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一种组合式落锤体.pdf

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一种 组合式 落锤
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摘要
申请专利号:

CN201611124213.0

申请日:

2016.12.08

公开号:

CN106706450A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/303申请日:20161208|||公开
IPC分类号: G01N3/303; G01N3/02; G01M7/08 主分类号: G01N3/303
申请人: 武汉理工大学
发明人: ?#31169;? 朱凌; 张敏; 黄诗雯; 周初阳; 郭开岭
地址: 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 湖北武汉?#20848;?#19987;利代理有限公司 42102 代理人: 王守仁
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611124213.0

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.16|||2017.05.24

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种组合式落锤体,其设有自上而下布置的第二连接法兰(7)、压块紧固件(8)、配重块(5)、承物槽(3)、第一连接法兰(2)、冲头(1),与承物槽(3)侧部相连的直线轴承滑块(4),以及一根穿过压块紧固件(8)、配重块(5)后与承物槽(3)底部相连的螺杆(6)。本发明可通过调节配重块数量、改变冲头型号,实现不同重量、不同冲头形状的落锤体组合,可有效增加冲击能量并满足不同试验工况的要求;还可以保证自身在摩擦力较小的情况下沿着配套导轨垂直下落,以模拟自由落体运动。

权利要求书

1.一种组合式落锤体,其特征是设有自上而下布置的第二连接法兰(7)、压块紧固件
(8)、配重块(5)、承物槽(3)、第一连接法兰(2)、冲头(1),与承物槽(3)侧部相连的直线轴承
滑块(4),以及一根穿过压块紧固件(8)、配重块(5)后与承物槽(3)底部相连的螺杆(6)。
2.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的冲头(1),其通过第一连接
法兰(2)装在承物槽(3)底部上。
3.根据权利要求2所述的组合式落锤体,其特征在于所述的冲头(1),其采用圆形冲头
或三角形冲头。
4.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的第一连接法兰(2),开有用
于方便冲头(1)固定的槽口,和用于方便该法兰与承物槽(3)底部通过高强螺栓(9)连接的
?#37096;住?br />
5.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的承物槽(3),其上设有用于
方便螺纹连接螺杆(6)的开孔,和用于通过高强螺栓(9)连接第一连接法兰(2)的槽口。
6.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的直线轴承滑块(4)有两块,
其?#30452;?#36890;过高强螺栓(9)固定在承物槽(3)的两侧;该直线轴承滑块(4)设有与落锤试验机
的导轨相配合的半圆形凹面,且凹面上存在小滚珠以减小摩擦力力,使得落锤体模拟自由
落体运动。
7.根据权利要求6所述的组合式落锤体,其特征在于所述的直线轴承滑块(4),采用
SBR50SA轴承滑块。
8.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的配重块(5)是一种中间开有
?#37096;?#30340;长方体,此?#37096;字本堵源?#20110;螺杆(6)的?#26412;叮?#20197;方便配重块穿过螺杆(6)放进承物槽
(3)内。
9.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的螺杆(6),其顶部与第二连
接法兰(7)螺纹连接,其底部与承物槽(3)中轴线处螺纹连接,其中间贯穿配重块(5)和压块
紧固件(8),将整个落锤体连成一体。
10.根据权利要求1所述的组合式落锤体,其特征在于所述的第二连接法兰(7),其上面
设有与电磁铁接触的圆形平面;电磁铁通电后会紧紧吸住第二连接法兰,使用卷扬机通过
电磁铁将落锤体起吊到达指定位置后,将电磁铁电源切断,落锤体便会自?#19978;?#33853;,?#19981;?#35797;
件。

说明书

一种组合式落锤体

技术领域

本发明涉及一种落锤冲击装置,尤其涉及一种用于冲击的组合式落锤体。

背?#20985;?#26415;

落锤冲击试验机是用于测定管件、板材或它形式结构的抗外冲击性能,其工作原
理是将落锤体吊至指定高度后?#22836;牛?#33853;锤体自由落体并?#19981;?#35797;件,冲击能量主要取决于落
锤体重量和自由落体高度。但落锤冲击试验机支架的高度往往受空间限制,不能设计的太
高,而落锤体考虑到安装不能设计的太重,因此市面上落锤冲击试验机冲击能量多为
300KJ,而且冲头形式比较单一、拆卸麻烦。但是对于汽车、船舶和桥梁等研究领域,冲击试
验所需的冲击能量往往很大,试验工况也比较多样,对冲头的形状要求不一致,现有的落锤
体往往很难满足这些要求;同?#20445;?#24066;面上落锤冲击试验机的落锤在下落过程中摩擦力过大,
或不能保证垂体直线下落。

因此,有必要设计一种可以方便调节质量、装卸并更换冲头的落锤体,同时可保证
自身能够在摩擦力较小的前提下垂直下落以模拟自由落体运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:针对以上现有技术的缺陷或改进需求,提供一种
组合式落锤体,以有效增加冲击能量,满足不同试验工况的要求;同时减小落锤体与导轨间
的摩擦力,并保证其能够垂直下落。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:

本发明提供的组合式落锤体,其设有自上而下布置的第二连接法兰、压块紧固件、
配重块、承物槽、第一连接法兰、冲头,与承物槽侧部相连的直线轴承滑块,以及一根穿过压
块紧固件、配重块后与承物槽底部相连的螺杆。

所述的冲头,其通过第一连接法兰装在承物槽底部上。

所述的冲头,其采用圆形冲头或三角形冲头,或根据实际需要重新设计制造。

所述的第一连接法兰,开有用于方便冲头固定的槽口,和用于方便该法兰与承物
槽底部通过高强螺栓连接的?#37096;住?br />

所述的承物槽,其上设有用于方便螺纹连接螺杆的开孔,和用于通过高强螺栓连
接第一连接法兰的槽口。

所述的直线轴承滑块有两块,其?#30452;?#36890;过高强螺栓固定在承物槽的两侧;该直线
轴承滑块设有与落锤试验机的导轨相配合的半圆形凹面,且凹面上存在小滚珠以减小摩擦
力力,使得落锤体模拟自由落体运动。

所述的直线轴承滑块,采用SBR50SA轴承滑块。

所述的配重块是一种中间开有?#37096;?#30340;长方体,此?#37096;字本堵源?#20110;螺杆的?#26412;叮?#20197;
方便配重块穿过螺杆放进承物槽内。

所述的螺杆,其顶部与第二连接法兰螺纹连接,其底部与承物槽中轴线处螺纹连
接,其中间贯穿配重块和压块紧固件,将整个落锤体连成一体。

所述的第二连接法兰,其上面设有与电磁铁接触的圆形平面;电磁铁通电后会紧
紧吸住第二连接法兰,使用卷扬机通过电磁铁将落锤体起吊到达指定位置后,将电磁铁电
源切断,落锤体便会自?#19978;?#33853;,?#19981;?#35797;件。

本发明与现有技术相比有以下主要的优点:

1.可通过调节配重块数量、改变冲头型号,实现不同重量、不同冲头形状的落锤体
组合,可有效增加冲击能量并满足不同试验工况的要求;

2.可以保证自身在摩擦力较小的情况下沿着配套导轨垂直下落,以模拟自由落体
运动。

附图说明

图1是本发明组合式落锤体的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明立体图。

图4是图1中承物槽立体图。

图5-图8是图1中冲头的结构示意图。

图9为落高为1m时落锤体?#19981;?#21152;筋板的加速度曲线图。

其中:1.冲头,2.第一连接法兰,3.承物槽,4.直线轴承滑块,5.配重块,6.螺杆,7.
第二连接法兰,8.压块紧固件,9.高强螺栓。

具体实施方式

本发明提供的组合式落锤体,其主要由以下几个部分组成:配重块、承物槽、冲头、
SBR50SA直线轴承滑块、连接法兰和其他紧固件。整个落锤体以承物槽为依托,配重块可逐
个添加并自锁固定;整个锤体通法兰盘与电磁铁吸附牵引垂向起吊,并且通过相应直线轴
承导向运动。其中,两个直线轴承滑块?#30452;?#22266;定在承物槽两侧,半圆形凹面与落锤试验机的
导轨相配合;可拆卸式冲头通过连接法兰固定在承物槽下端,用于?#19981;?#35797;件;用于连接落锤
体和电磁铁的连接法兰与电磁铁接触,电磁铁通电后可以将整个落锤体吊起,断电后落锤
体可自?#19978;?#33853;。通过调节配重块数量、改变冲头型号,实现不同重量、不同冲头形状的落锤
体组合,可改变冲击能量以满足不同试验工况的要求。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步阐述,但不限定本发明。

本发明提供的组合式落锤体(简称落锤体),其结构如图1和图2所示,设有自上而
下布置的第二连接法兰7、压块紧固件8、配重块5、承物槽3、第一连接法兰2、冲头1,与承物
槽3侧部通过高强螺栓9相连的直线轴承滑块4,以及一根穿过压块紧固件8、配重块5后与承
物槽3底部相连的螺杆6。

所述冲头1通过第一连接法兰2装在承物槽3底部上。

所述冲头1型号可以根据实验所需要求进行改变,更换冲头1?#20445;?#21482;需要将落锤体
吊起后,拧松高强螺栓9,取下第一连接法兰2,更换冲头1后重新安装即可使用,简单方便。
如图5至图8所示,本实施例给出了几种结构的冲头1,其包括不同?#26412;?#30340;圆形冲头和三角形
冲头,在此基础上可以根据实际需要重新设计冲头1的形状。

所述的第一连接法兰2开有槽口与?#37096;祝?#20854;中:槽口方便冲头1固定,?#37096;?#26041;便该法
兰与承物槽3底部通过高强螺栓9连接,这样可以将冲头1通过第一连接法兰2固定在承物槽
3底部。

所述的承物槽3,其上有开孔与槽口,开孔方便螺纹连接螺杆6,槽口用于通过高强
螺栓9连接第一连接法兰2。

所述直线轴承滑块4有两块,均采用SBR50SA轴承滑块,其?#30452;?#36890;过高强螺栓9固定
在承物槽3的两侧。该直线轴承滑块4设有与落锤试验机的导轨相配合的半圆形凹面,且凹
面上存在小滚珠以减小摩擦力力,使得落锤体模拟自由落体运动。

所述配重块5是一种中间开有?#37096;?#30340;长方体,此?#37096;字本堵源?#20110;螺杆6的?#26412;丁?#35813;
配重块可穿过螺杆6放进承物槽3内。配重块5放置完毕后,将中间开孔的压块紧固件8旋进
承物槽3,压在配重块5上方,压块紧固件8由于螺纹连接无法上下运动,可以限制配重块5的
上下运动,确保落锤体在冲击后配重块5不会上下跳动,减少对数据准确性的影响。配重块5
的重量有5kg-30kg不等,根据需要进行增减。试验前,根据试验要求,通过增加或减少配重
块5的数量?#38180;?#21464;落锤体自重,当落锤体在高度上无法满足所需冲击能量?#20445;?#21487;以通过增加
或减少配重块5的数量来提高或者?#26723;?#20914;击能量。

所述的螺杆6,其顶部与第二连接法兰7螺纹连接,其底部与承物槽3中轴线处螺纹
连接,其中间贯穿配重块5和压块紧固件8,将整个落锤体连成一体。该螺杆的?#26412;?#20026;30mm,
或者依据实际情况而定。

所述的第二连接法兰7,用于连接落锤体和电磁铁。该第二连接法兰上面为圆形平
面,可以与电磁铁接触。电磁铁通电后会紧紧吸住第二连接法兰,通过卷扬机可以将整个落
锤体吊起,到达指定位置后,将电磁铁电源切断,落锤体便会自?#19978;?#33853;,?#19981;?#35797;件。

所述的压块紧固件8,是一种通过螺杆6螺纹压紧配重块5的紧固件。

整个落锤体以承物槽3为基础,通过连接法兰?#36879;?#24378;螺栓固定连接,其它部件可以
很方便地安装和拆卸。

图9中:时间t=0ms时为设备开始采集的时刻,0-50ms为实验人员收到指?#24452;?#30005;电
磁铁的反应时间,因此在0-50ms时加速度为0,之后加速度?#22025;?m/s2,虽仍小于重力加速
度,但已十分接近;在t=500ms时落锤与试件接触,加速度急速增大并减小至0,碰撞结束。

本发明组合式落锤体,可改变落锤体的质量与冲头形状;同?#20445;?#20026;减小摩擦并保证
落锤体竖直滑落,巧妙运用SBR50SA直线轴承滑块:两直线轴承滑块?#30452;?#22266;定在落锤体两
侧,滑块上的滚珠可实现滚动摩擦,减小摩擦力。

本发明提供的组合式落锤体,其工作过程如下:

实验前须按照实验所需的冲击能量,计算好相应的落锤体质量与高度来选择配重
块并决定落锤的初始高度:带孔配重块穿过Φ30螺杆叠放在承物槽内,用于调节落锤体质
量;配重块上面可加设压块紧固件,防止落锤冲击试件后配重块弹跳;Φ30螺杆顶部与连接
落锤体和电磁铁的连接法兰螺纹连接,底部与承物槽螺纹连接,将整个落锤体连成一体;连
接落锤体和电磁铁的连接法兰与电磁铁接触,电磁铁通电后可将整个落锤体吊起;同?#20445;?#25353;
照实验所需要求选择用以?#19981;?#35797;件的冲头形状,可拆卸式冲头通过连接法兰固定在承物槽
下端,连接法兰开有凹槽用于固定冲头,开有两排?#37096;?#26041;便与高强螺栓连接;安装完毕后,
使用卷扬机通过电磁铁将落锤体起吊至指定高度,其中,两个SBR50SA直线轴承滑块?#30452;?#22266;
定在配重块两侧,其外缘为半圆形凹面,与落锤试验机的导轨相配合,且凹面内的小滚珠可
有效减小摩擦力,使得落锤体可模拟自由落体运动。断电后落锤体可自?#19978;?#33853;?#19981;?#35797;件。

当落锤体在高度上无法满足所需冲击能量?#20445;?#21487;以通过增加或减少配重块数量来
增加或减小落锤体的质量,在落锤冲击试验机高度有限的情况下,有效地扩大了冲击能量
的范围;当现有冲头形状无法满足实验要求?#20445;?#21487;根据实际情况重新设计制造。综上所述,
落锤体增加了落锤试验机在冲击能量与冲头形状方面的适用性。

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