專利名稱:小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及力學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測設(shè)備,具體說是一種加速度沖擊碰撞試驗(yàn)臺。通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的方式來模擬測試件在汽車行駛過程中可能受到的沖擊,由此來評定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
背景技術(shù):
在我國,沖擊試驗(yàn)設(shè)備有許多類型及方式,但多數(shù)是通過振動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)耐沖擊性檢測的,檢測脈寬比較短,一般在10-29ms,只有極少數(shù)可在不同加速度下達(dá)到較長脈寬的沖擊碰撞設(shè)備,但都還沒有小型化。一般的大型沖擊碰撞試驗(yàn)臺通過橡皮繩彈射產(chǎn)品,可以在較短的距離內(nèi)達(dá)到較大的碰撞速度,但加速度控制比較困難;也有使用絞盤牽引試驗(yàn)件的,可以仔細(xì)調(diào)整碰撞速度,但需要準(zhǔn)備很長的加速軌道和試驗(yàn)場地;通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)沖擊達(dá)到測試加速度的設(shè)備,在振動(dòng)過程中部分能量損耗了,而且需要較大的實(shí)驗(yàn)場地和很大的試驗(yàn)臺架。目前一些汽車零件的耐沖擊性能檢測,要求脈寬較長,在60-100ms左右,僅有少數(shù)幾個(gè)國家級實(shí)驗(yàn)室的大型沖擊碰撞試驗(yàn)臺可以達(dá)到,且檢測過程復(fù)雜,需多人操作,檢測費(fèi)用和設(shè)備成本極高。同時(shí)對操作員的專業(yè)性要求比較強(qiáng),不能適合一般的實(shí)驗(yàn)室及在線檢測使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為滿足小型實(shí)驗(yàn)室檢測及生產(chǎn)在線檢測的需要,按照沖擊試驗(yàn)設(shè)備體積小型化,結(jié)構(gòu)簡單,加速度、沖擊脈寬調(diào)整操作方便的要求,提出一種新型的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,采取的技術(shù)方案是小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺包括電控系統(tǒng)、波形調(diào)整機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)、加速機(jī)構(gòu)、工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、沖擊分析系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置及檢測預(yù)警裝置,試驗(yàn)臺底座上設(shè)有滑臺和靜支座,滑臺置于底座上方的運(yùn)行軌道上,由加速度傳感器和測控軟件組成沖擊分析系統(tǒng),其特征在于所述加速機(jī)構(gòu)是由電機(jī)、皮帶輪通過氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒組件旋轉(zhuǎn), 由鋼絲繩拉動(dòng)滑臺運(yùn)動(dòng)的慣性加速器,所述氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)的離合器采用汽車用離合器。所述電控系統(tǒng)采用變頻器調(diào)整沖擊加速度,所述波形調(diào)整機(jī)構(gòu)由波形墊和皮筋組成,由變頻器和波形墊的同步調(diào)整構(gòu)成沖擊脈寬調(diào)整。在試驗(yàn)臺底座上設(shè)有漲緊機(jī)構(gòu),漲緊機(jī)構(gòu)由漲緊滑板、滾軸及調(diào)節(jié)螺栓組成,鋼絲繩嵌套在滾軸的嵌槽中。所述滑臺和靜支座分別是按汽車縮小比例的滑動(dòng)模型和靜止模型。電控系統(tǒng)設(shè)有由延時(shí)繼電器、電磁氣閥和檢測起始蜂鳴器組成的檢測預(yù)警裝置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)一、本試驗(yàn)臺是一種小型沖擊碰撞試驗(yàn)設(shè)備,體積較小,結(jié)構(gòu)簡單,總長僅約3米, 成本低,適合小型實(shí)驗(yàn)室檢測和生產(chǎn)在線檢測。[0013]二、沖擊加速度、沖擊脈寬調(diào)整簡單。使用基于Win2000/XP的應(yīng)用軟件,設(shè)備操作方便,只需1個(gè)普通操作員就可熟練操作、準(zhǔn)確測量。三、本試驗(yàn)臺采用汽車用離合器帶動(dòng)加速機(jī)構(gòu),有效模擬汽車行駛的動(dòng)態(tài)工況,使實(shí)驗(yàn)更接近實(shí)車狀況,并且在電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定后,離合器迅速脫開,所有旋轉(zhuǎn)件的慣性力矩均集中到滑臺上,能在短時(shí)間、短行程內(nèi)產(chǎn)生很大的動(dòng)能,使試件達(dá)到較大的沖擊加速度。由于離合器裝置和加速機(jī)構(gòu)同步共同作用,在運(yùn)動(dòng)過程中,所有能量均得到最大限度的使用, 沒有普通機(jī)械離合器的能量損失。采用汽車用離合器這一設(shè)計(jì)也避免了一般機(jī)械離合器需要在嚙合時(shí)才能帶動(dòng)滑臺運(yùn)動(dòng),使滑臺因?yàn)殡x合器嚙合而一直前沖而損傷設(shè)備的弊病,增加了使用的安全性。四、沖擊加速度值連續(xù)、大范圍可調(diào)?,F(xiàn)有的沖擊試驗(yàn)設(shè)備(如擺錘沖擊、落錘沖擊、振動(dòng)沖擊),沖擊加速度一般在IOOg以下,本實(shí)用新型采用變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)整沖擊加速度, 使加速度值連續(xù)、大范圍內(nèi)可調(diào),最大檢測加速度值可達(dá)200g,并且實(shí)時(shí)、自動(dòng)生成數(shù)據(jù)曲線(波形圖),自動(dòng)存儲每次檢測的數(shù)據(jù)。五、沖擊脈寬可調(diào)范圍大?,F(xiàn)有的沖擊試驗(yàn)設(shè)備,行程短的沖擊脈寬持續(xù)時(shí)間一般在119ms左右,脈寬達(dá)到60ms以上的沖擊試驗(yàn)設(shè)備行程需要幾十至上百米,實(shí)驗(yàn)場地達(dá)不到車載試驗(yàn)的要求。而本試驗(yàn)臺在短行程范圍內(nèi),可以根據(jù)檢測需要,采用驅(qū)動(dòng)頻率和波形墊同步調(diào)整的方式,得到不同的脈寬,可調(diào)范圍達(dá)到從lOms-lOOms。六、常規(guī)的沖擊碰撞設(shè)備,僅通過運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)件沖擊靜止的支撐壁做測試,本試驗(yàn)臺的滑臺和靜支座分別是按汽車縮小比例的滑動(dòng)模型和靜止模型,試驗(yàn)件則可分別固定在滑臺和靜支座上,分別真實(shí)模擬汽車主動(dòng)沖擊靜物和汽車被動(dòng)沖擊兩種狀態(tài)。七、本試驗(yàn)臺的工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)將試驗(yàn)件精確定位和固定在滑臺上,不同類型的試驗(yàn)件只需將定位塊調(diào)整或更換一下即可,方便快捷、安全可靠,而且夾緊工裝可以調(diào)整出任意角度,以真實(shí)模擬汽車受到任意方向沖擊的狀態(tài)。八、試驗(yàn)臺設(shè)有檢測預(yù)警裝置,通過蜂鳴自動(dòng)提醒采集波形起始時(shí)刻。九、試驗(yàn)臺具有完善的自動(dòng)報(bào)警裝置,在氣缸低壓、滑臺不回零位時(shí)自動(dòng)提醒,保證了檢測條件的一致性和檢測參數(shù)的準(zhǔn)確性;試驗(yàn)臺設(shè)有安全防護(hù)裝置,保證了檢測設(shè)備的操作安全。十、采用自調(diào)整漲緊機(jī)構(gòu),調(diào)整鋼絲繩的漲緊力,快速消除因鋼絲繩拉伸變形造成的測量誤差。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是電控系統(tǒng)的外觀視圖;圖4是漲緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號分別表示1-電控系統(tǒng),2-波形調(diào)整機(jī)構(gòu),3-氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu),4-加速機(jī)構(gòu),5-工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu),6-沖擊分析系統(tǒng),7-靜支座,8-波形墊,9-皮筋,10-漲緊機(jī)構(gòu), 11-皮帶,12-電機(jī),13-滑臺,14-底座,15-前進(jìn)斷電行程開關(guān),16-信號線及控制氣路, 17-加速度傳感器,18-試驗(yàn)件,19-后退零位行程開關(guān),20-安全防護(hù)裝置,21-鋼絲繩,
422-滾筒組件,23-氣缸,24-擺桿,25-壓板,26-離合器從動(dòng)盤,27-飛輪總成,28-皮帶輪, 29-軸承座,30-氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)支座,31-傳動(dòng)軸,32-芯軸,33-軸承,34-變頻器,35-啟動(dòng)開關(guān),36-回位開關(guān),37-后退零位指示燈,38-后退調(diào)頻旋鈕,39-檢測起始蜂鳴器,40-延時(shí)繼電器,41-電接點(diǎn)壓力表,42-低壓報(bào)警指示燈,43-繼電器,44-電控箱,45-前進(jìn)調(diào)頻旋鈕, 46-電磁氣閥,47-調(diào)節(jié)螺栓,48-漲緊滑板,49-滾軸,50-滑輪。
具體實(shí)施方式
下面依照附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述如圖1、圖2所示,本實(shí)用新型包括電控系統(tǒng)1、波形調(diào)整機(jī)構(gòu)2、氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3、 加速機(jī)構(gòu)4、工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)5、沖擊分析系統(tǒng)6、安全防護(hù)裝置20及檢測預(yù)警裝置等,試驗(yàn)臺底座14上設(shè)有滑臺13和靜支座7,滑臺13置于底座14上方的運(yùn)行軌道上。本例的滑臺13和靜支座7分別是按汽車縮小比例的滑動(dòng)模型和靜止模型。電控系統(tǒng)1的控制電器鑲裝固定在電控箱44內(nèi),并通過信號線及控制氣路16分別與氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3及加速機(jī)構(gòu) 4的相關(guān)部件連接。電控系統(tǒng)1采用變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)整沖擊加速度。波形調(diào)整機(jī)構(gòu)2由波形墊8和皮筋9組成,波形墊8以自然狀態(tài)放置在底座14上, 皮筋9三面環(huán)圍波形墊8,兩端固定在靜支座7上,用來帶緊波形墊8,防止波形墊8被沖擊力撞飛,波形墊8由多塊墊片組成,調(diào)整墊片的材料和數(shù)量,可以產(chǎn)生不同的沖擊脈寬。試驗(yàn)臺在短行程范圍內(nèi),可根據(jù)檢測需要,采用由變頻器34驅(qū)動(dòng)頻率和波形墊同步調(diào)整的方式,進(jìn)行不同的沖擊脈寬調(diào)整,可調(diào)范圍從IOms到100ms。氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3由前進(jìn)斷電行程開關(guān)15和后退零位行程開關(guān)19、氣缸23、擺桿 M、壓板25、離合器從動(dòng)盤沈、飛輪總成27等組成,以上組件通過軸承座螺紋連接固定在氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)支座30上。氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3的離合器采用汽車用離合器。加速機(jī)構(gòu)4是一種組合的慣性加速器,由電機(jī)12、皮帶11、皮帶輪觀、滾筒組件 22、鋼絲繩21、滑臺13、漲緊機(jī)構(gòu)10、傳動(dòng)軸31、軸承座四、軸承33等組成。電機(jī)12、漲緊機(jī)構(gòu)10分別通過螺紋連接固定在底座14上,皮帶輪28通過芯軸32、軸承33、軸承座四固定在氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)支座30上,皮帶輪觀通過氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)滾筒組件22旋轉(zhuǎn),鋼絲繩21 —端固定在漲緊機(jī)構(gòu)10的滾軸49上,中段環(huán)繞在滾筒組件22上,經(jīng)過滑輪50,另一端固定在滑臺13上,帶動(dòng)滑臺13運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型采用汽車用離合器來有效模擬汽車行駛的動(dòng)態(tài)工況,并且在電機(jī)12 轉(zhuǎn)速恒定后,離合器迅速脫開,所有旋轉(zhuǎn)件的慣性力矩均集中到滑臺13上,能在短時(shí)間、短行程內(nèi)產(chǎn)生很大的動(dòng)能,使試件達(dá)到較大的沖擊加速度,由于離合器裝置和加速機(jī)構(gòu)同步共同作用,在運(yùn)動(dòng)過程中,所有能量均得到最大限度的使用。工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)5通過螺紋連接分別固定安裝在滑臺13和靜支座7上,可以轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度,模擬運(yùn)動(dòng)的工件受到來自不同方位的沖擊狀況。通過電磁閥控制氣缸夾緊工件,相對常用的液壓夾緊機(jī)構(gòu),操作快速、定位準(zhǔn)確,安全環(huán)保。沖擊分析系統(tǒng)6由加速度傳感器17和測控軟件組成,傳感器17通過數(shù)據(jù)線和測控軟件連接。圖3以電控系統(tǒng)1的電控箱44外觀視圖,示出電控系統(tǒng)1的控制電器設(shè)置情況, 它是由變頻器34、前進(jìn)調(diào)頻旋鈕45、后退調(diào)頻旋鈕38、啟動(dòng)開關(guān)35、回位開關(guān)36、后退零位指示燈37、檢測起始蜂鳴器39、延時(shí)繼電器40、電接點(diǎn)壓力表41、低壓報(bào)警指示燈42、繼電器43、電磁氣閥46等組成,鑲裝固定在電控箱44內(nèi)。圖4是漲緊機(jī)構(gòu)10的局部視圖,漲緊機(jī)構(gòu)10由漲緊滑板48、滾軸49及調(diào)節(jié)螺栓 47組成,滾軸49可在漲緊滑板48的滑槽中滑動(dòng),由調(diào)節(jié)螺栓47進(jìn)行調(diào)節(jié),鋼絲繩21嵌套在滾軸49的嵌槽中。使用時(shí),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺紋連接在漲緊滑板48上的調(diào)節(jié)螺栓47,向左推動(dòng)漲緊滑板48滑槽中的滾軸49,拉動(dòng)嵌套在滾軸49嵌槽中的鋼絲繩21端部左移,使鋼絲繩21收緊;當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓47,鋼絲繩21的張力帶動(dòng)滾軸49右移,鋼絲繩21放松;這一結(jié)構(gòu)可以快速準(zhǔn)確地調(diào)整鋼絲繩21的漲緊力,快速消除因鋼絲繩拉伸變形造成的測量誤差。按照本實(shí)施例的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,其主要工作過程如下一、旋轉(zhuǎn)前進(jìn)調(diào)頻旋鈕45、后退調(diào)頻旋扭38,分別設(shè)定滑臺13前進(jìn)、后退時(shí)變頻器 34的輸出頻率。二、按下啟動(dòng)開關(guān)35,變頻器34控制電機(jī)12開始旋轉(zhuǎn),電機(jī)軸通過皮帶11帶動(dòng)皮帶輪28運(yùn)轉(zhuǎn),芯軸32帶動(dòng)壓板25和飛輪總成27旋轉(zhuǎn)。三、電機(jī)12空行程運(yùn)轉(zhuǎn)到頻率達(dá)到設(shè)定頻率后,延時(shí)繼電器40同時(shí)發(fā)出信號給電磁氣閥46和檢測起始蜂鳴器39,電磁氣閥46控制氣缸23動(dòng)作,氣缸23推動(dòng)擺桿M、壓板 25同時(shí)右移,傳動(dòng)軸31和芯軸32緊密嚙合,與飛輪總成27同步帶動(dòng)離合器從動(dòng)盤沈運(yùn)轉(zhuǎn),并帶動(dòng)固定在傳動(dòng)軸31另端的滾筒組件22逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),通過鋼絲繩21拉動(dòng)滑臺13向左運(yùn)動(dòng)。檢測起始蜂鳴器39鳴響的同時(shí),開啟檢測分析系統(tǒng)的檢測鍵,檢測開始。本步驟中,氣缸23的工作氣壓受電接點(diǎn)壓力表41的控制,電接點(diǎn)壓力表41接受系統(tǒng)的壓力信號,在系統(tǒng)氣壓低于要求的工作氣壓時(shí),自動(dòng)切斷工作電路,調(diào)整系統(tǒng)氣壓達(dá)到工作要求時(shí),電接點(diǎn)壓力表41自動(dòng)接通工作電路,檢測方可正常進(jìn)行。這一結(jié)構(gòu)有效保證了氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)3工作的穩(wěn)定性和檢測條件的一致性。四、當(dāng)滑臺13運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)斷電行程開關(guān)15處,系統(tǒng)動(dòng)能達(dá)到最大時(shí),前進(jìn)斷電行程開關(guān)15自動(dòng)切斷控制電路電源,滑臺13靠慣性繼續(xù)前行,直至碰撞到固定在靜支座7上的波形調(diào)整機(jī)構(gòu)2。檢測的運(yùn)動(dòng)過程完成。本步驟中,前進(jìn)斷電行程開關(guān)15自動(dòng)切斷前進(jìn)行程,有效保護(hù)沖擊傳動(dòng)鏈的安全,并保證沖擊力及沖擊脈寬具有可調(diào)性及穩(wěn)定性,通過電控切斷行程,信號傳遞快捷準(zhǔn)確。五、檢測過程固定在工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)5上的加速度傳感器17,通過數(shù)據(jù)線將信息傳遞給沖擊分析系統(tǒng)6,檢測持續(xù)60s后自動(dòng)停止,分析系統(tǒng)自動(dòng)顯示工件沖擊波形、同時(shí)讀取沖擊脈寬和加速度值。六、復(fù)位操作啟動(dòng)回位開關(guān)36,電機(jī)12反轉(zhuǎn),帶動(dòng)皮帶輪觀、擺桿M、壓板25、飛輪總成27、離合器從動(dòng)盤沈、滾筒組件22同時(shí)反轉(zhuǎn),卷繞在滾筒上的鋼絲繩21拉動(dòng)滑臺13 向右運(yùn)動(dòng)回到起點(diǎn);觸碰到后退零位行程開關(guān)19,后退零位指示燈37亮,提示滑臺13回到起始點(diǎn),后續(xù)檢測自動(dòng)開始。否則,后退零位指示燈37不亮,提示后續(xù)檢測不能進(jìn)行。本實(shí)用新型采用檢測起始蜂鳴器39鳴響提示檢測起始時(shí)間,采用前進(jìn)斷電行程開關(guān)15自動(dòng)切斷控制電路電源,采用后退零位行程開關(guān)19自動(dòng)控制后續(xù)檢測的進(jìn)程,這三組預(yù)警裝置有效保證了檢測條件的一致性和檢測參數(shù)的準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求1.一種小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,包括電控系統(tǒng)(1)、波形調(diào)整機(jī)構(gòu)O)、氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)(3)、加速機(jī)構(gòu)G)、工件自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(5)、沖擊分析系統(tǒng)(6)、安全防護(hù)裝置00)及檢測預(yù)警裝置,試驗(yàn)臺底座(14)上設(shè)有滑臺(1 和靜支座(7),滑臺(1 置于底座(14)上方的運(yùn)行軌道上,由加速度傳感器(17)和測控軟件組成沖擊分析系統(tǒng)(6),其特征在于所述加速機(jī)構(gòu)(4)是由電機(jī)(12)、皮帶輪08)通過氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)(3)帶動(dòng)滾筒組件02)旋轉(zhuǎn),由鋼絲繩拉動(dòng)滑臺(13)運(yùn)動(dòng)的慣性加速器,所述氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)(3)的離合器采用汽車用離合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,其特征在于所述電控系統(tǒng)(1)采用變頻器(34)調(diào)整沖擊加速度,所述波形調(diào)整機(jī)構(gòu)由波形墊(8)和皮筋(9)組成,由變頻器(34)和波形墊(8)的同步調(diào)整構(gòu)成沖擊脈寬調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,其特征在于在試驗(yàn)臺底座(14)上設(shè)有漲緊機(jī)構(gòu)(10),漲緊機(jī)構(gòu)(10)由漲緊滑板(48)、滾軸09)及調(diào)節(jié)螺栓07)組成,鋼絲繩嵌套在滾軸G9)的嵌槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,其特征在于所述的滑臺(13)和靜支座(7)分別是按汽車縮小比例的滑動(dòng)模型和靜止模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,其特征在于電控系統(tǒng)(1)設(shè)有由延時(shí)繼電器(40)、電磁氣閥06)和檢測起始蜂鳴器(39)組成的檢測預(yù)警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型是一種小型在線檢測沖擊試驗(yàn)臺,特征是加速機(jī)構(gòu)采用由電機(jī)、皮帶輪通過氣動(dòng)離合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒組件旋轉(zhuǎn),由鋼絲繩拉動(dòng)滑臺運(yùn)動(dòng)的慣性加速器,采用汽車用離合器帶動(dòng)加速機(jī)構(gòu),有效模擬汽車行駛的動(dòng)態(tài)工況,采用變頻器調(diào)整沖擊加速度,由變頻驅(qū)動(dòng)頻率和波形墊的同步調(diào)整構(gòu)成沖擊脈寬調(diào)整。使沖擊加速度值和脈寬連續(xù)、大范圍可調(diào),滿足小型實(shí)驗(yàn)室檢測及生產(chǎn)在線檢測的需要。
文檔編號G01M17/007GK201983917SQ20112007841
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者張明榮, 熊志和, 錢喻倩 申請人:武漢東江閥業(yè)制造有限公司