[實用新型]數字化疲勞沖擊試驗儀器

有效

• 申請號: 201721806220.9
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN208109372U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 梁森;鄭長升;袁麗華
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01N3/303;G01N3/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本實用新型公開了一種數字化疲勞沖擊試驗儀器，包括導軌、導軌支撐架、試件夾具、沖擊錘頭、遮光板、加速度傳感器、力傳感器、光電傳感器、氣缸控制閥、氣缸、電磁鐵、行程開關和計算機。當沖擊錘頭從高處沿直線導軌下降沖擊實驗試件時，數據采集卡記錄沖擊過程的實驗數據，在氣缸和電磁鐵作用下，沖擊錘頭能升起到設定位置準備下一次沖擊。該儀器不但能完成沖擊次數可控、沖擊過程傳感器數據可采集，還能獲得每次沖擊過程中的沖擊接觸力、沖擊能量、沖擊時間、加速度、位移、速度所涉及到物理量之間的變化關系，實現疲勞沖擊過程的自動化、連續化和全數字化，對材料抗沖擊過程精確模擬、設計和破壞機理探索具有非常重要的意義。

技術領域

本實用新型屬于振動與沖擊領域，具體涉及一種數字化疲勞沖擊試驗儀器。

背景技術

在實際生活中會經常碰到一些沖擊現象，如天上的鳥群與飛行器，地上高速運行的車輛與障礙物，水面上的輪船與暗礁等等。大部分設備或零部件在受到沖擊后會有不同的表現，有的造成重大安全事故，損失慘重；有的則傷及皮毛，損失輕微。出現這樣結果的原因除了與沖擊碰撞的具體環境有關外，就與設備或零部件的設計結構有關，如何設計零部件的結構讓設備或零部件沖擊后的損失降低到最低呢？在建立相關的設計理論與設計方法之前，工程技術人員必須做大量的試驗，探索沖擊損傷的破壞機理，研究沖擊力學性能隨幾何參數的變化規律。目前經典的沖擊試驗儀器包括落錘沖擊試驗儀器、擺錘沖擊試驗儀器和氣壓彈射式沖擊試驗機，前兩者都是利用高處的沖擊錘頭具有一定的勢能，讓其自由落下或繞轉軸落下，將高處的勢能轉化為沖擊錘的動能，對工件實施沖擊。而氣壓彈射式沖擊試驗機主要依靠氣壓機構提供的機械能轉化為動能來實現沖擊的，這些儀器的共同特點是只能粗略地獲得單次沖擊過程的實驗數據，如要真實精確地了解沖擊過程，建立相關抗沖擊的設計理論與設計方法，研究結構的損傷機理，就必須要有一種更能精準描述疲勞沖擊過程的實驗儀器。

實用新型內容

為了解決上述問題，本申請設計了數字化疲勞沖擊試驗儀，并使整個沖擊過程數據采集實現自動化、連續化，沖擊過程描述數字化，而且考慮了空氣摩擦等因素對沖擊錘頭的阻礙作用。當沖擊錘頭從高處沿直線導軌向下沖擊試驗試件時，沖擊錘頭能在電磁鐵、行程開關、帶磁性開關的氣缸、可編程序控制器(PLC)、數據采集卡和計算機的共同作用下，實現沖擊次數可控、沖擊過程傳感器數據可采集，并能獲得沖擊過程中每次沖擊接觸力、沖擊能量、時間、位移、速度、加速度和沖擊慣性力所涉及到物理量之間的變化關系，實現疲勞沖擊過程的全數字化描述。

為了實現上述功能目標，本實用新型采用的技術方案如下：

數字化疲勞沖擊試驗儀器，包括豎直設置的導軌，在所述的導軌上設有沿其上下移動的沖擊錘頭，在所述的沖擊錘頭的上方設有用于實現沖擊錘頭自動上下運動的驅動裝置，在沖擊錘頭的下方設有用于夾緊實驗試件的固定夾緊裝置；在沖擊錘頭上下運動的路徑上設有數據采集開始開關和兩個光電傳感器，在所述的沖擊錘頭上設有加速度傳感器和力傳感器；所述的加速度傳感器、力傳感器、光電傳感器與數據采集卡相連，所述的數據采集卡采集的數據發送給數據處理裝置，所述的驅動裝置由控制系統控制，所述的控制系統能夠完成試件的沖擊次數可控，并通過各個傳感器實時獲取每次沖擊過程的物理參數，對試件實現全自動、多次連續沖擊，完成疲勞沖擊過程的全數字化描述。

進一步的，所述驅動裝置包括帶磁性開關的氣缸，所述氣缸的活塞桿底部設有用于吸附沖擊錘頭的電磁鐵，靠該氣缸桿伸縮帶動電磁鐵和沖擊錘頭往復上下沿著直線導軌運動；電磁鐵把沖擊錘頭提升到設定高度，氣缸活塞觸發上位磁性開關發訊(裝在氣缸的上部)，電磁鐵斷電釋放沖擊錘頭。

進一步的，所述磁性開關包括上位磁性開關和下位磁性開關，所述的上位磁性開關和下位磁性開關被觸發后，氣缸控制閥換向；