一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，包括：提供分立设置的气缸体和冲击座（6），所述气缸体包括主要由底座（1）、缸筒（2）、缸盖（3）组合形成的腔体和设于所述腔体内的活塞（4），其中，在所述气缸体内，于底座（1）和活塞（4）之间还设有密封工作腔（7），所述工作腔（7）内填充有具有设定压力的缓冲气体；以及，将所述气缸体和冲击座（6）中的任一者与冲击试验台的工作台面（11）固定连接，另一者与冲击试验台的砧座（10）固定连接。本发明通过改进波形发生装置的机械结构，使得冲击产生的波形曲线接近理想梯形波曲线，且波形稳定，可广泛应用于各类力学冲击试验。
【专利说明】一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用波形发生方法，特别涉及一种通过调整波形发生装置机械机构而改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，属于力学环境试验【技术领域】。
【背景技术】
[0002]梯形波发生装置是一种用于力学冲击试验的信号发生装置，广泛应用于产品的冲击试验，t旲拟某些广品在工作环境中所受的冲击，考核广品在受梯形波冲击环境下功能的可靠性和结构的完好性。参阅图la，现有梯形波发生装置主要为一体式结构，由底座1、缸筒2、缸盖3、活塞4、缓冲装置5、活塞杆8、冲击头9等组成。在进行梯形波冲击试验时，将梯形波发生装置安装在冲击试验台上，一般有两种安装方式:一种是正装，即把梯形波发生装置安装在冲击试验台的砧座10上；另一种是反装，即把梯形波发生装置安装在冲击试验台的工作台面11上。安装完毕后，进行一次常规冲击试验。在冲击过程中，冲击头9受撞击后通过活塞杆8传递冲击力至活塞4，活塞4压缩工作腔7内气体至一定体积后又恢复原状。整个过程中，工作腔7体积发生变化，设为Λ V，而整个工作腔7的体积设为V，当Λ V远小于V时，则(V— AV ) / 1，即可近似认为工作腔7体积没有发生变化，由理想气体状态方程P.V / T=恒量(其中P为压强，V为体积，T为热力学温度)可知，冲击过程中可近似认为工作腔7压强没有发生变化。又由F = P.A=m.a(其中A为活塞受力面积，m为运动部件总质量，a为冲击加速度)可知，在A、m不变的情况下，冲击加速度a恒定，即可得到图1b所示的理想梯形波(黑实线)。
[0003]然则，在实际情况下，使用现有的梯形波发生装置，得到的波形都有些缺陷。在正装的情况下，工作台面11与冲击头9刚发生碰撞的瞬间，即波形上升沿，会产生不同程度的过冲现象，波形如图1c所示。
[0004]而在反装的情况下，整个冲击过程中，工作台面始终与梯形波发生装置刚性连接，这种形式对于正装时产生的过冲现象有很好的抑制作用，但在冲击结束的一刹那，即波形下降沿，梯形波发生装置内部活塞4反弹撞击缸盖3产生不同程度的过冲现象，并传导给工作台面11，波形如图1d所示。
[0005]现有改善梯形波波形的方法主要是通过修改滤波电路来实现的。这种方法虽然简单，得到的梯形波波形也较好，但冲击试验实际测得的波形(即作用在试件上的波形)并没有因为滤波电路的改变而得到改善，所以并没有从本质上解决波形不好的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种通过改进波形发生装置机械结构而改善梯形波波形的方法，其能从本质上解决力学冲击试验中梯形波波形不好的问题。
[0007]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，包括: 提供分立设置的气缸体和冲击座，所述气缸体包括主要由底座、缸筒、缸盖组合形成的腔体和设于所述腔体内的活塞，其中，在所述气缸体内，于底座和活塞之间还设有密封工作腔，所述工作腔内填充有具有设定压力的缓冲气体；以及
将所述气缸体和冲击座中的任一者与冲击试验台的工作台面固定连接，另一者与冲击试验台的站座固定连接。
[0008]进一步的，所述活塞和缸盖之间还设有缓冲装置。
[0009]作为可以实施的方案之一，所述缓冲装置包括缓冲垫。
[0010]所述缸筒分别与所述底座和缸盖固定连接。
[0011]作为较为优选的实施方案之一，所述缸筒经螺纹结构与所述底座和缸盖固定连接。
[0012]优选的，所述缸盖上还设有至少可供所述冲击座的一端部伸入气缸体内部，并与活塞配合的通孔。
[0013]作为可以实施的方案之一，所述气缸体与冲击试验台的工作台面刚性连接，所述冲击座与冲击试验台的砧座刚性连接。
[0014]进一步的,所述缓冲气体包括氮气或其他惰性气体。
[0015]优选的，所述活塞上开设有导向沟槽，所述导向沟槽内设有导向带。
[0016]优选的，所述底座及活塞上开有密封沟槽，并装入密封圈，从而在底座与活塞之间形成一个密封的工作腔。
[0017]本发明通过对现有梯形波发生装置的结构进行调整，特别是将气缸体与冲击座分立设置，且在应用时，分别将气缸体和冲击座安装在冲击试验台的工作台面或砧座上，且在气缸体内部的工作腔充入适当压力的缓冲气体，然后进行常规冲击试验，当冲击座与活塞以一定的初速度发生碰撞，工作腔内气体体积及压强发生变化后再恢复原状，采集这个过程中运动部件上的加速度信号，并将其在时域上绘出，即可产生一个类似梯形的波形曲线。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明通过对波形发生装置的结构进行小幅调整，使得冲击试验实际产生的波形曲线接近理想梯形波曲线，且波形稳定，从本质上解决了力学冲击试验中梯形波波形不好的问题，可广泛应用于各类力学冲击试验。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1a是现有梯形波发生装置的结构示意图；
图1b是理想梯形波的谱图；
图1c是正装情况下，利用现有梯形波发生装置获得的波形谱图；
图1d是反装情况下，利用现有梯形波发生装置获得的波形谱图；
图2是本发明一较佳实施例的结构示意图；
图3是本发明一较佳实施例的应用状态示意图之一；
图4是本发明一较佳实施例的应用状态示意图之二；
图5是利用本发明一较佳实施例所获梯形波谱图(含容差带)；
附图标记说明:1_底座、2-缸筒、3-缸盖、4-活塞、5-缓冲装置、6-冲击座、7-工作腔、8-活塞杆、9-冲击头、10砧座、11-工作台面。【具体实施方式】
[0020]鉴于现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种改善梯形波波形的方法。
[0021]作为本发明的可选实施方案之一，该方法可以包括:
提供分立设置的气缸体和冲击座，所述气缸体包括主要由底座、缸筒、缸盖组合形成的腔体和设于所述腔体内的活塞，其中，在所述气缸体内，于底座和活塞之间还设有密封工作腔，所述工作腔内填充有具有设定压力的缓冲气体；以及
将所述气缸体和冲击座中的任一者与冲击试验台的工作台面固定连接，另一者与冲击试验台的站座固定连接。
[0022]该缸筒与底座、缸盖之间可采用习见的各种连接方式连接，例如，优选采用螺纹连接。
[0023]其中，气缸体内还可设有缓冲装置，该缓冲装置可设于所述活塞和缸盖之间。
[0024]该冲击座与气缸体相对独立，并可通过缸盖上开设的通孔伸入气缸体内部与活塞发生正面碰撞，其结构形式可多种多样，但优选采用圆柱体结构。
[0025]作为较为优选的实施方案之一，该底座及活塞上开有密封沟槽，并装入密封圈，从而在底座与活塞之间形成密封工作腔。
[0026]作为较为优选的实施方案之一，该活塞上可开设导向沟槽，并装入导向带。
[0027]所述缓冲装置设于活塞与缸盖之间，用于吸收活塞反弹产生的能量，其可以是某种缓冲材料制成的缓冲垫，也可以是某种具备吸能作用的缓冲机构。
[0028]以下结合附图及一较佳实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0029]本实施例涉及的一种改善梯形波波形的方法主要是通过改进波形发生装置的机械结构而实现的，参阅图2，经调整后的波形发生装置主要由底座1、缸筒2、缸盖3、活塞4、缓冲装置5及冲击座6组成。
[0030]其中，缸筒2分别与底座1、缸盖3连接固定，活塞4及缓冲装置5则分别置于缸筒2内部，组成一个气缸体；冲击座6与气缸体则相对独立。
[0031]参阅图3-图4，本实施例中，将气缸体反向安装在垂直冲击试验台的工作台面11下方，冲击座6则安装在垂直冲击试验台的砧座10上，气缸体内部的工作腔7充入适当压力的氮气，然后进行一次垂直冲击试验，冲击座6以一定的初速度与活塞4发生碰撞,工作腔7内气体体积及压强发生变化后再恢复原状，采集这个过程中工作台面11上的加速度信号，并将其在时域上绘出，即产生了一个类似梯形的波形曲线，其形态如图5所示，该图5中保留了容差带，但显然可以看到，本发明所获波形系在规定容差带内。
[0032]以上较佳实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关【技术领域】的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所作出各种变换或变型，均属于本发明的范畴。
【权利要求】
1.一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，包括: 提供分立设置的气缸体和冲击座(6),所述气缸体包括主要由底座(I)、缸筒(2)、缸盖(3)组合形成的腔体和设于所述腔体内的活塞(4)，其中，在所述气缸体内，于底座(I)和活塞(4)之间还设有密封工作腔(7)，所述工作腔(7)内填充有具有设定压力的缓冲气体；以及 将所述气缸体和冲击座(6)中的任一者与冲击试验台的工作台面(11)固定连接，另一者与冲击试验台的砧座(10)固定连接。
2.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述活塞(4 )和缸盖(3 )之间还设有缓冲装置(5 )。
3.根据权利要求2所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述缓冲装置(5)包括缓冲垫。
4.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述缸筒(2 )分别与所述底座(I)和缸盖(3 )固定连接。
5.根据权利要求4所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述缸筒(2 )经螺纹结构与所述底座(I)和缸盖(3 )固定连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述缸盖(3)上还设有至少可供所述冲击座(6)的一端部伸入气缸体内部，并与活塞(4)配合的通孔。
7.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述气缸体与冲击试验台的工作台面(11)固定连接，所述冲击座(6 )与冲击试验台的砧座(10 )固定连接。
8.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述缓冲气体包括氮气或其他惰性气体。
9.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述活塞(4)上开设有导向沟槽，所述导向沟槽内设有导向带。
10.根据权利要求1所述的改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，所述底座(I)和活塞(4)上还分别开设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封圈。
【文档编号】F15B15/20GK103438052SQ201310388412
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】金益, 张启, 徐曼 申请人:苏州世力源科技有限公司