专利名称：一种弹性力锤的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有弹性锤头的力锤装置，尤其涉及是对振动频率低的大型结构进行激励时需要用的弹性力锤。
背景技术：
弹性力锤用于将激励力施加到被激励结构上，图1示意性地示出了传统的弹性力锤的结构。如图1所示，传统的弹性力锤100包括弹性锤头110、测力传感器120和锤体 130。弹性锤头110通常包括用于敲击被激励结构的前端112和用于连接锤体130的后端 114。前端通常由弹性材料制成，而后端通常为坚硬的金属材料制成，并且例如通过螺纹结构紧密连接到锤体。测力传感器120安装在锤头110和锤体130之间。当该力锤100通过锤头110敲击被激励结构时，由测力传感器120测量力锤100对结构的激励力大小。由于锤头110通常采用橡胶等弹性材料制成，因此力锤在敲击后会反弹离开被激励结构，从而保证整个激励过程中，对被激励结构施加了单一的脉冲力。根据激励力和被激励结构的振动响应即可计算该结构的频响特性。被激励结构通常只关心较低阶的自振频率，因此希望力锤可以更好地激发结构的低频振动。对于大型结构而言，其质量较大，因此自振频率就更低，所以希望力锤可以激发较低的低频振动。对于相同大小的激励力，其频率特性与激励力的激励脉冲宽度有关，激励脉冲越宽，其频率特性就越趋于较低的频率，也就是说激励力的能量更集中于低频段。一般来说制造锤头的材料越软，在激励过程中锤头变形就越大，就会使得锤头和被激励结构之间的相互接触时间越长，激励脉冲就越宽，从而使得激励能量就越集中于低频。质量越大的被激励结构需要的越大的激励力。然而如果锤头的材料过软，则会由于韧性不足而无法承受和传递较大的激励力。因此对于大型低频结构而言，激励力的大小和脉冲宽度之间就成为一对矛盾，而现有的弹性力锤常常难以有效地应用于对大型的结构进行激励。因此，所需要的就是一种在大激励力的作用下时仍可有效地延长激励脉冲宽度， 使得激励能量有效聚集于低频段，从而使用于对大型结构进行激励的弹性力锤。
实用新型内容鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的新型弹性力锤。根据本实用新型的一个方面，提供了一种弹性力锤，包括弹性锤头以及与所述弹性锤头相连的锤体，其特征在于，该锤体包括耦接到弹性锤头的第一锤体部分；接收施加到弹性力锤上的力的第二锤体部分；以及布置在第一锤体部分和第二锤体部分之间的弹性聚能部分，其中施加到第二锤体部分上的力经由该弹性聚能部分传递到第一锤体部分，从而延长所施加力的作用时间。可选地，第一锤体部分设计成具有凹型结构和第二锤体部分被设计成具有匹配的凸型结构，以便根据凹型和凸型结构的匹配来引导第一和第二锤体部分的相对运动。可选地，第一锤体部分设计成具有凸型结构和第二锤体部分被设计成具有匹配的凹型结构，以便根据凹型和凸型结构的匹配来引导第一和第二锤体部分的相对运动。可选地，弹性聚能部分为聚能橡胶圈。可选地，第一锤体部分和第二锤体部分通过螺钉方式连接，其中第一锤体部分具有螺孔，第二锤体部分具有光孔，螺钉通过光孔拧入到螺孔中，从而使得第一和第二锤体部分只能相向运动，而不能作背离运动。根据本实用新型的弹性力锤通过将锤体分成两个分离部分，并且在两个分离部分之间安装诸如弹性聚能橡胶圈之类的弹性聚能部分。由于弹性聚能部分为激励力从弹性力锤到被激励结构的传递过程中的一个必须环节，因此其可延缓力锤对被激励结构施加激励力的过程，增加了激励脉冲宽度，从而达到将激励能量聚集于低频的目的。使得根据本实用新型的弹性力锤非常适于为大型结构施加激励力。
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中图1示出了现有技术中的弹性力锤的示意图；以及图2示出了根据本实用新型一个实施例的弹性力锤的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。图2示出了根据本实用新型一个实施例的弹性力锤200的示意图。如图2所示，弹性力锤200具有和图1 所示的传统弹性力锤100相似的结构，例如也具有弹性锤头210。弹性锤头210的结构类似于图1所示的弹性锤头110，例如同样也包括前端和后端。另外，可选地，弹性力锤200还具有布置在锤体230和锤头210之间的测力传感器220，其同样用于测量弹性力锤200对结构的激励力大小。图2所示的弹性力锤200不同于现有技术的弹性力锤100之处在于其锤体230部分的结构。如图2所示，锤体230包括耦接到弹性锤头210的第一锤体部分232和用于接收施加到弹性力锤200上的激励力的第二锤体部分234。另外，锤体230还包括布置在第一锤体部分232和第二锤体部分234之间的弹性聚能部分236。由于弹性聚能部分236布置在第一锤体部分232和第二锤体部分234之间以使得第一锤体部分232和第二锤体部分234不能直接接触，因此，当第二锤体部分234接收到外面施加的激励力时，该激励力需要经由弹性聚能部分236传递给第一锤体部分234，并进一步传递到弹性锤头来敲击被激励结构。弹性聚能部分236具有一定的变形能力，从而在传递激励力时，会由于受压而变形，使得第一锤体部分232和第二锤体部分234之间可产生相对运动。[0021]具体而言，当采用弹性力锤200对结构进行激励时，在激励力增大的过程中，弹性聚能部分236处于不断增大的受压过程中，并随之产生变形，从而由于第一和第二锤体部分之间的相对运动而降低了第一锤体部分的运动速度，使其对被激励结构施力的过程变缓，因此减慢了弹性锤头210的变形过程，即延长了弹性锤头与被激励结构的接触时间，使得施加激励力的脉冲宽度加大，并且使激励力的能量更加聚集于低频。因此，弹性力锤200 可以明显缓解激励力的大小和脉冲宽度之间的矛盾，并可以良好地适于对大型结构进行测试ο如图2所示，弹性聚能部分236可以是具有一定变形能力的聚能橡胶圈。然而，本实用新型不局限于此，任何在压力下具有一定变形能力并且在压力消失之后可以恢复形状的弹性部件都可以用作本实用新型中的弹性聚能部分236。如图2所示，第一锤体部分232设计成具有凹型结构且第二锤体部分234被设计成具有匹配的凸型结构，以便根据凹型和凸型结构的匹配来引导并可以保证第一和第二锤体部分之间的相对运动。当然，本实用新型不局限于此，例如，根据本实用新型的一个实施例，也可以将第一锤体部分232设计成具有凸型结构和第二锤体部分234被设计成具有匹配的凹型结构。可以有多种方式来固定锤体230中的各个部件。图2中示出了一种以螺钉方式来固定锤体230中各个部件的实施例。具体而言，第一锤体部分232具有螺孔237，第二锤体部分234具有光孔239，螺钉238通过光孔239拧入到螺孔237中，从而使得第一和第二锤体部分只能相向运动，而不能作背离运动。弹性聚能部分236夹在第一锤体部分232和第二锤体部分234之间，使得第一锤体部分232和第二锤体部分234不能直接接触，从而保证激励力的传递过程必须经由弹性聚能部分236。采用本实用新型的弹性力锤，可以产生很大的激励力和很长的激励脉冲宽度，足以激励出适于诸如铁路桥之类的大质量被激励结构的各阶低频振动。通过实际试验比较，相同条件下，根据本实用新型的弹性力锤产生激励脉冲的宽度比普通弹性力锤提高了 30%-50%。应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制， 并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
权利要求1.一种弹性力锤，包括弹性锤头以及与所述弹性锤头相连的锤体，其特征在于，所述锤体包括耦接到所述弹性锤头的第一锤体部分；接收施加到弹性力锤上的力的第二锤体部分；以及布置在所述第一锤体部分和所述第二锤体部分之间的弹性聚能部分，施加到第二锤体部分上的力经由该弹性聚能部分传递到第一锤体部分，从而延长所施加力的作用时间。
2.如权利要求1所述的弹性力锤，其特征在于，所述第一锤体部分设计成具有凹型结构和第二锤体部分被设计成具有匹配的凸型结构，以便根据所述凹型和凸型结构的匹配来弓I导所述第一和第二锤体部分的相对运动。
3.如权利要求1所述的弹性力锤，其特征在于，所述第一锤体部分设计成具有凸型结构和第二锤体部分被设计成具有匹配的凹型结构，以便根据所述凹型和凸型结构的匹配来弓I导所述第一和第二锤体部分的相对运动。
4.如权利要求1-3中的任一个所述的弹性力锤，其特征在于，所述弹性聚能部分为聚能橡胶圈。
5.如权利要求1-3中的任一个所述的弹性力锤，其特征在于，所述第一锤体部分和第二锤体部分通过螺钉方式连接，其中所述第一锤体部分具有螺孔，第二锤体部分具有光孔， 螺钉通过所述光孔拧入所述螺孔中。
6.如权利要求1-3中的任一个所述的弹性力锤，其特征在于该弹性力锤还包括布置在所述锤头和锤体之间的测力传感器，用于测量由该弹性力锤向外施加到被敲击结构上的激励力。
专利摘要本实用新型公开了弹性力锤，包括弹性锤头以及与弹性锤头相连的锤体，其中锤体包括第一锤体部分、第二锤体部分和布置在第一锤体部分和第二锤体部分之间的弹性聚能部分，施加到第二锤体部分上的力经由弹性聚能部分传递到第一锤体部分，从而延长所施加力的作用时间。由于存在弹性聚能部分，弹性力锤可以实现将激励能量聚集于低频的目的，并非常适于为大型结构施加激励力。
文档编号G01M7/02GK202066660SQ20112016312
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者应怀樵 申请人:北京东方振动和噪声技术研究所