专利名称：一种低应力多碰试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及一种低应力多碰试验装置。
背景技术：
最早的静态试验机是机械式，英国早在1880年已生产了杠杆重锤式材料试验机，在1908年又生产了螺母、螺杆加载的万能试验机(电子万能试验机的雏形)，这些试验机可进行材料的拉伸、压缩、弯曲和扭转等试验。约在90年前，瑞士 Amsler公司开发了液压万能试验机，这种试验机较机械式操作简便、输出力大、结构简单、体积紧凑，能完成材料的各种静态力学性能试验。1850年，德国人A. Whler (沃勒)设计了第一台用于机车车轴的疲劳试验机(亦称A. Whler疲劳试验机)，用来进行全尺寸机车车轴的疲劳试验。在上个世纪50年代初，出现了高速响应的永磁式力矩马达，50年代后期又出现了以喷嘴挡板阀为先导级的电液伺服阀，使电液伺服系统成为当时响应最快，控制精度最高的伺服系统。电液伺服动态疲劳试验机，在此背景下随着电液伺服技术的发展而发展起来。主要原因是它既能进行动态的高低周疲劳试验、程序控制疲劳试验，也能进行静态的恒速率、恒应变、恒应力控制下的试验和各种常规的力学性能试验，还可进行断裂力学试验。如图I所示，图I为现有技术中的一种自制的碰撞试验装置，即试验机。该碰撞试验装置采用液压技术并能实现多次碰撞。该碰撞试验装置主要包括机架I、连接板3、两端分别与机架I及连接板3连接的弹簧2、一端与连接板3固定连接的活塞杆4、液压缸5、连接于活塞杆4另一端的重块6、设于重块6端部的冲头7、设置于冲头7下方冲撞区域的试件
8、夹持试件8的工作台夹具9、蓄能器10、插装阀11、12、14及电磁换向阀13。该碰撞试验装置还包括溢流阀16、变量泵17及手动换向阀15、18。该种结构的碰撞试验装置虽然满足了模拟多碰撞工况的要求，但是在实际试验中还是存在着不可逾越的缺点，比如原系统中液压油路控制部分设计不合理，有时存在液压回路频率响应不及时的情况，系统油温过高，液压油泄露严重，影响系统的可靠性；由于液压油本身的可压缩性，造成冲击力不稳定。这些缺点直接会影响试验的进程和结果。如图2所示，图2为油动锤结构试验机的工作原理示意图。该油动锤结构试验机是利用两个线圈的交变磁化，使锤头产生往复直线运动。但是该油动锤结构试验机是直接通过输入电流来控制冲击力和冲击频率，不能实现无级调控。如图3所示，图3为凸轮-弹簧机械式冲击机的工作原理示意图。该种机械式试验机包括大带轮18皮带19小带轮20凸轮21杠杆22机架23架子24长套筒25弹簧机构26上夹具27下夹具28。该种机械式试验机是利用凸轮21和弹簧机构26的能量转换方式来实现多次冲击碰撞运动。整个试验机的动力来源于一个驱动电机，该驱动电机带动飞轮将动力传给曲轴并带动大皮带轮18工作，最后大皮带轮18将动力通过皮带19传给小带轮20带动凸轮轴工作。皮带轮安装在压力机的曲轴上，由皮带轮带动附加装置上的凸轮轴转动，再通过凸轮轴与杠杆的作用，使弹簧被压缩，利用弹簧的压缩能量释放，使冲头对试件、实现冲击行为。冲击力的大小可由调节螺栓调节弹簧来实现。但是该种机械式试验机主要为了满足小能量多冲碰撞的需要，冲击力不稳定且应用范围较狭窄。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的低应力多碰试验装置，以克服上述缺陷。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种结构合理且冲击力稳定的低应力多碰试验装置。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种低应力多碰试验装置，其包括冲锤、与冲锤连接以调节冲锤冲击力大小的弹簧以及给冲锤提供动力的电磁铁，所述冲锤呈阶梯型，所述冲锤包括较宽的第一部分以及较窄的第二部分，所述第一部分的一侧开设有沟槽，所述低应力多碰试验装置还包括杠杆 及控制冲锤冲击频率的继电器，所述杠杆包括第一端部与第二端部，所述杠杆的第一端部设有吸附电磁铁的电磁铁衔铁，所述杠杆的第二端部位于冲锤的沟槽中。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述低应力多碰试验装置还包括滚轮以及将滚轮固定在杠杆的第二端部上的内螺钉，所述滚轮位于沟槽内。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述低应力多碰试验装置还包括固定所述冲锤且设于冲锤第一部分上的上套筒，所述上套筒与冲锤之间为间隙配合。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述低应力多碰试验装置还包括固定所述冲锤且设于冲锤第二部分上的下套筒，所述下套筒与冲锤之间为间隙配合。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述低应力多碰试验装置还包括安装于所述冲锤外围的保护箱，所述上、下套筒分别设于保护箱的上下两端。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述上、下套筒与保护箱之间为过盈配
口 o优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述保护箱上设有一个供杠杆插入的窗□。优选的，在上述低应力多碰试验装置中，所述低应力多碰试验装置还包括弹簧端盖，所述弹簧端盖与冲锤一起分别从两端固定弹簧。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(I)低应力多碰试验装置结构合理且冲击力稳定；(2)低应力多碰试验装置的冲击频率由继电器控制，可以实现无级调控；(3)低应力多碰试验装置的冲锤的行程由杠杆和下套筒控制，行程范围易于调控；(4)低应力多碰试验装置使用电能，比液压控制清洁。
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术中一种液压多冲碰撞试验装置的工作原理示意图；图2为现有技术中一种油动锤结构试验机的工作原理示意图；图3为现有技术中一种凸轮-弹簧机械式冲击机的工作原理示意图；图4为本实用新型低应力多碰试验装置中电磁铁处于断开状态的示意图；图5为本实用新型低应力多碰试验装置中电磁铁处于通电状态的示意图；图6为本实用新型低应力多碰试验装置中杠杆左右力臂的示意图；图7为本实用新型低应力多碰试验装置中冲锤的示意图； 图8为图7中冲锤另一角度的示意图；图9为本实用新型低应力多碰试验装置中电磁铁衔铁的不意图；图10为本实用新型低应力多碰试验装置中和电磁铁吸合部位的示意图；图11为本实用新型低应力多碰试验装置中滚轮的示意图；图12为本实用新型低应力多碰试验装置中螺钉的示意图；图13为本实用新型低应力多碰试验装置中滚轮螺钉的连接示意图；图14为本实用新型低应力多碰试验装置中保护箱的示意图；图15为本实用新型低应力多碰试验装置中上下套筒与冲锤配合的示意图；图16为本实用新型低应力多碰试验装置中弹簧端盖的示意图；图17为本实用新型低应力多碰试验装置中上下套筒安装在保护箱上的示意图；图18为本实用新型低应力多碰试验装置中结构示意图。其中1、机架；2、弹簧；3、连接板；4、活塞杆；5、液压缸；6、重块；7、冲头；8、试件；9、工作台夹具；10、蓄能器；11、12、14插装阀；13、电磁换向阀；15、18手动换向阀；16、溢流阀；17、变量泵；18、大带轮；19、皮带；20、小带轮；21、凸轮；22、杠杆；23、机架；24、架子；25、长套筒；26、弹簧机构；27、上夹具；28、下夹具；100、试件；29、冲锤；291、第一部分；292、第二部分；293、沟槽；30、弹簧31、电磁铁；32、杠杆；321、第一端部；322、第二端部；33、继电器；34、电磁铁衔铁；341、电磁吸合部位；35、滚轮；36、内螺钉；37、上套筒；38、下套筒；39、保护箱；391、窗口 40、弹簧端盖。
具体实施方式
本实用新型公开了一种结构合理且冲击力稳定的低应力多碰试验装置，该低应力多碰试验装置包括冲锤、与冲锤连接以调节冲锤冲击力大小的弹簧以及给冲锤提供动力的电磁铁。冲锤呈阶梯型，冲锤包括较宽的第一部分以及较窄的第二部分，第一部分的一侧开设有沟槽。低应力多碰试验装置还包括杠杆及控制冲锤冲击频率的继电器。杠杆包括第一端部与第二端部，杠杆的第一端部设有吸附电磁铁的电磁铁衔铁，所述杠杆的第二端部位于冲锤的沟槽中。该种结构的低应力多碰试验装置结构合理且冲击力稳定；采用电能提供动力，比液压控制清洁；采用继电器控制冲击频率，可以实现无级调控；采用杠杆控制冲锤行程，冲锤行程范围易于调控。进一步的，低应力多碰试验装置还包括滚轮以及将滚轮固定在杠杆的第二端部上的内螺钉，滚轮位于沟槽内。进一步的，低应力多碰试验装置还包括固定所述冲锤且设于冲锤第一部分上的上套筒，所述上套筒与冲锤之间为间隙配合。进一步的，低应力多碰试验装置还包括固定所述冲锤且设于冲锤第二部分上的下套筒，所述下套筒与冲锤之间为间隙配合。进一步的，低应力多碰试验装置还包括安装于冲锤外围的保护箱，上套筒与下套筒分别设于保护箱的上下两端。上套筒与下套筒与保护箱之间为过盈配合。保护箱上设有一个供杠杆插入的窗口。进一步的，低应力多碰试验装置还包括弹簧端盖，弹簧端盖与冲锤一起分别从两端固定弹黃。·下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图4、图5、图7、图8、图9、图10及图18所示，低应力多碰试验装置用以冲撞试件100。低应力多碰试验装置包括冲锤29、与冲锤29连接以调节冲锤29冲击力大小的弹簧30、给冲锤29提供动力的电磁铁31、杠杆32及控制冲锤29冲击频率的继电器33。冲锤29呈阶梯型，冲锤29包括位于上端且较宽的第一部分291以及位于下端且较窄的第二部分292，第一部分的一侧开设有沟槽293。当所需冲击力大于冲锤29的重力时，可通过弹簧30增加冲击力。杠杆32包括第一端部321与第二端部322，其中，杠杆32的第一端部321设有吸附电磁铁31的电磁铁衔铁34，杠杆32的第二端部322位于冲锤29的沟槽293中。电磁铁衔铁34设有电磁吸合部位341。该种结构的低应力多碰试验装置结构合理且冲击力稳定；采用电能提供动力，比液压控制清洁；采用继电器33控制冲击频率，可以实现无级调控；采用杠杆32控制冲锤29的行程，使得冲锤29的行程范围易于调控。如图11至图13所示，低应力多碰试验装置还包括滚轮35以及将滚轮35固定在杠杆32的第二端部322上的内螺钉36，滚轮36位于沟槽293内。通过设置滚轮35来替代杠杆32直接在沟槽293内滑动，在杠杆29运动而带动滚轮35将冲锤29升起时，可以减少对冲锤29的沟槽293处的磨损。如图15及图17所示，低应力多碰试验装置还包括固定冲锤29且设于冲锤29的第一部分291上的上套筒37及固定冲锤29且设于冲锤29的第二部分292上的下套筒38。上套筒37与冲锤29之间为间隙配合，下套筒38与冲锤29之间也为间隙配合。通过上套筒37及下套筒38来定位冲锤29，使得冲锤29定位稳定；并且，将下套筒38设置冲锤29较窄的第二部分292上，因为第二部分292是直接冲撞试件100，当试件100被多次冲撞后产生变形，试件100的厚度会变�。沟贸宕�29的冲撞位移量增加，在试件100达到要求变形尺寸时，若是冲锤29继续冲撞，会损害试件100的尺寸，此时，通过冲撞前调节下套筒38，在试件100达到要求变形尺寸时，冲锤29的阶梯部会抵到下套筒38，进而下套筒38可以适时的阻挡冲锤29继续冲撞试件100。由此可知，下套筒38可以起到调节冲锤29行程的作用。如图14所示，为了保护冲锤29与上套筒37及下套筒38之间的接触面，以隔绝空气中的灰尘，本实用新型的低应力多碰试验装置还包括安装于冲锤29外围的保护箱39，上套筒37及下套筒38分别设于保护箱39的上下两端。上套筒37及下套筒38与保护箱39之间为过盈配合。保护箱39上设有一个供杠杆32插入的窗口 391。本实用新型的实施例中，窗口 391为长方形，当然在其他实施方式中，可以采用其他形状，所有形状的窗口 391均在本实用新型的保护范围之内。如图16所示，低应力多碰试验装置还包括弹簧端盖40，弹簧端盖40与冲锤29 —起分别从两端固定弹簧30。如图6所示，杠杆左右力臂比为I :X，左端上升Imm则在杠杆的放大作用下重锤上升Xmm。所以，通过改变左右力臂值，可以达到控制冲锤29行程的目的。如图I及图2所示，继电器33处于断开状态时，杠杆32左端不受电磁力，杠杆32处于水平状态，重锤29和试件100接触。当给电磁铁31通电后，杠杆32在电磁力作用下逆时针转动，杠杆32左端下降，右端上升，杠杆32右端通过滚轮35带动重锤29上升，与试件100脱离接触。当电磁铁31断电后，电磁力消失，杠杆32右端在重锤29自身重力作用下下降，顺时针转动重新达到水平位置，重锤29也再次与试件100接触。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(I)低应力多碰试验装置结构合理且冲击力稳定；(2)低应力多碰试验装置的冲击频率由继电器33控制，可以实现无级调控；(3)低应力多碰试验装置的行程由杠杆32和下套筒38控制，行程范围易于调控；(4)低应力多碰试验装置使用电能，比液压控制清洁。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求1.一种低应力多碰试验装置，其包括冲锤、与冲锤连接以调节冲锤冲击力大小的弹簧以及给冲锤提供动力的电磁铁，其特征在于所述冲锤呈阶梯型，所述冲锤包括较宽的第一部分以及较窄的第二部分，所述第一部分的一侧开设有沟槽，所述低应力多碰试验装置还包括杠杆及控制冲锤冲击频率的继电器，所述杠杆包括第一端部与第二端部，所述杠杆的第一端部设有吸附电磁铁的电磁铁衔铁，所述杠杆的第二端部位于冲锤的沟槽中。
2.根据权利要求I所述的低应力多碰试验装置，其特征在于还包括滚轮以及将滚轮固定在杠杆的第二端部上的内螺钉，所述滚轮位于沟槽内。
3.根据权利要求I所述的低应力多碰试验装置，其特征在于还包括固定所述冲锤且设于冲锤第一部分上的上套筒，所述上套筒与冲锤之间为间隙配合。
4.根据权利要求3所述的低应力多碰试验装置，其特征在于还包括固定所述冲锤且设于冲锤第二部分上的下套筒，所述下套筒与冲锤之间为间隙配合。
5.根据权利要求4所述的低应力多碰试验装置，其特征在于还包括安装于所述冲锤外围的保护箱，所述上、下套筒分别设于保护箱的上下两端。
6.根据权利要求5所述的低应力多碰试验装置，其特征在于所述上、下套筒与保护箱之间为过盈配合。
7.根据权利要求5所述的低应力多碰试验装置，其特征在于所述保护箱上设有一个供杠杆插入的窗口。
8.根据权利要求I所述的低应力多碰试验装置，其特征在于还包括弹簧端盖，所述弹簧端盖与冲锤一起分别从两端固定弹簧。
专利摘要一种低应力多碰试验装置，其包括冲锤、与冲锤连接以调节冲锤冲击力大小的弹簧以及给冲锤提供动力的电磁铁，所述冲锤呈阶梯型，所述冲锤包括较宽的第一部分以及较窄的第二部分，所述第一部分的一侧开设有沟槽，所述低应力多碰试验装置还包括杠杆及控制冲锤冲击频率的继电器，所述杠杆包括第一端部与第二端部，所述杠杆的第一端部设有吸附电磁铁的电磁铁衔铁，所述杠杆的第二端部位于冲锤的沟槽中。本实用新型的低应力多碰试验装置结构合理且冲击力稳定；采用电能提供动力，比液压控制清洁；采用继电器控制冲击频率，可以实现无级调控；采用杠杆控制冲锤行程，冲锤行程范围易于调控。
文档编号G01N3/38GK202486005SQ20122012307
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者傅戈雁, 吴炯杰, 张辉, 李金涛 申请人:苏州大学
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