向贯穿的第一键槽，所述的转动轴4相应的位置上设有与所述的第一键槽相对应的第二键槽，所述的摆杆与所述的转动轴通过楔形键501相配合进行固定。转动轴4上设有轴肩挡块401，摆杆5与转动轴4通过楔形键501相配合，可以同时从轴上与径上两个方向上限制摆杆5的移动。
[0046]作为另一种优选的实施例，如图3所示，所述的静摩擦盘16的两侧对称地设置有固定块1601，所述的静摩擦盘16和固定块1601穿过所述的转动轴4，通过设置于所述的固定块1601上的螺钉1602将所述的静摩擦盘16固定于所述的转动轴4上。静摩擦盘16的两侧设有固定块1601，通过设置于固定块上的螺钉1602将静摩擦盘16固定于转动轴上，防止静摩擦盘16在轴上与径上在转动轴4上移动。
[0047]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但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以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，包括支撑架，所述的支撑架上设置有支撑板和设置于所述支撑板上的轴承组件，所述的轴承组件上设置有转动轴； 摆锤组件，包括垂直地固定于所述的转动轴上的摆杆、可拆卸地设置于所述的摆杆下端的摆锤和置于摆锤一端的冲头； 置物台，所述的置物台上设置有一个置物腔，用于放置待测物体； 传感器组件，包括压力传感器与光电编码器，所述的压力传感器设置于所述的冲头上，所述的光电编码器设置于所述的转动轴上； 防二次冲击组件，设置于所述的摆杆与轴承组件之间，所述的防二次冲击组件包括中间设有第一通孔的挡板、固定于所述的挡板上的套筒、动摩擦盘、电磁铁和静摩擦盘，所述的挡板固定于所述的支撑架上，所述的套筒沿轴向上设有第二通孔、第一安装孔和第二安装孔，所述的第二通孔设置于所述套筒的中间，所述的动摩擦盘沿轴向上设有第三通孔和滑动杆，所述的第三通孔设置于所述的动摩擦盘的中间，所述的转动轴穿过所述的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述的第一安装孔内设置有弹簧，所述的滑动杆与所述的第一安装孔滑动配合，所述的滑动杆的端部与所述的弹簧的一端相连接，所述的电磁铁设置于所述的第二安装孔内，所述的静摩擦盘固定于所述的转动轴上、置于所述的摆杆与动摩擦盘之间。
2.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的摆杆的上端设置有相对位置可发生改变的平衡块。
3.根据权利要求2 所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的摆杆为同轴的阶梯圆柱体，所述的摆杆的小径圆柱体外侧设有外螺纹，所述的平衡块内设有与所述的外螺纹相配合的内螺纹，所述的外螺纹的长度大于所述的平衡重的高度。
4.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的第一安装孔为阶梯孔，所述的滑动杆的一端设有凸块，所述的凸块置于所述的第一安装孔的大径孔中，所述的滑动杆与所述的第一安装孔的小径孔滑动配合。
5.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的置物腔为一侧开口的腔体，所述的置物腔的开口朝向所述的冲头。
6.根据权利要求5所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的置物台上设有通向所述的置物腔的定位孔，所述的定位孔内设有相应的定位件。
7.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的转动轴上设有轴肩挡块，所述的轴肩挡块的一侧与转动轴相贴，所述的摆杆上设有径向贯穿的第一键槽，所述的转动轴相应的位置上设有与所述的第一键槽相对应的第二键槽，所述的摆杆与所述的转动轴通过楔形键相配合进行固定。
8.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的静摩擦盘的两侧对称地设置有固定块，所述的静摩擦盘和固定块穿过所述的转动轴，通过设置于所述的固定块上的螺钉将所述的静摩擦盘固定于所述的转动轴上。
9.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，还包括底座，所述的置物台设置于所述的底座上。
10.根据权利要求1所述的金属材料表面力学性能测试摆锤冲击实验平台，其特征在于，所述的轴承组件包括轴承座与轴承，所述的轴承座设置于所述的支撑板上，所述的轴承设置于所述的轴承座上，所述的转动轴设置于所述的轴承上。
【文档编号】G01N3/02GK103969135SQ201410148515
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】许仁波, 杨攀, 段晶晶, 涂福泉, 陈新元, 傅连东, 孟奇龙 申请人:武汉科技大学
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