一种电力安全工器具力学性能试验设备的制作方法

本发明涉及安全工器具性能试验机技术领域，特别是一种电力安全工器具力学性能试验设备。

背景技术：

现有的电力安全工器具力学性能测试设备，结构复杂，使用成本高，而且功能单一，由于不能同时进行两种性质的实验，因而需要替换装置，比如进行拉力试验后，想要进行安全帽的破坏性实验以及压扁实验时需要更换带有防护栏和其他组件的实验台，大大降低了实验效率，增加了实验成本，同时由于不具备通用性，而且在模拟破坏性试验时，其对于不同高度下落的楔形块模拟不到位，无法完全测出安全工器具的力学特性，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种电力安全工器具力学性能试验设备。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种电力安全工器具力学性能试验设备，包括实验台、一对结构相同的竖板、一对结构相同的竖直滑轨以及顶板，一对所述竖板安置于实验台上，一对所述竖直滑轨安置于一对所述竖板相对壁面上，所述顶板安置于一对所述竖板上端，所述实验台上，且位于一对所述竖直滑轨之间安装有力学测试机构，一对所述竖直滑轨上安装有破坏试验机构；

所述力学测试机构，其包括：拉力加力机构以及夹持固定机构；

所述拉力加力结构，其包括：两对结构相同的拼接块、一对结构相同的螺栓、两对结构相同的限位卡块、横板、一对结构相同的螺纹轴、一对结构相同的滚珠螺母、一对结构相同的从动锥齿轮、一对结构相同的第一伺服电机、一对结构相同的主动锥齿轮、一对结构相同的承载板、两对结构相同的滑片、两对结构相同的第二伺服电机、两对结构相同的螺母支架、两对结构相同的插杆以及两对结构相同的螺纹杆；

两对所述拼接块分别安置于一对所述竖直滑轨两侧，且通过一对所述螺栓连接，两对所述限位卡块安置于两对所述拼接块相对壁面上，所述横板安置于两对所述限位卡块上，一对所述竖板相对壁面上且位于一对所述竖直滑轨两侧开设有两对结构相同的导槽，一对所述竖板内开设有一对结构相同的竖槽，一对所述螺纹轴活动安装于一对所述竖槽内上下壁面之间，一对所述滚珠螺母装配于一对所述螺纹轴上，一对所述从动锥齿轮套装于一对所述螺纹轴下端，一对所述第一伺服电机安置于一对所述竖槽内下壁面上，一对所述主动锥齿轮安装于一对所述第一伺服电机驱动端上，且与一对所述从动锥齿轮啮合，一对所述承载板安置于一对所述滚珠螺母上，一对所述承载板上，且位于一对所述螺纹轴两侧开设有两对结构相同的滑槽，两对所述滑片嵌装于两对所述滑槽内，两对所述第二伺服电机安置于两对所述滑片上，两对所述螺母支架分别安置于一对所述承载板上，且位于两对所述滑槽内侧，两对所述拼接块外侧壁面上开设有两对结构相同的插孔，两对所述插杆插装于两对所述插孔内，一对所述承载板上，且位于两对所述螺纹杆下方开设有两对结构相同的滑槽，两对所述螺纹杆一端连接于两对所述伺服电机驱动端上，两对所述螺纹杆另一端嵌装于连接于两对所述插杆端面上；

所述夹持固定结构，其包括：一对结构相同的水平滑轨、底板、两对结构相同的导柱、两对结构相同的导套以及两对结构相同的弧形板；

一对所述水平滑轨安置于实验台上，且位于一对所述竖直滑轨之间，所述底板下壁面开设有一对结构相同的通槽，所述底板通过一对所述通槽安装于一对所述水平滑轨上，所述底板上壁面开设有放置槽，两对所述导柱嵌装于所述底板上，两对所述导套套装于两对所述导柱上，两对所述弧形板安置于两对所述导套相对壁面上。

所述破坏试验机构，其包括：牵引结构、楔块加速度结构以及侧边防护结构。

所述牵引结构，其包括：安装箱、滚轴、一对结构相同的牵引线、从动齿轮、第三伺服电机以及主动齿轮；

所述安装箱安置于顶板上，且其下壁面开口，所述滚轴插装于安装箱内两侧壁面之间，一对所述牵引线一端系于所述滚轴两端，所述安装箱下壁面开设有一对结构相同的穿线孔，一对所述牵引线另一端穿过一对所述穿线孔系于横板两端，所述从动齿轮套装于滚轴外壁面上，所述第三伺服电机安置于安装箱内下壁面上，所述主动齿轮安装于第三伺服电机驱动端上，且与一对所述从动齿轮啮合。

所述楔块加速结构，其包括：一对结构相同的挡板、若干结构相同的电动推杆、上壁板、若干结构相同的电磁铁开关、楔形块、若干结构相同的挂钩以及若干结构相同的拉力弹簧；

一对所述挡板安置于一对所述竖板相对壁面上，且位于一对所述竖直滑轨上方，若干所述电动推杆嵌装于顶板内，且位于穿线孔前方以及后方，所述上壁板连接于若干所述电动推杆伸缩端上，若干所述电磁铁开关嵌装于上壁板下壁面内，所述楔形块安装于横板下壁面上，若干所述挂钩嵌装于横板上壁面内，若干所述拉力弹簧连接于若干所述挂钩以及若干所述电磁铁开关之间。

所述侧边防护结构，其包括：两对结构相同的竖杆、两对结构相同的横杆、若干结构相同的防护杆以及钢丝网；

两对所述竖杆安置于实验台上，两对所述横杆连接于两对所述竖杆上端之间，若干所述防护杆连接于两对所述横杆与实验台之间，所述钢丝网包裹于若干所述防护杆外壁面上。

所述钢丝网上具有5×5mm的网孔。

所述楔形块上端刻有螺纹，横板下壁面上安装有与之匹配的内螺纹块。

一对所述竖板上安装有若干监控探头：该监控探头用于记录实验过程。

所述横板上壁面中心安装有螺纹座：该螺纹座用于安装拉力试验夹爪。

一对所述牵引线均为尼龙丝线材质结构。

利用本发明的技术方案制作的力学性能测试设备，结构精巧，使用方便，将多种功能集合于一体，进行不同的实验时只需要在其上更换少部分组件，因而使用起来对比完全更换仪器和设备来说非常方便，同时也减小了成本，结构大小适中，更适合中小型企业，成本可控，同时对于破坏性试验的模拟更加接近现实，能够切实观察出安全工器具的力学特性。

附图说明

图1为本发明所述一种电力安全工器具力学性能试验设备的主视结构示意图。

图2为本发明所述一种电力安全工器具力学性能试验设备的侧视结构示意图。

图3为本发明所述一种电力安全工器具力学性能试验设备的竖板剖视侧视结构示意图。

图4为本发明所述一种电力安全工器具力学性能试验设备的俯视结构示意图。

图5为本发明图1所述一种电力安全工器具力学性能试验设备的局部放大结构示意图。

图中：1、实验台；2、竖板；3、竖直滑轨；4、顶板；5、拼接块；6、螺栓；7、限位卡块；8、横板；9、螺纹轴；10、滚珠螺母；11、从动锥齿轮；12、第一伺服电机；13、主动锥齿轮；14、承载板；15、滑片；16、第二伺服电机；17、螺母支架；18、插杆；19、螺纹杆；20、水平滑轨；21、底板；22、导柱；23、导套；24、弧形板；25、安装箱；26、滚轴；27、牵引线；28、从动齿轮；29、第三伺服电机；30、主动齿轮；31、挡板；32、电动推杆；33、上壁板；34、电磁铁开关；35、楔形块；36、挂钩；37、拉力弹簧；38、竖杆；39、横杆；40、防护杆；41、钢丝网；42、内螺纹块；43、监控探头；44、螺纹座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种电力安全工器具力学性能试验设备，包括实验台1、一对结构相同的竖板2、一对结构相同的竖直滑轨3以及顶板4，一对所述竖板2安置于实验台1上，一对所述竖直滑轨3安置于一对所述竖板2相对壁面上，所述顶板4安置于一对所述竖板2上端，所述实验台1上，且位于一对所述竖直滑轨3之间安装有力学测试机构，一对所述竖直滑轨3上安装有破坏试验机构；所述力学测试机构，其包括：拉力加力机构以及夹持固定机构；所述拉力加力结构，其包括：两对结构相同的拼接块5、一对结构相同的螺栓6、两对结构相同的限位卡块7、横板8、一对结构相同的螺纹轴9、一对结构相同的滚珠螺母10、一对结构相同的从动锥齿轮11、一对结构相同的第一伺服电机12、一对结构相同的主动锥齿轮13、一对结构相同的承载板14、两对结构相同的滑片15、两对结构相同的第二伺服电机16、两对结构相同的螺母支架17、两对结构相同的插杆18以及两对结构相同的螺纹杆19；两对所述拼接块5分别安置于一对所述竖直滑轨3两侧，且通过一对所述螺栓6连接，两对所述限位卡块7安置于两对所述拼接块5相对壁面上，所述横板8安置于两对所述限位卡块7上，一对所述竖板2相对壁面上且位于一对所述竖直滑轨3两侧开设有两对结构相同的导槽，一对所述竖板2内开设有一对结构相同的竖槽，一对所述螺纹轴9活动安装于一对所述竖槽内上下壁面之间，一对所述滚珠螺母10装配于一对所述螺纹轴9上，一对所述从动锥齿轮11套装于一对所述螺纹轴9下端，一对所述第一伺服电机12安置于一对所述竖槽内下壁面上，一对所述主动锥齿轮13安装于一对所述第一伺服电机12驱动端上，且与一对所述从动锥齿轮11啮合，一对所述承载板14安置于一对所述滚珠螺母10上，一对所述承载板14上，且位于一对所述螺纹轴9两侧开设有两对结构相同的滑槽，两对所述滑片15嵌装于两对所述滑槽内，两对所述第二伺服电机16安置于两对所述滑片15上，两对所述螺母支架17分别安置于一对所述承载板14上，且位于两对所述滑槽内侧，两对所述拼接块5外侧壁面上开设有两对结构相同的插孔，两对所述插杆18插装于两对所述插孔内，一对所述承载板14上，且位于两对所述螺纹杆19下方开设有两对结构相同的滑槽，两对所述螺纹杆19一端连接于两对所述伺服电机驱动端上，两对所述螺纹杆19另一端嵌装于连接于两对所述插杆18端面上；所述夹持固定结构，其包括：一对结构相同的水平滑轨20、底板21、两对结构相同的导柱22、两对结构相同的导套23以及两对结构相同的弧形板24；一对所述水平滑轨20安置于实验台1上，且位于一对所述竖直滑轨3之间，所述底板21下壁面开设有一对结构相同的通槽，所述底板21通过一对所述通槽安装于一对所述水平滑轨20上，所述底板21上壁面开设有放置槽，两对所述导柱22嵌装于所述底板21上，两对所述导套23套装于两对所述导柱22上，两对所述弧形板24安置于两对所述导套23相对壁面上；所述破坏试验机构，其包括：牵引结构、楔块加速度结构以及侧边防护结构；所述牵引结构，其包括：安装箱25、滚轴26、一对结构相同的牵引线27、从动齿轮28、第三伺服电机29以及主动齿轮30；所述安装箱25安置于顶板4上，且其下壁面开口，所述滚轴26插装于安装箱25内两侧壁面之间，一对所述牵引线27一端系于所述滚轴26两端，所述安装箱25下壁面开设有一对结构相同的穿线孔，一对所述牵引线27另一端穿过一对所述穿线孔系于横板8两端，所述从动齿轮28套装于滚轴26外壁面上，所述第三伺服电机29安置于安装箱25内下壁面上，所述主动齿轮30安装于第三伺服电机29驱动端上，且与一对所述从动齿轮28啮合；所述楔块加速结构，其包括：一对结构相同的挡板31、若干结构相同的电动推杆32、上壁板33、若干结构相同的电磁铁开关34、楔形块35、若干结构相同的挂钩36以及若干结构相同的拉力弹簧37；一对所述挡板31安置于一对所述竖板2相对壁面上，且位于一对所述竖直滑轨3上方，若干所述电动推杆32嵌装于顶板4内，且位于穿线孔前方以及后方，所述上壁板33连接于若干所述电动推杆32伸缩端上，若干所述电磁铁开关34嵌装于上壁板33下壁面内，所述楔形块35安装于横板8下壁面上，若干所述挂钩36嵌装于横板8上壁面内，若干所述拉力弹簧37连接于若干所述挂钩36以及若干所述电磁铁开关34之间；所述侧边防护结构，其包括：两对结构相同的竖杆38、两对结构相同的横杆39、若干结构相同的防护杆40以及钢丝网41；两对所述竖杆38安置于实验台1上，两对所述横杆39连接于两对所述竖杆38上端之间，若干所述防护杆40连接于两对所述横杆39与实验台1之间，所述钢丝网41包裹于若干所述防护杆40外壁面上；所述钢丝网41上具有5×5mm的网孔；所述楔形块35上端刻有螺纹，横板8下壁面上安装有与之匹配的内螺纹块42；一对所述竖板2上安装有若干监控探头43：该监控探头43用于记录实验过程；所述横板8上壁面中心安装有螺纹座44：该螺纹座44用于安装拉力试验夹爪；一对所述牵引线27均为尼龙丝线材质结构。

本实施方案的特点为，包括实验台1、一对结构相同的竖板2、一对结构相同的竖直滑轨3以及顶板4，一对竖板2安置于实验台1上，一对竖直滑轨3安置于一对竖板2相对壁面上，顶板4安置于一对竖板2上端，实验台1上，且位于一对竖直滑轨3之间安装有力学测试机构，一对竖直滑轨3上安装有破坏试验机构；力学测试机构，其包括：拉力加力机构以及夹持固定机构；拉力加力结构，其包括：两对结构相同的拼接块5、一对结构相同的螺栓6、两对结构相同的限位卡块7、横板8、一对结构相同的螺纹轴9、一对结构相同的滚珠螺母10、一对结构相同的从动锥齿轮11、一对结构相同的第一伺服电机12、一对结构相同的主动锥齿轮13、一对结构相同的承载板14、两对结构相同的滑片15、两对结构相同的第二伺服电机16、两对结构相同的螺母支架17、两对结构相同的插杆18以及两对结构相同的螺纹杆19；两对拼接块5分别安置于一对竖直滑轨3两侧，且通过一对螺栓6连接，两对限位卡块7安置于两对拼接块5相对壁面上，横板8安置于两对限位卡块7上，一对竖板2相对壁面上且位于一对竖直滑轨3两侧开设有两对结构相同的导槽，一对竖板2内开设有一对结构相同的竖槽，一对螺纹轴9活动安装于一对竖槽内上下壁面之间，一对滚珠螺母10装配于一对螺纹轴9上，一对从动锥齿轮11套装于一对螺纹轴9下端，一对第一伺服电机12安置于一对竖槽内下壁面上，一对主动锥齿轮13安装于一对第一伺服电机12驱动端上，且与一对从动锥齿轮11啮合，一对承载板14安置于一对滚珠螺母10上，一对承载板14上，且位于一对螺纹轴9两侧开设有两对结构相同的滑槽，两对滑片15嵌装于两对滑槽内，两对第二伺服电机16安置于两对滑片15上，两对螺母支架17分别安置于一对承载板14上，且位于两对滑槽内侧，两对拼接块5外侧壁面上开设有两对结构相同的插孔，两对插杆18插装于两对插孔内，一对承载板14上，且位于两对螺纹杆19下方开设有两对结构相同的滑槽，两对螺纹杆19一端连接于两对伺服电机驱动端上，两对螺纹杆19另一端嵌装于连接于两对插杆18端面上；夹持固定结构，其包括：一对结构相同的水平滑轨20、底板21、两对结构相同的导柱22、两对结构相同的导套23以及两对结构相同的弧形板24；一对水平滑轨20安置于实验台1上，且位于一对竖直滑轨3之间，底板21下壁面开设有一对结构相同的通槽，底板21通过一对通槽安装于一对水平滑轨20上，底板21上壁面开设有放置槽，两对导柱22嵌装于底板21上，两对导套23套装于两对导柱22上，两对弧形板24安置于两对导套23相对壁面上；该力学性能测试设备，结构精巧，使用方便，将多种功能集合于一体，进行不同的实验时只需要在其上更换少部分组件，因而使用起来对比完全更换仪器和设备来说非常方便，同时也减小了成本，结构大小适中，更适合中小型企业，成本可控，同时对于破坏性试验的模拟更加接近现实，能够切实观察出安全工器具的力学特性。

下列为本案中所提及的部分电气件的型号；

第一伺服电机：德马克电机公司生产的180系列7.9kw直流低压伺服电机。

第二伺服电机、第三伺服电机：环通电机科技有限公司生产的mx201n2ln07型伺服电机。

伺服驱动器：洪森牌hst1型伺服驱动器，驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

控制器：采用同浦工控生产的tp1568型号的工业电脑，工业电脑是专供工业界使用的工业控制计算机，其基本性能及相容性与商用电脑相差无几，但工业电脑更多的是注重在不同环境下的稳定性，其中富士康工业平板电脑(foxkpc)最具代表性。为人机界面和生产流程控制提供了最佳的解决方案。

电动推杆：h&t铬铭牌hta2500-100型电动推杆。

电磁铁开关：正永牌电子门锁开关。

下列为本案中的拼接块、横板、竖板、竖直滑轨、承载板、螺母支架、弧形板、钢丝网以及内螺纹块形状以及材质的说明；

拼接块：q235材质的开设有凹槽的矩形板块。

横板：q235材质的上壁面具有若干挂钩的矩形板块。

竖板：q235材质的一侧壁面开有通槽的矩形空心板块。

竖直滑轨：q235材质的横截面为工字型的滑轨。

承载板：q235材质的中心开有圆形通孔的矩形板块。

螺母支架：q235材质的具有内螺纹的矩形支架。

弧形板：q235材质的圆弧形板块。

钢丝网：不锈钢材质的具有棱形通孔的编织网。

内螺纹块：q235材质的中心开设有圆柱形内螺纹孔的矩形板块。

通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

实施例：使用时，将实验台1放置于实验室内平整地面上，整个装置依托于实验台1进行放置，减小对地面的压力，实验台1上壁面两侧安装有一对竖板2，其相对壁面安装竖直滑轨3，竖直滑轨3两侧安装有拼接块5，拼接块5对接后用螺栓6连接固定，可以在竖直滑轨3上进行上下移动，横板8通过限位卡块7固定在两对拼接好的拼接块5上，螺纹轴9安装在竖板2内的竖槽中，下端安装有从动锥齿轮11，并且通过第一伺服电机12以及其上的主动锥齿轮13进行驱动，两对拼接块5后壁面上开设有插孔，螺纹轴9上安装有滚珠螺母10，滚珠螺母10上安装有承载板14，承载板14上位于螺纹轴9两侧开设有滑槽，滑槽内嵌装滑片15，滑片15上设有第二伺服电机16，并且在竖板2与其对应位置开设有通槽，螺纹杆19通过螺母支架17固定，并且可以在其内旋转前进，螺纹杆19一端连接第二伺服电机16，另一端连接插杆18，插杆18插装在插孔内，如需进行电力安全工器具的拉力试验，在横板8上的螺纹座44内旋接夹爪，把电力安全工器具中的下端夹持于夹爪内，上端挂在挂钩36上，通过控制器向伺服驱动器发送信号，再通过伺服驱动器向第二伺服电机16发送信号，第二伺服电机16接收信号正向旋转，带动其上的螺纹杆19旋转，并且在螺母支架17内向前移动，带动第二伺服电机16在滑片15上向前移动，螺纹杆19前端的插杆18向前移动插入插孔内，使横板8与滚珠螺母10进行连接，通过控制器向第一伺服电机12发送电信号，第一伺服电机12接收信号后，开始旋转，并且带动主动锥齿轮13旋转，主动锥齿轮13与从动锥齿轮11啮合，带动螺纹轴9旋转，滚珠螺母10内的滚珠在回退器的作用下，进行循环往复的运动，并且带动滚珠螺母10下移，滚珠螺母10上的承载板14中心开有通孔，通孔通过螺纹轴9，使得承载板14可以跟随滚珠螺母10进行上下移动，通过插杆18与通槽，使得横板8可以在竖直滑轨3上进行上下移动，横板8上的螺纹座44内的夹爪随之下降，二者将电力安全工器具进行拉伸，通过夹爪内置的传感器感测拉力，并且传送给控制器，控制器经过数据处理显示出来，通过这种方式进行数据的记录，如需进行破坏性实验，则需要在装置复位后，控制第一伺服电机12反转，将插杆18退出插孔，此时，关闭第一伺服电机12以及第二伺服电机16，电力安全工器具特别是安全帽，对于工人的防护保护特别重要，而破坏性试验是安全帽力学性能检测中必不可少的一环，普通的力学性能测试设备需要更换配套的检测设备，不仅浪费时间，而且成本较高，通过该装置中的固定结构将安全帽固定于底板21的放置槽中，底板21通过滑轨活动安装于实验台1上，底板21中心放置槽两侧安装有导柱22以及导套23，通过将导套23套装在导柱22上，并且将导套23之间的弧形板24卡在安全帽四周即可，此时在横板8下壁面上的内螺纹块42内旋接楔形块35，楔形块35位于安全帽的上方，此时横板8通过牵引装置拉伸到最高处，最高处有挡板31限制，顶板4上壁面安装有安装箱25，安装箱25内是牵引装置，内两侧相对壁面插装滚轴26，滚轴26上套装从动齿轮28，并且通过电机与主动齿轮30与其的啮合作用带动其顺时针或者逆时针旋转，进而将牵引线27收回或者放出，牵引线27下端绑在横板8上，横板8升到最高处后，通过横板8上壁面的电磁铁开关34将拉力弹簧37的一端固定住，拉力弹簧37的另一端挂在上壁板33的挂钩36上，挂钩36安置于上壁板33的下壁面上，挂钩36与电磁铁开关34之间安装有拉力弹簧37，上壁板33通过电动推杆32拉起，并且为拉力弹簧37蓄力，进行实验时，通过控制器控制电磁铁打开，拉力弹簧37瞬间松开，横板8在方向力的作用下下坠通过楔形块35对安全帽进行破坏，并且通过监控探头43，对破坏过程进行记录，以便于研究实验过程中的安全帽各部位的受力情况，通过改变拉力弹簧37的的数量可以实现楔形块35不同的初始加速度，进而改变楔形块35的初始动能，以便于模拟楔形块35在不同高度的下坠情况，在实验台1四周安装有防护装置，竖杆38与横杆39围成四方形的防护框，防护框上安装有防护网，防护网可以避免破坏后的安全帽破片飞溅伤人，通过该设备能够实现不同的实验要求，一种设备进行不同的力学实验，并且通过拉力弹簧37这一简单的设备，模拟出不同高度下坠物体对安全帽的破坏效果，结构精巧，并且使用方便，同时成本适中，适合中小型企业使用。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。