霍普金森拉杆的改进型发射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料力学性能实验领域，特别是一种霍普金森拉杆实验装置的改进型发射装置。
【背景技术】
[0002]基于一维应力波理论的分离式霍普金森实验装置成为当前研宄材料动态力学性能的一种重要实验实验设备，当材料满足应力均匀时，可以获取材料的动态力学性能。随着技术的进步以及实验材料的需要，有必要对霍普金森实验装置进行改进。
[0003]当前学者对于霍普金森拉杆的研宄和使用，很多都集中于消除高频信号对于装置的影响且尽可能减少动力系统在提供动力过程中的能量损失。高频信号可能来自于实验环境，亦可能来自于实验装置本身；实验环境的干扰是随机不确定的，但对于改进实验装置从而减少对实验的干扰是可以实现的。目前霍普金森拉杆发射装置上多采用比较简单的活塞来推动子弹运动，当活塞推动子弹加速过程结束后必须对活塞进行减速以防止活塞与炮管的硬接触。一般装置中，如赵超等设计的“改进型霍普金森拉杆发射装置”采用磁钢圈磁性相斥来避免活塞与炮管发生硬性接触，但由于磁性一开始就存在，所以活塞运动速率受阻，推动子弹运动的作用力减弱，不利于实验达到更高应变率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种减少气体能量损失且抗干扰能力更强的霍普金森拉杆实验装置的改进型发射装置。
[0005]实现本发明目的的技术解决方案为:
[0006]一种霍普金森拉杆的改进型发射装置，包括被配置用于固定在水平台上的炮管底座，一端带螺纹的套筒，拉伸炮管，进气口端盖，子弹出口端盖，管状子弹，拉伸炮管两端分别固定设置有子弹出口端盖和进气口端盖，套筒穿过子弹出口端盖伸入拉伸炮管，并通过螺纹与进气口端盖固连，带中心孔活塞中心孔分两段，一段孔径与套筒的外表面滑动密封配合，另一段孔径大于套筒的外径，带中心孔活塞与拉伸炮管内表面间隙配合，且大孔径段所对应的端面与拉伸炮管进气口端盖的内表面相接触，带中心孔活塞与套筒所形成的空腔与进气口连通，管状子弹套在套筒上，与套筒滑动配合，且一端与带中心孔活塞小孔径段所对应的端面相接触，子弹出口端盖周向对称设置开孔，缓冲气缸的活塞杆垂直于子弹出口端盖沿开孔伸入拉伸炮管，转接块通过卡环固定在套筒内壁的近子弹出口端，直线滚珠导套通过卡环固定在转接块内壁，入射杆贯穿整个发射装置与直线滚珠导套内壁间隙配合，在近子弹出口端盖的一端固定设置法兰盘。
[0007]本发明与现有技术相比，其显著优点:
[0008](I)本发明采用缓冲气缸对活塞进行缓冲减速，有效防止活塞与炮管的撞击；缓冲气缸安装在独立于实验装置的支架上，从而避免了撞击产生的信号由实验装置本身内部传入贴于实验杆上的应变片上。
[0009](2)本发明消除了原磁钢圈结构从开始就存在的磁性阻力作用，使子弹受活塞加速后可以达到更高的速度，从而实现实验样品的更高应变率加载。
[0010]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0011]图1是本发明霍普金森拉杆的改进型发射装置的结构示意图。
[0012]图2是本发明霍普金森拉杆的改进型发射装置的A-A剖视图。
【具体实施方式】
[0013]结合图1和图2:
[0014]本发明一种霍普金森拉杆的改进型发射装置，包括被配置用于固定在水平台上的炮管底座11，一端带螺纹的套筒10，拉伸炮管3，进气口端盖6，子弹出口端盖2，管状子弹4，拉伸炮管3两端分别固定设置有子弹出口端盖和进气口端盖，套筒10穿过子弹出口端盖2伸入拉伸炮管3，并通过螺纹与进气口端盖6固连，带中心孔活塞5中心孔分两段，一段孔径与套筒10的外表面滑动密封配合，另一段孔径大于套筒10的外径，带中心孔带中心孔活塞5与拉伸炮管3内表面间隙配合，且大孔径段所对应的端面与拉伸炮管3进气口端盖6的内表面相接触，带中心孔带中心孔活塞5与套筒10所形成的空腔与进气口连通，管状子弹4套在套筒10上，与套筒10滑动配合，且一端与带中心孔带中心孔活塞5小孔径段所对应的端面相接触，子弹出口端盖2周向对称设置开孔，缓冲气缸I的活塞杆垂直于子弹出口端盖2沿开孔伸入拉伸炮管3，转接块9通过卡环固定在套筒10内壁的近子弹出口端，直线滚珠导套8通过卡环固定在转接块9内壁，入射杆7贯穿整个发射装置与直线滚珠导套8内壁间隙配合，在近子弹出口端盖2的一端固定设置法兰盘。
[0015]缓冲气缸I固定设置在独立于试验装置的支架上，从而避免了撞击产生的信号由实验装置本身内部传入贴于实验杆上的应变片上。
[0016]带中心孔带中心孔活塞5与套筒10滑动配合的内圆周面上设置有环形槽，环形槽内设置有O型密封圈。
[0017]工作原理:
[0018]拉伸实验前使用管状子弹4将带中心孔活塞5推到拉伸炮管3的进气端，使带中心孔活塞5与拉伸炮管进气口端盖6接触。打开气缸使气体进入拉伸炮管3，气体推动带中心孔活塞5，带中心孔活塞5推动管状子弹4进行加速并最终从拉伸炮管3射出。随后管状子弹4撞击入射杆7靠近子弹出口端盖2端的法兰盘，继而产生压缩波，压缩波在法兰盘另一端反射形成拉伸波，数据采集卡收集入射杆7上应变片产生的电压信号。
[0019]在气体推动带中心孔活塞5、带中心孔活塞5推动管状子弹4的过程中，当带中心孔活塞5撞上缓冲气缸I活塞杆时，带中心孔活塞5受到缓冲阻力并且越来越大，当这个力大于气体产生的压力时，带中心孔活塞5完成对管状子弹4的加速后开始减速。随后带中心孔活塞5速度降为零，缓冲气缸I回程并推动带中心孔活塞5反向运动；带中心孔活塞5速度再次降为零后，又反向运动；如此反复直至停止。拉伸炮管3内的气体逐渐由零件间缝隙泄出。
【主权项】
1.一种霍普金森拉杆的改进型发射装置，其特征在于:包括被配置用于固定在水平台上的炮管底座(11)，一端带螺纹的套筒(10)，拉伸炮管(3)，进气口端盖(6)，子弹出口端盖(2)，管状子弹(4)，拉伸炮管(3)两端分别固定设置有子弹出口端盖和进气口端盖，套筒(10)穿过子弹出口端盖(2)伸入拉伸炮管(3)，并通过螺纹与进气口端盖(6)固连，带中心孔活塞(5)中心孔分两段，一段孔径与套筒(10)的外表面滑动密封配合，另一段孔径大于套筒(10)的外径，带中心孔活塞(5)与拉伸炮管(3)内表面间隙配合，且大孔径段所对应的端面与拉伸炮管(3)进气口端盖(6)的内表面相接触，带中心孔活塞(5)与套筒(10)所形成的空腔与进气口连通，管状子弹(4)套在套筒(10)上，与套筒(10)滑动配合，且一端与带中心孔活塞(5)小孔径段所对应的端面相接触，子弹出口端盖(2)周向对称设置开孔，缓冲气缸(I)的活塞杆垂直于子弹出口端盖(2)沿开孔伸入拉伸炮管(3)，转接块(9)通过卡环固定在套筒(10)内壁的近子弹出口端，直线滚珠导套(8)通过卡环固定在转接块(9)内壁，入射杆(7)贯穿整个发射装置与直线滚珠导套(8)内壁间隙配合，在近子弹出口端盖(2)的一端固定设置法兰盘。
2.根据权利要求1所述的霍普金森拉杆的改进型发射装置，其特征在于:所述的缓冲气缸(I)固定设置在独立于试验装置的支架上。
3.根据权利要求1或2所述的霍普金森拉杆的改进型发射装置，其特征在于:所述的带中心孔活塞(5)与套筒(10)滑动配合的内圆周面上设置有环形槽，环形槽内设置有O型密封圈。
【专利摘要】本发明公开了一种霍普金森拉杆的改进型发射装置，子弹出口端盖周向对称设置开孔，缓冲气缸的活塞杆垂直于子弹出口端盖沿开孔伸入拉伸炮管；活塞推动管状子弹的过程中，当活塞撞上缓冲气缸活塞杆时，活塞受到缓冲阻力并且越来越大，当这个力大于气体产生的压力时，活塞完成对管状子弹的加速后开始减速；本发明采用缓冲气缸对活塞进行缓冲减速，有效防止活塞与炮管的撞击；缓冲气缸安装在独立于实验装置的支架上，从而避免了撞击产生的信号由实验装置本身内部传入贴于实验杆上的应变片上；且消除了原磁钢圈结构从开始就存在的磁性阻力作用，使子弹受活塞加速后可以达到更高的速度，从而实现实验样品的更高应变率加载。
【IPC分类】G01N3-02, G01N3-307
【公开号】CN104614230
【申请号】CN201510045008
【发明人】贾登, 许进升, 余家泉, 王鸿丽, 周长省, 陈雄, 郑健
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月28日