[發(fā)明專利]一種撞錘系統(tǒng)及沖擊試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110628874.1
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113340554B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王步;吳星;閆寶琪
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01N3/303;G01N3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開了一種撞錘系統(tǒng)及沖擊試驗方法，所述系統(tǒng)包括提升裝置、固定裝置和撞錘，所述提升裝置用于吊起撞錘，所述固定裝置包括方向修正筒，初始狀態(tài)下，撞錘位于方向修正筒內(nèi)；所述撞錘上安裝有用于測量撞錘偏移方向和角度的陀螺儀，所述方向修正筒用于根據(jù)撞錘偏移方向和角度修正撞錘的角度。本發(fā)明的陀螺儀用于測量撞錘的偏轉(zhuǎn)方向和角度，根據(jù)撞錘實時的偏轉(zhuǎn)角度和方向，對相應的電磁鐵施加電源，以修正撞錘下落瞬間的偏移帶來的誤差；由電磁鐵控制鐵質(zhì)撞錘下落方向和位移，故實驗在撞錘下落瞬間的偏移帶來的誤差有所減少。本發(fā)明方案合理，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，能充分發(fā)揮了陀螺儀的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沖擊試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種撞錘系統(tǒng)及沖擊試驗方法。

背景技術(shù)

落重試驗，是一種沖擊試驗方法。指的是撞錘從不同高度落到試樣上，求取落下高度或撞錘質(zhì)量與試樣破壞率的關(guān)系。傳統(tǒng)的撞錘沖擊試驗裝置通過卷揚機將鐵質(zhì)撞錘拉到指定高度進行自由落體運動，測量出撞錘在下落過程中落在混凝土試塊上瞬時的力。長期以來導致沖擊試驗結(jié)果離散性大甚至失效的一個重要原因是：撞錘在脫鉤過程中會與連接的掛鉤產(chǎn)生摩擦，發(fā)生了傾斜，從而無法保證錘頭的沖擊作用垂直作用于預設(shè)的撞擊面，不可避免地產(chǎn)生非預計的切向破壞和切向作用力，為了將切向破壞和切向作用力的產(chǎn)生的偏差控制在允許范圍內(nèi)，最終會大幅度增加沖擊試驗的重復次數(shù)和試驗成本。

此外，撞錘在拉到指定高度后，會搖擺不定，為了確保撞錘是垂直下落的，等待撞錘靜止會浪費大量時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種撞錘系統(tǒng)及沖擊試驗方法，以解決撞錘在下落過程中會發(fā)生微小轉(zhuǎn)動和位移的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明所述一種撞錘系統(tǒng)，包括提升裝置、固定裝置和撞錘，所述提升裝置用于吊起撞錘，所述固定裝置包括方向修正筒，初始狀態(tài)下，撞錘位于方向修正筒內(nèi)；所述撞錘上安裝有用于測量撞錘偏移方向和角度的陀螺儀，所述方向修正筒用于根據(jù)撞錘偏移方向和角度修正撞錘的角度。

進一步的，撞錘包括可拆卸連接的撞錘加重裝置和錘頭。

進一步的，陀螺儀設(shè)置在空腔中。

進一步的，提升裝置包括兩根支撐立柱、兩個卷揚機、兩個第一軸輪和兩個第二軸輪，所述兩根支撐立柱相對豎直設(shè)置，兩個支撐立柱上端分別安裝有安裝板和第一軸輪，安裝板上設(shè)置有兩個分別與兩個第一軸輪配合的第二軸輪，卷揚機上的鋼絞線依次纏繞在卷揚機、第一軸輪、第二軸輪，最后牽引撞錘。

進一步的，兩個第二軸輪之間相隔間距小于撞錘的直徑。

進一步的，方向修正筒由多個電磁鐵組成，所述多個電磁鐵依次沿周向排列成一個圓筒，每個電磁鐵均與電源連接，所述電源由控制裝置控制，所述控制裝置用于根據(jù)撞錘偏移方向和角度控制電源向哪個電磁鐵供電以及供電電流大小。

基于上述的撞錘系統(tǒng)的沖擊試驗方法，包括以下步驟：

步驟1、確定好混凝土試塊的位置，將混凝土試塊安裝在底座上，并固定；

步驟2、控制提升裝置，通將撞錘拉到指定高度；

步驟3、使撞錘自由落體，此時陀螺儀實時測量撞錘偏移方向和角度，并傳遞至控制裝置，通過控制裝置計算出撞錘偏移的方向和角度，并將偏移方向?qū)α⒚娴碾姶盆F通電，將偏移的鐵質(zhì)撞錘通過吸力拉回原定的下落路線，當錘偏移的方向和角度為0時，給電磁鐵斷電；

步驟4、撞錘落在混凝土試塊上，觀察混凝土試塊的破壞情況并記錄，完成一次沖擊試驗。

進一步的，步驟2中，通過方向修正筒將撞錘達到平衡狀態(tài)，所述方向修正筒由多個電磁鐵依次沿周向排列形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益的技術(shù)效果：