[發明專利]一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統

有效

• 申請號: 201811292175.9
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109211706B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 董祥偉;李增亮;杜明超;孫召成;馮龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統，其特征在于：包括顆粒彈射系統與高速成像系統，所述顆粒彈射系統包括實驗臺基座、釋放機構、第一擋板、彈簧安置板、第二擋板、彈簧、滑塊、顆粒托架、限位塊、靶體、靶體固定板、矩形墊片、靶體螺栓、支架、支架螺釘、防護板螺釘、防護板、把手、鎖緊螺釘、轉動桿，所述實驗臺基座上設置有一個用于安裝釋放機構的滑槽且滑槽為T形結構，所述釋放機構可在滑槽內滑動，所述彈簧安置板的下端固定安裝在實驗臺基座上，所述彈簧下端與彈簧安置板上端相連，彈簧上端與滑塊下端相連，所述第一擋板、第二擋板均固定安裝在實驗臺基座上且對稱設置于滑塊的兩側，所述第一擋板上設置有一個用于釋放機構釋放桿穿過的擋板定位孔，所述第一擋板與第二擋板相對內側分別設置有一個與其固定連接的限位塊且兩個限位塊對稱設置，所述滑塊設有滑塊定位孔的一個側面與第一擋板的內側面貼合，設有滑塊定位孔的另一個側面與第二擋板的內側面貼合，所述滑塊可在限位塊下方、第一擋板與第二擋板之間上下運動，所述顆粒托架活動安裝在滑塊上端正中央設置的弧形凹槽內，確保發射的微小顆粒能夠沖擊到靶體上，所述顆粒托架可在弧形凹槽內轉動，所述滑塊的兩個相對側面上分別設置有一個用于向下移動滑塊的把手，所述鎖緊螺釘安裝在第二通孔內，通過與第二通孔間的螺旋傳動鎖緊顆粒托架，所述轉動桿穿過第一通孔與轉動桿安裝孔過盈配合并與第一通孔間隙配合，通過旋轉轉動桿實現顆粒托架在弧形凹槽內轉動，所述顆粒托架用于放置實驗用的微小顆粒，其中，實驗用微小顆粒為等厚度的正方形硬質角型顆粒，所述顆粒托架的上端切口形狀可根據微小顆粒的形狀進行調整，所述靶體設置于滑塊上方且通過矩形墊片與靶體螺栓固定安裝在靶體固定板下端，所述靶體固定板通過支架螺釘安裝在支架上，所述支架固定安裝在實驗臺基座上，所述防護板通過三個防護板螺釘安裝在支架上，用于防止微小顆粒向高速攝像機方向飛出時傷到實驗人員或高速攝像機，所述高速成像系統包括高速攝像機、相機支架以及光源，所述高速攝像機放置于相機支架上，所述光源設置于不影響實驗觀察的位置，所述高速攝像機選用型號為HX-7s的日本NAC高速攝像機，最高幀速30萬/秒，用于捕捉微小顆粒的運動軌跡，

所述滑塊包括滑塊本體、滑塊定位孔、弧形凹槽、第一通孔、第二通孔，所述滑塊本體的一個側面上設置有一個滑塊定位孔，所述滑塊定位孔為圓柱形通孔，其直徑與釋放桿的直徑相等，所述弧形凹槽設置于滑塊本體上表面正中央，所述第一通孔與第二通孔均開設在滑塊本體上端且同軸線，所述第一通孔為光孔，第二通孔為螺紋孔，所述弧形凹槽由下方半圓形凹槽與上方矩形凹槽構成，

所述顆粒托架包括托架本體、轉動桿安裝孔、V型槽，所述托架本體圓心處設置有轉動桿安裝孔，所述轉動桿安裝孔為盲孔，所述托架本體的側面包括圓柱面與切平面，在切平面中心位置設置有V型槽，所述V型槽的端面形狀為等腰直角三角形，所述托架本體的外圓柱面直徑與弧形凹槽的內圓柱面直徑相等。

2.根據權利要求1所述的一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統，其特征在于：所述滑塊的材料選用7075航空鋁合金，所述實驗臺基座的材料選用耐腐蝕性能優越的316L不銹鋼板；所述限位塊的材料選用硬質橡膠；所述防護板的材料選用有機玻璃鋼板；所述第一擋板、第二擋板的材料均選用耐腐蝕性能優越的316L不銹鋼板；所述靶體的材料選用AA3003鋁合金；所述微小顆粒選用W18Cr4V高速鋼。

3.根據權利要求1所述的一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統，其特征在于：所述釋放機構包括滑板、支撐板、釋放桿，所述支撐板固定連接在滑板上端，所述釋放桿固定連接在支撐板上，所述滑板的結構尺寸與滑槽的結構尺寸相適應，所述釋放桿為實心光桿，其直徑與擋板定位孔的直徑相等且其軸線與擋板定位孔的軸線重合。

4.根據權利要求1所述的一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統，其特征在于：所述靶體固定板包括矩形板、跑道形直槽、矩形板安裝孔，所述矩形板的中間位置設置有跑道形直槽，所述矩形板的兩個相對側面上對稱設置有一個矩形板安裝孔，所述矩形板安裝孔為螺紋孔且為盲孔，通過所述靶體螺栓將靶體與靶體固定板固定在一起，便于裝卸靶體以及更換不同材料的靶體。

5.根據權利要求1所述的一種壓簧式微小顆粒沖擊實驗系統，其特征在于：所述支架設有兩個且對稱安裝在靶體固定板兩側，包括支板、防護板安裝孔、第一安裝孔、第二安裝孔，所述支板為L形結構，其上端用于安裝靶體固定板與防護板，下端與實驗臺基座焊接在一起，所述支板上端設置有三個用于安裝防護板的防護板安裝孔以及用于安裝在靶體固定板的第一安裝孔或第二安裝孔，所述第一安裝孔與第二安裝孔的結構尺寸相同且均為螺紋孔，所述支架設置有兩個安裝孔使得靶體具有兩個工作位置。