一种材料抗冲击检测设备及检测方法与流程

本发明属于材料检测领域，尤其是一种材料抗冲击检测设备及检测方法。

背景技术：

在现有技术中防弹玻璃的抗冲击性能是使用落锤对防弹玻璃进行冲击，在检测防弹玻璃等军工材料的抗冲击性能时，为了模拟子弹与防弹玻璃发生碰撞的工况，所以通常将落锤与防弹玻璃发生碰撞的部位设计成子弹的形状的冲击头，模拟子弹与防弹玻璃发生碰撞时点接触的工况，该技术方案存在冲击头仅能对防弹玻璃的一点进行冲击检测，无法对防弹玻璃进行全面的检测，导致检测结果不准确的问题，为此需要提供一种能够使冲击头对防弹玻璃进行全面检测，提高检测精度的材料抗冲击检测设备。

技术实现要素：

发明目的：提供一种材料抗冲击检测设备，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种材料抗冲击检测设备包括：测试台，固定安装在测试台上方的移动组件和测试组件，所述移动组件包括与测试台固定连接的驱动组件，以及固定安装在驱动组件上方的测试夹具，防弹玻璃与测试夹具固定连接，所述驱动组件带动测试夹具在测试台的上方做横向和纵向的直线运动。

所述测试组件包括与测试台固定连接的支架，以及与支架固定连接的冲击组件，所述冲击组件与测试夹具之间存在预定空间，所述冲击组件向测试夹具方向做竖向的往复直线运动。

在进一步的实施例中，所述驱动组件包括与测试台固定连接的横向运动机构，以及固定安装在横向运动机构上方的纵向运动机构，所述测试夹具与纵向运动机构固定连接，所述横向运动机构带动纵向运动机构在测试台的上方做横向的直线运动，所述纵向运动机构带动测试夹具在测试台的上方做纵向的直线运动，通过横向运动机构和纵向运动机构的结合，能够实现防弹玻璃在测试组件下的位移，使检测更全面。

在进一步的实施例中，所述冲击组件包括与支架固定连接的竖向运动机构，以及与竖向运动机构的底端可拆卸连接的冲击头，所述竖向运动机构带动冲击头向测试夹具方向做竖向的往复直线运动，所述冲击头与防弹玻璃间歇性抵接，通过竖向运动机构使冲击头与防弹玻璃间歇性抵接，能够达到冲击测试的效果。

在进一步的实施例中，所述竖向运动机构包括与支架固定连接的电动机，以及电动机转动连接的连杆机构，所述连杆机构包括与电动机转动连接的偏心轮，一端与偏心轮偏心转动连接的连杆，以及与连杆滑动连接的滑动件，所述滑动件与支架转动连接，所述滑动件的中心和偏心轮的中心的位置与防弹玻璃的法线相配合，所述冲击头与连杆的另一端可拆卸连接，通过连杆机构将电动机的周向运动转化为直线运动，是将电动机的高速旋转产生的角位移转化为连杆的直线位移，因此连杆的直线位移也是高速位移，能够保证对防弹玻璃是高速的冲击检测，因为连杆与偏心轮之间的转动连接为刚性连接，所以能够保证冲击力的低损耗率，所以通过连杆机构将将电动机的周向运动转化为直线运动，能够解决滚珠丝杠机构和液压缸存在速度运行慢，气缸驱动冲击头冲击力的损耗率高的问题，进一步的提高了对防弹玻璃的检测精度。

在进一步的实施例中，还包括微动框架，所述微动框架包括与支架固定连接的微动组件，与微动组件滑动连接的固定组件，所述竖向运动机构与固定组件固定连接，所述微动组件推动固定组件做竖向的直线运动。

所述微动组件包括与支架固定连接的气缸，与支架固定连接的两个第一滑动组件，以及至少一个与气缸的伸缩杆固定连接的槽块，所述第一滑动组件包括与平行安装在气缸的伸缩杆两侧的第一滑轨，以及与槽块的两侧固定连接的第一滑块，所述第一滑轨与支架固定连接，所述第一滑块与第一滑轨滑动连接，所述槽块的中间位置开有z形槽。

所述固定组件包括与槽块的z形槽相配合的移动件，与支架固定连接的至少两个第二滑动组件，以及与第二滑动组件固定连接的固定架，所述竖向运动机构与固定架固定连接，所述第二滑动组件包括支架固定连接的第二滑块，以及与第二滑块滑动连接的第二滑轨，所述固定架与第二滑轨固定连接，所述第二滑轨安装方向与竖向运动机构的运动方向相一致。

所述槽块做横向的直线运动，移动件在z形槽内做竖向的直线运动，同时槽块对移动件的上移位置和下移位置限位。

在连杆机构卡死时，通过微动组件使竖向运动机构向上位移，使连杆机构能够越过死点正常工作，提升了测试速度，而且通过气缸的高响应工作速度能够保证微动组件的高工作速度。

由于通过气缸驱动槽块做横向的直线运动，使用槽块对移动件的上移位置和下移位置进行限位，能够保证使竖向运动机构向上位移的同时，避免气缸内空气被压缩，冲击力损耗的问题。

通过槽块两侧的第一滑动组件，能够保证冲击头与防弹玻璃发生抵接时，将反冲击力抵消，保证了微动组件的工作效率和质量。

在进一步的实施例中，所述移动件是与固定架固定连接的斜块或滚轮，所述斜块在z形槽内滑动，所述滚轮在z形槽内滚动，通过斜块在z形槽内滑动，或滚轮在z形槽内滚动，能够保证移动块能够将槽块的横向直线运动转化为竖向直线运动。

在进一步的实施例中，所述电动机与偏心轮之间通过带轮组件进行柔性传动，所述带轮组件包括与电动机的输出轴传动连接的主动轮，与偏心轮同心固定连接的从动轮，以及套接在主动轮和从动轮外侧的传动带，通过在电动机与偏心轮之间安装带轮组件，在连杆机构卡死时，传动带与从动轮发生滑动，电动机也能正常工作，解决了电动机在高速运转时突然卡死，对电动机的寿命和精度会造成严重影响，严重的还会使电动机会发生失速，不利于控制连杆机构的速度，对防弹玻璃的测试准确性造成影响的问题。

在进一步的实施例中，一种材料抗冲击检测设备还包括更换组件，所述更换组件包括与支架固定连接的伺服电机，与伺服电机传动连接的分度盘，以及在等分安装在分度盘边缘的至少两个冲击座，所述冲击头插接在冲击座内，所述冲击头与冲击座弹性连接，所述连杆与冲击头间歇性抵接，所述冲击座内还固定安装有检测传感器，所述检测传感器与伺服电机和电动机电连接，通过检测传感器检测冲击头的形状，能够判断冲击头的形状是否在可用范围内，当冲击头的形状不可使用时通过伺服电机带动分度盘更换新的冲击头进行使用，既不影响工作效率，又不影响检测结果的准确性。

基于一种材料抗冲击检测设备的检测方法包括：第一步，将防弹玻璃固定安装在移动组件的测试夹具上，驱动组件将防弹玻璃的预定测试点移动至测试组件的下方，测试组件的冲击组件对预定测试点进行冲击测试。

第二步，对防弹玻璃的预定测试点进行测试预定次数后，测试组件停止工作，驱动组件将防弹玻璃的下一预定测试点移动至测试组件的下方，测试组件的冲击组件对新的预定测试点进行冲击测试。

其中，冲击组件累积工作预定次数后停止工作，更换冲击头。

有益效果：本发明公开了一种材料抗冲击检测设备及检测方法，通过移动组件使防弹玻璃在测试组件的下方移动，使测试组件能够对防弹玻璃的不同测试点进行检测，对防弹玻璃进行全面的检测，解决了现有技术无法对防弹玻璃进行全面的检测，导致检测结果不准确的问题。

附图说明

图1是本发明的装配示意图。

图2是本发明的测试组件结构示意图。

图3是本发明的微动框架结构示意图。

图4是本发明的微动组件结构示意图。

图5是本发明的移动件另一实施例结构示意图。

图6是本发明的更换组件结构示意图。

图1至图6所示附图标记为：测试台1、移动组件2、测试组件3、微动框架4、更换组件5、驱动组件21、测试夹具22、支架31、冲击组件32、微动组件41、固定组件42、伺服电机51、分度盘52、冲击座53、检测传感器54、横向运动机构211、纵向运动机构212、竖向运动机构321、冲击头322、气缸411、第一滑动组件412、槽块413、移动件421、第二滑动组件422、固定架423、电动机3211、连杆机构3212、滑动件3213、偏心轮32121、连杆32122。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人在对防弹玻璃进行检测时发现现有落锤式冲击检测设备为了模拟子弹与防弹玻璃发生碰撞的工况，所以通常将落锤与防弹玻璃发生碰撞的部位设计成子弹的形状的冲击头，模拟子弹与防弹玻璃发生碰撞时点接触的工况，该技术方案存在冲击头仅能对防弹玻璃的一点进行冲击检测，无法对防弹玻璃进行全面的检测，出现最终的检测结果不准确的问题。

为了解决上述问题，申请人研发了一种能够使冲击头对防弹玻璃进行全面检测，提高检测精度的材料抗冲击检测设备。

一种材料抗冲击检测设备包括：测试台1、移动组件2、测试组件3、微动框架4、更换组件5、驱动组件21、测试夹具22、支架31、冲击组件32、微动组件41、固定组件42、伺服电机51、分度盘52、冲击座53、检测传感器54、横向运动机构211、纵向运动机构212、竖向运动机构321、冲击头322、气缸411、第一滑动组件412、槽块413、移动件421、第二滑动组件422、固定架423、电动机3211、连杆机构3212、滑动件3213、偏心轮32121、连杆32122。

测试台1是固定安装在地面上的一平台。

移动组件2包括驱动组件21和测试夹具22，驱动组件21包括横向运动机构211和纵向运动机构212，横向运动机构211与测试台1固定连接，纵向运动机构212固定安装在横向运动机构211的上方，测试夹具22固定安装在纵向运动机构212的上方，横向运动机构211能够带动纵向运动机构212在测试台1的上方做横向的直线运动，纵向运动机构212能够带动测试夹具22在测试台1的上方做纵向的直线运动，其中，横向运动机构211和纵向运动机构212可以是相互垂直安装的滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、液压缸或气缸等直线运动机构，如图1所示横向运动机构211和纵向运动机构212垂直安装的滚珠丝杠机构，通过横向运动机构211和纵向运动机构212的结合，能够实现防弹玻璃在测试组件3下的位移，使检测更全面。

测试夹具22包括开有至少两个相互平行的倒t形凹槽的安装板，以及插接在安装板的倒t形凹槽内的t形螺母，固定安装防弹玻璃是只需要将防弹玻璃固定在t形螺母上然后将t形螺母固定在倒t形凹槽内，在测试时通过驱动组件21调整测试夹具22的位置即可。

测试组件3包括支架31和冲击组件32，支架31为两端与测试台1固定连接，中间位于测试夹具22上方的龙门架。

冲击组件32包括竖向运动机构321和冲击头322，竖向运动机构321固定安装在支架31的中间位置，冲击头322与竖向运动机构321的底端可拆卸连接，竖向运动机构321带动冲击头322向测试夹具22方向做竖向的往复直线运动，使冲击头322与防弹玻璃间歇性抵接，对防弹玻璃造成冲击，其中，冲击头322是顶端为子弹状的圆弧头，冲击头322通过螺接与竖向运动机构321的底端可拆卸连接，竖向运动机构321可以是滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、液压缸或气缸等直线运动机构，也可以如图1所示是动力组件通过绳索将落锤提升至顶端然后落下的结构，通过竖向运动机构321使冲击头322与防弹玻璃间歇性抵接，对防弹玻璃造成冲击能够达到冲击测试的效果。

在装配时，首先将横向运动机构211与测试台1固定连接，然后将纵向运动机构212固定安装在横向运动机构211的上方，然后将测试夹具22固定安装在纵向运动机构212的上方，然后将支架31固定安装在测试台1的中间位置，然后将冲击头322安装在竖向运动机构321的落锤底端，最后将竖向运动机构321固定安装在支架31的中间位置，其中，图1是为了展示出竖向运动机构321的结构将支架31一侧的固定板拆除后的结构示意图，在横向运动机构211、纵向运动机构212和竖向运动机构321的两侧还固定安装有辅助直线运动的至少两个滑动组件。

在装配冲击组件32时需注意竖向运动机构321与测试夹具22之间存在预定空间，使测试夹具22能够带着防弹玻璃在竖向运动机构321的下方移动，冲击头322又能够与防弹玻璃间歇性抵接，对防弹玻璃造成冲击。

工作原理：首先将防弹玻璃固定安装在移动组件2的测试夹具22上，驱动组件21将防弹玻璃的预定测试点移动至测试组件3的下方，测试组件3的冲击组件32对预定测试点进行冲击测试，对防弹玻璃的预定测试点进行测试预定次数后，测试组件3停止工作，驱动组件21将防弹玻璃的下一预定测试点移动至测试组件3的下方，测试组件3的冲击组件32对新的预定测试点进行冲击测试，其中，冲击组件32累积工作预定次数后停止工作，还能够更换冲击头322，避免冲击头322发生形变，保证测试精度。

在进一步的实施例中，在现有技术中常见的技术手段是使用滚珠丝杠机构、气缸、液压缸或动力组件通过绳索将落锤提升至顶端然后落下的结构实现竖向运动机构321的竖向直线运动，在现有技术中对材料的冲击检测是测试材料在经受高速率的重力作用下发生快速变形而不出现开裂或脱落的能力，对防弹玻璃的检测更是要冲击头322模拟子弹的速度对防弹玻璃进行冲击检测，而滚珠丝杠机构和液压缸存在速度运行慢的缺陷，虽然气缸的工作速度能够达到检测所需的速度，但是气缸的驱动介质是空气，由于空气具有可压缩性，气缸驱动冲击头322撞击防弹玻璃时气缸内的空气会受到相对力，发生压缩，冲击力的损耗率高，减小了对防弹玻璃的冲击力也会导致检测精度不准确的问题，而动力组件通过绳索将落锤提升至顶端然后落下的结构的每次撞击也存在着复位缓慢，落锤每次落下还有因防弹玻璃的弹性形变对防弹玻璃造成多次冲击，无法准确计算测试次数和工作时间长的问题。

为了解决上述问题，竖向运动机构321包括与支架31固定连接的电动机3211，以及电动机3211转动连接的连杆机构3212，连杆机构3212包括与电动机3211转动连接的偏心轮32121，一端与偏心轮32121偏心转动连接的连杆32122，以及与连杆32122滑动连接的滑动件3213，滑动件3213与支架31转动连接，滑动件3213的中心和偏心轮32121的中心的位置与防弹玻璃的法线相配合，冲击头322与连杆32122的另一端可拆卸连接，其中，连杆32122和滑动件3213可以是滑轨机构或直线轴机构等直线滑动机构，滑动件3213的一侧安装有与支架31转动连接的转盘，通过转盘实现滑动件3213与支架31的转动连接。

通过连杆机构3212将电动机3211的周向运动转化为直线运动，是将电动机3211的高速旋转产生的角位移转化为连杆32122的直线位移，因此连杆32122的直线位移也是高速位移，能够保证对防弹玻璃是高速的冲击检测，因为连杆32122与偏心轮32121之间的转动连接为刚性连接，所以能够保证冲击力的低损耗率，所以通过连杆机构3212将将电动机3211的周向运动转化为直线运动，能够解决滚珠丝杠机构和液压缸存在速度运行慢，气缸驱动冲击头322冲击力的损耗率高，以及动力组件通过绳索将落锤提升至顶端然后落下的结构，无法准确计算测试次数和工作时间长的问题，进一步的提高了对防弹玻璃的检测精度和工作效率。

在进一步的实施例中，由于使用连杆机构3212将电动机3211的周向运动转化为直线运动的技术方案，还存在需要将防弹玻璃与偏心轮32121的偏心杆之间的距离控制在与冲击头322至偏心轮32121的偏心杆之间的距离相等的位置，才能保证不使连杆机构3212卡在死点位置，使连杆机构3212的偏心轮32121能够正常旋转，这一方案需要控制防弹玻璃的位置过于精确不方便防弹玻璃冲击检测，降低了对防弹玻璃的检测速度。

为了解决上述问题，材料抗冲击检测设备还包括微动框架4，微动框架4包括与支架31固定连接的微动组件41，以及与微动组件41滑动连接的固定组件42，竖向运动机构321与固定组件42固定连接，微动组件41推动固定组件42做竖向的直线运动。

微动组件41包括与支架31固定连接的气缸411，与支架31固定连接的两个第一滑动组件412，以及至少一个与气缸411的伸缩杆固定连接的槽块413，第一滑动组件412包括与平行安装在气缸411的伸缩杆两侧的第一滑轨，以及与槽块413的两侧固定连接的第一滑块，第一滑轨与支架31固定连接，第一滑块与第一滑轨滑动连接，槽块413的中间位置开有z形槽。

固定组件42包括与槽块413的z形槽相配合的移动件421，与支架31固定连接的至少两个第二滑动组件422，以及与第二滑动组件422固定连接的固定架423，竖向运动机构321与固定架423固定连接，第二滑动组件422包括支架31固定连接的第二滑块，以及与第二滑块滑动连接的第二滑轨，固定架423与第二滑轨固定连接，第二滑轨安装方向与竖向运动机构321的运动方向相一致，其中，为了展示微动框架4的连接关系图3是本发明的半剖视图，如图3所示第二滑动组件422对称安装在固定架423的两侧。

槽块413做横向的直线运动，移动件421在z形槽内做竖向的直线运动，同时槽块413对移动件421的上移位置和下移位置限位。

为了进一步的提高对槽块413的侧面支撑力，如图3和图4所示支架31为c形钢，第一滑动组件412安装在支架31的内侧两壁。

在连杆机构3212卡死时，通过微动组件41使竖向运动机构321向上位移，使连杆机构3212能够越过死点正常工作，提升了测试速度，而且通过气缸411的高响应工作速度能够保证微动组件41的高工作速度。

由于通过气缸411驱动槽块413做横向的直线运动，使用槽块413对移动件421的上移位置和下移位置进行限位，能够保证使竖向运动机构321向上位移的同时，避免气缸411内空气被压缩，冲击力损耗的问题。

通过第一滑动组件412，能够对槽块413进行限位保证冲击头322与防弹玻璃发生抵接时，将反冲击力抵消，保证了微动组件41使竖向运动机构321向上位移的效率和质量。

在进一步的实施例中，为了保证移动块能够将槽块413的横向直线运动转化为竖向直线运动，所以移动件421是与固定架423固定连接的斜块或滚轮，斜块在z形槽内滑动，滚轮在z形槽内滚动，通过斜块在z形槽内滑动，或滚轮在z形槽内滚动，能够保证移动块能够将槽块413的横向直线运动转化为竖向直线运动。

在进一步的实施例中，在微动组件41响应前，连杆机构3212仍会有短暂的卡死，电动机3211在高速运转时突然卡死，对电动机3211的寿命和精度会造成严重影响，严重的还会使电动机3211会发生失速，不利于控制连杆机构3212的速度，对防弹玻璃的测试准确性造成影响。

为了解决上述问题，电动机3211与偏心轮32121之间通过带轮组件进行柔性传动，带轮组件包括与电动机3211的输出轴传动连接的主动轮，与偏心轮32121同心固定连接的从动轮，以及套接在主动轮和从动轮外侧的传动带。

进一步的为了更准确的检测出偏心轮32121的角度，提高对防弹玻璃的测试准确性，偏心轮32121和从动轮的一侧还同心转动连接有角度传感器，角度传感器的基座与支架31固定连接。

其中，此实施例与微动组件41的实施例相结合时，电动机3211、偏心轮32121、带轮组件和角度传感器均与固定组件42相配合。

通过在电动机3211与偏心轮32121之间安装带轮组件，在连杆机构3212卡死时，传动带与从动轮发生滑动，电动机3211也能正常工作，解决了电动机3211在高速运转时突然卡死，对电动机3211的寿命和精度会造成严重影响，严重的还会使电动机3211会发生失速，不利于控制连杆机构3212的速度，对防弹玻璃的测试准确性造成影响的问题。

在冲击头322与防弹玻璃发生碰撞时，冲击头322会产生形变，使冲击头322与防弹玻璃之间的接触面扩大，导致检测结果不准确的问题，现有技术是停机更换冲击头322，这一方案又存在着更换时间长，影响工作效率的问题。

为了解决上述问题，材料抗冲击检测设备还包括更换组件5，更换组件5包括与支架31固定连接的伺服电机51，与伺服电机51传动连接的分度盘52，以及在等分安装在分度盘52边缘的至少两个冲击座53，冲击头322插接在冲击座53内，冲击头322与冲击座53通过弹簧弹性连接，连杆32122与冲击头322间歇性抵接，冲击座53内还固定安装有检测传感器54，检测传感器54与伺服电机51和电动机3211电连接，其中，检测传感器54可以是位置传感器或轮廓传感器或光栅传感器，如图6所示检测传感器54可以是安装在冲击座53内部一侧的检测传感器54，因为当冲击头322的顶端因为冲击发生形变时会变平变短，通过检测传感器54检测冲击头322在冲击座53内的位置，能够检测到冲击头322是否发生形变。

此实施例的工作原理是测试组件3工作预定时间或预定次数或通过检测传感器54检测到冲击头322发生形变超过可使用范围后，测试组件3停止工作，或通过检测传感器54向伺服电机51和测试组件3发送电信号，使测试组件3停止工作，然后伺服电机51旋转预定角度，更换新的冲击头322后，再启动电动机3211进行工作。

其中，此实施例与微动组件41的实施例相结合时，伺服电机51、分度盘52和冲击座53均与固定组件42相配合。

通过检测传感器54检测冲击头322的形状，能够判断冲击头322的形状是否在可用范围内，当冲击头322的形状不可使用时通过伺服电机51带动分度盘52更换新的冲击头322进行使用，既不影响工作效率，又不影响检测结果的准确性。