专利名称：一种混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑行业中的一种测试仪器，具体而言是一种混凝土或砂浆自动抗冲击测试试验仪，属于机械装置领域。
背景技术：
混凝土或砂浆的抗冲击性能是指在反复冲击荷载作用下，混凝土或砂浆吸收动能的能力，是衡量混凝土或砂浆力学性能的重要指标之一，同时也是进行混凝土工程设计及施工的一个重要参考依据。目前国际上比较通用的抗冲击试验方法主要有爆炸试验、射弹试验、却贝摆锤冲击试验和落锤冲击试验，国内主要依据的是中国工程建设协会标准中推荐的“CECS13-2009纤维混凝土试验方法”进行试验检测。该试验方法采用的是落锤式冲击试验,其使用的冲击设备主要由冲击架、直径63mm钢质冲击球、重量4kg_20kg冲击落锤三部分组成的自制冲击试验仪，其中落锤高度为400mm-2000mm可调。现有的混凝土或砂浆落锤式冲击试验仪多依据“ CECS13-2009纤维混凝土试验方法”中给出的试验参数自行设计或采用如江苏省水利科学研究所申请的混凝土抗冲击测试仪，其有关技术内容在其专利中均有记载，名称为“混凝土抗冲击测试仪”(ZL200620070501.8)，其具体结构多由试件底座、立柱、落锤底座、落锤组成，通过手动把手或手提落锤自由落体冲击试件的方法来测试混凝土或砂浆冲击次数。上述方案存在的缺陷主要表现在:首先，通过手提落锤的方法无法保证每次落锤的高度完全符合“CECS13-2009纤维混凝土试验方法”中要求的高度值；其次，一般混凝土或砂浆的抗冲击次数均在200次以上，对于强度高的混凝土或砂浆试块其抗冲击次数甚至在1000次以上，且标准中指出该试验离散型很大，其一组试验的试件数为6个，因此，通过手动提起落锤或手动控制的方法操作极为费时费力。
发明内容
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本发明提供了一种混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，解决了上述背景技术中的不足，该冲击实验仪结构简单，使用方便，能够自动控制重锤的起落，并且高度定位精确。实现本发明上述目的所采用的技术方案为:一种混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，至少包括底座和支架，所述的支架由立柱和横梁组成，立柱至少设有两根且固定安装于底座上，横梁位于立柱的顶端，所述的底座上设有向上凸起的定位板，底座上设有固定于定位板之间的试样座，所述的试样座的内部为开口向上的中空的腔室，腔室内用于放置混凝土或砂浆试样；试样座的上方放置有重锤，重锤与试样座之间设有硬质钢球，重锤的顶部设有朝上凸起的呈三角状的重锤柄；支架上设有重锤升放装置以及控制系统，所述的重锤升放装置包括吊钩、配重杆、挡轮以及气缸，气缸固定安装于横梁上且气缸的活塞杆朝向下方，活塞杆的运动方向与立柱平行，吊钩安装于活塞杆的底端，所述的吊钩由相互闭拢的且铰接在活塞杆底端的两半钩体组成，配重杆上设有一凸轮，凸轮铰接在活塞杆的底端且位于两半钩体之间，配重杆通过凸轮安装于活塞杆的底端并且能够随活塞杆一起上下运动，当配重杆的一端向上或向下旋转时能带动凸轮转动，从而将两半钩体撑开；档轮固定安装于横梁上且朝向下方，挡轮的底端位于配重杆的运动轨迹上；所述的控制系统包括PLC控制器、电磁阀及空气换向阀，其中空气换向阀与气缸的气管连接，用于调节气缸上的活塞杆的运行方向；PLC控制器和电磁阀均与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的行程大小以及运行方向。所述的试样座的顶部设有硬质钢球定位圈，用于限定硬质钢球的位置。所述的挡轮由档杆及位于档杆底端的滚轮组成，档杆通过螺杆及螺帽与横梁连接，档杆在横梁上的位置可调节。所述的控制系统中还设有空气调压阀，空气调压阀与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的运行速度。本发明提供的混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪与现有技术相比有以下优点，由于采用气缸代替人工提升，节省了人力并且大大提高了测试效率；同时实验仪中采用的重锤升放装置能够对重锤的高度进行精确调节，从而确保每次的有效冲击高度相同，避免了手提落锤的高度 偏差；同时，底座上设有的定位板以及试样座上设置的硬质钢球定位圈能够保证重锤每次都砸落在钢球上，从而确保了测试的精确性。立柱上设置的挡轮在与配重杆相接触时，由于滚轮的存在，将挡轮与配重杆之间滑动摩擦变成滚动摩擦，因此两者之间的摩擦力极小，从而使配重杆的转动不受到摩擦力的影响，转动灵敏、快捷。将本发明中还采用了控制系统，能够自动控制气缸的行程大小、换向及运行速度，从而能够实现自动化控制。
图1为本发明所提供的自动抗冲击实验仪的整体结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为底座的结构不意图；图4为试样座的结构示意图；图5为吊钩的结构示意图；图6为控制系统原理图；图7为空气调压阀及空气换向阀的示意图；图中:1-底座,2_试样座,3_硬质钢球,4_重银,5_重银柄,6_吊钩,7_立柱,8_活塞杆，9-挡轮,10-横梁，11-气缸,12-配重杆，13-定位板,14-硬质钢球定位圈，15-半钩体，16-凸轮，17-滚轮。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细具体的说明。本发明提供的自动抗冲击实验仪的整体结构如图1和图2所示，包括底座1、试样座2、支架、重锤4以及重锤升放装置，其中底座I的结构如图3所示，底座I上朝上凸起有定位板13,试样座2被固定于定位板13之间。试样座2位于底座I上且用于盛放试样，试样座2的结构如图4所示，所述的试样座2的内部为开口朝上的中空的腔室，混凝土及砂浆的试样放置于试样座内，试样座2的顶部设有硬质钢球定位圈14，用于限定硬质钢球3的位置。所述的支架固定于底座I上，支架由两根立柱7和位于立柱7顶部的横梁10组成，重锤4位于试样座2的上方，重锤4和试样座2之间设有硬质钢球3，所述的硬质钢球3与硬质钢球定位圈14相接触，防止硬质钢球3滚动。重锤4的顶部设有朝上凸起的呈三角状的重锤柄5。所述的重锤升放装置包括吊钩6、配重杆12、挡轮9以及气缸11，气缸11固定安装于横梁10上且气缸11的活塞杆8朝向下方，活塞杆8的运动方向与立柱7平行，吊钩6固定连接于活塞杆8的底端，吊钩6的结构如图5所示，所述的吊钩6由相互闭拢的且铰接在活塞杆8底端的两半钩体15组成。配重杆12上设有一凸轮16，凸轮16铰接在活塞杆8的底端且位于两半钩体15之间，配重杆12通过凸轮16安装于活塞杆8的底端并且能够随活塞杆8 —起上下运动，当配重杆12的一端向上或向下旋转时能带动凸轮16转动，从而将两半钩体15撑开。档轮9由档杆及位于档杆底端的滚轮17组成，档杆通过螺杆及螺帽与横梁10连接，档杆朝向下方，档杆在 横梁上的位置可调节。滚轮17位于配重杆12的运动轨迹上。支架上还设有控制系统，控制系统原理图如图6所示，所述的控制系统包括PLC控制器、电磁阀、空气调压阀及空气换向阀，其中空气换向阀与气缸的气管连接，用于调节气缸上的活塞杆的运行方向；空气调压阀与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的运行速度，如图7所示。PLC控制器和电磁阀均与气缸连接，气缸上活塞杆的行程大小可根据所需冲击高度，通过PLC控制器和电磁阀来进行设置。本发明所提供的自动抗冲击实验仪的工作原理如下:当需要检测混凝土或者砂浆的抗冲击强度时，首先将混凝土或砂浆的试样放入于试样座内，然后将硬质钢球放在试样的上方并且将硬质钢球定位圈套在硬质钢球上。接着启动气缸，PLC控制器以及空气换向阀控制活塞杆向下运动，活塞杆的底端设有的吊钩随活塞杆向下运动，由于吊钩上的半钩体在自然状态下呈收拢状态，因此当吊钩向下运动至与重锤柄接触时，吊钩上的两个半钩体会将重锤柄卡在其中。然后空气换向阀和PLC控制器控制活塞杆向上运动，活塞杆带动吊钩及重锤向上运动，当向上运动至配重杆与档杆接触时，配重杆受到档杆的阻力，其一端会朝下旋转，此时配重杆会带动凸轮一起旋转，而凸轮位于两半钩体之间，当凸轮旋转时，会将两半钩体撑开，此时重锤会从吊钩中脱落，向下撞击到硬质钢球上。一次撞击完成后，控制系统控制活塞杆继续向下运动，以此循环，对混凝土或砂浆试样的抗冲击强度进行自动化测试，因此能够大大的节省人力并提高测试的效率。同时，由于档杆在横梁上的位置可进行调节，因此能够确保每次重锤的降落高度相同，从而保证测量结果的精确性。
权利要求
1.一种混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，至少包括底座和支架，其特征在于:所述的支架由立柱和横梁组成，立柱至少设有两根且固定安装于底座上，横梁位于立柱的顶端，所述的底座上设有向上凸起的定位板，底座上设有固定于定位板之间的试样座，所述的试样座的内部为开口向上的中空的腔室，腔室内用于放置混凝土或砂浆试样；试样座的上方放置有重锤，重锤与试样座之间设有硬质钢球，重锤的顶部设有朝上凸起的呈三角状的重锤柄；支架上设有重锤升放装置以及控制系统，所述的重锤升放装置包括吊钩、配重杆、挡轮以及气缸，气缸固定安装于横梁上且气缸的活塞杆朝向下方，活塞杆的运动方向与立柱平行，吊钩安装于活塞杆的底端，所述的吊钩由相互闭拢的且铰接在活塞杆底端的两半钩体组成，配重杆上设有一凸轮，凸轮铰接在活塞杆的底端且位于两半钩体之间，配重杆通过凸轮安装于活塞杆的底端并且能够随活塞杆一起上下运动，当配重杆的一端向上或向下旋转时能带动凸轮转动，从而将两半钩体撑开；档轮固定安装于横梁上且朝向下方，挡轮的底端位于配重杆的运动轨迹上；所述的控制系统包括PLC控制器、电磁阀及空气换向阀，其中空气换向阀与气缸的气管连接，用于调节气缸上的活塞杆的运行方向；PLC控制器和电磁阀均与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的行程大小以及运行方向。
2.根据权利要求1所述的混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，其特征在于:所述的试样座的顶部设有硬质钢球定位圈，用于限定硬质钢球的位置。
3.根据权利要求1所述的混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，其特征在于:所述的挡轮由档杆及位于档杆底端的滚轮组成，档杆通过螺杆及螺帽与横梁连接，档杆在横梁上的位置可调节。
4.根据权利要求1所述的混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，其特征在于:所述的控制系统中还设有空气调压阀，空气调压阀与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的运行速度。
全文摘要
本发明提供了一种混凝土及砂浆用自动抗冲击实验仪，至少包括底座和支架，所述的底座上设有向上凸起的定位板，底座上设有固定于定位板之间的试样座，所述的试样座的内部为开口向上的中空的腔室，腔室内用于放置混凝土或砂浆试样；支架上设有重锤升放装置以及控制系统，所述的控制系统包括PLC控制器、电磁阀及空气换向阀，其中空气换向阀与气缸的气管连接，用于调节气缸上的活塞杆的运行方向；PLC控制器和电磁阀均与气缸连接，用于控制气缸上的活塞杆的行程大小。本发明提供的自动抗冲击实验仪结构简单，使用方便，能够自动控制重锤的起落，高度定位精确，同时极大的节省了人力并提高了效率。
文档编号G01N3/34GK103234845SQ20131014711
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者周晓阳, 田毅 申请人:武汉源锦建材科技有限公司