本发明涉及一种冲击载荷的施加装置与载荷的施加方法，属于冲击载荷试验技术领域。
背景技术：
冲击载荷是机械设备或其它产品在使用和运输过程经常遇到的恶劣工况。冲击载荷广泛存在于大型装备系统的使用和运输环境中，比如飞机起飞和降落过程中产生的冲击；舰船在遭受风浪的冲击；航天器等在发射、分离以及返回大气层时产生的冲击；大型装备运输过程中遇到的道路颠簸；武器系统的发射过程产生的载荷等。这些冲击会使设备受到的实际载荷远大于名义载荷，会产生强迫振动和共振响应，从而使产品性能与结构强度受到不同程度的损害甚至失效。
由于作用时间短，冲击载荷瞬时对机械系统和零部件产生很大的作用力，会对其作用对象产生接触变形和整体变形，影响系统的可靠性，使其丧失正常工作能力。尤其是机械系统的点、线等高副接触的机械部件如滚动轴承、齿轮、凸轮等，由于其零部件之间接触区域小，冲击载荷会产生相当大的瞬时接触应力，有可能会引起局部塑性变形或微裂纹，破坏零件接触表面，使零件提早破坏。因此对存在冲击载荷工况的机械系统或机械零部件，如果能够了解并提升其抗冲击性能，对提升系统产品的可靠性将具有非常重大的意义。并且随着技术的发展，工业领域对滚动轴承、齿轮机械零部件等的性能要求也日益增强，对机械零部件的性能要求日益全面，其中高端装备领域如航空航天、舰船、武器装备和轨道交通等，对机械零部件性能的要求更加苛刻，零部件的抗冲击性能是这些应用领域的基本要求。
机械零部件的抗冲击性能的评价主要通过试验方法进行，试验过程中对试验对象施加冲击载荷是否准确是试验过程优劣的重要指标。现有的施加冲击载荷的装置存在一定的缺陷，例如：冲击载荷的大小不可控，调节方式不够简便，不能够可控的持续施加冲击载荷。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种冲击载荷的施加装置与载荷的施加方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种冲击载荷的施加装置，包括：电机、传动带、飞轮、转速传感器、离合器、复位机构、丝杠、螺母、力传感器、加载头和控制模块，所述电机和飞轮之间由传动带传动连接，飞轮处设有转速传感器，离合器分别与飞轮和丝杠相连接，丝杠与螺母螺纹连接，螺母与力传感器和加载头依次相连接，控制模块分别与转速传感器、离合器、复位机构和力传感器相连接。
本发明，一种冲击载荷的施加装置的载荷施加方法，按照下述步骤进行：
步骤一：电机通过传动带带动飞轮转动；
步骤二：飞轮处设有转速传感器，当转速传感器检测到飞轮具有足够大的转速时，将信号传输至控制模块，控制模块控制离合器接合；
步骤三：离合器接合后，将动力由飞轮经由离合器传递到丝杠，丝杠带动螺母做轴向运动，从而带动加载头对工件施加冲击载荷；
步骤四：设置于螺母和加载头之间的力传感器检测冲击载荷的大小和持续时间，并将信号反馈至控制模块，当到达预设时间后，控制模块控制离合器脱离，载荷施加结束；
步骤五：离合器脱离后，控制模块控制复位机构使加载头回到初始位置，等待下次施加。
本发明的有益效果为：
本发明避免了载荷从零缓慢增加的状况，只有在飞轮转速达到一定程度时，即储能充足时，才会控制离合器接合，装置运行。
本发明使用离合器、复位机构，转速传感器和力传感器实现了对于冲击载荷的闭环控制，达到对所施加冲击载荷大小以及时间的精准控制。
本发明中电机与飞轮转轴之间采用摩擦型传动带，具有过载保护和缓冲吸振能力，可减少冲击过程中对电机系统的影响。
附图说明
图1为本发明一种冲击载荷的施加装置的结构示意图。
图1中的附图标记，1为电机，2为传动带，3为飞轮，4为转速传感器，5为离合器，6为复位机构，7为丝杠，8为螺母，9为力传感器，10为加载头，11为控制模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本实施例所涉及的一种冲击载荷的施加装置，包括：
电机1、传动带2、飞轮3、转速传感器4、离合器5、复位机构6、丝杠7、螺母8、力传感器9、加载头10和控制模块11，其中：
电机1和飞轮3之间由传动带2传动连接，飞轮3处设有转速传感器4，离合器5分别与飞轮3和丝杠7相连接，丝杠7与螺母8螺纹连接，螺母8与力传感器9和加载头10依次相连接，控制模块11分别与转速传感器4、离合器5、复位机构6和力传感器9相连接。
本实施例中，一种冲击载荷的施加装置的载荷施加方法，按照下述步骤进行：
步骤一：电机1通过传动带2带动飞轮3转动；
步骤二：飞轮3处设有转速传感器4，当转速传感器4检测到飞轮3具有足够大的转速时，将信号传输至控制模块11，控制模块11控制离合器5接合；
步骤三：离合器5接合后，将动力由飞轮3经由离合器5传递到丝杠7，丝杠7带动螺母8做轴转向运动，从而带动加载头10对工件施加冲击载荷；
步骤四：设置于螺母8和加载头10之间的力传感器9检测冲击载荷的大小和持续时间，并将信号反馈至控制模块11，当到达预设时间后，控制模块11控制离合器5脱离，载荷施加结束；
步骤五：离合器5脱离后，控制模块11控制复位机构6使加载头10回到初始位置，等待下次施加。
本实施例中，如图1所示，一种冲击载荷的施加装置工作时，电机1通过传动带2带动飞轮3转动，电机1和飞轮3转轴之间可以采用摩擦型传动带，具有过载保护和缓冲吸振能力，可减少冲击过程中对电机1系统的影响。飞轮3处设有转速传感器4，当转速传感器4检测到飞轮3具有足够大的转速，即储能充足时，将信号传输至控制模块11，控制模块11控制离合器5接合，避免了载荷从零缓慢增加的过程。离合器5接合后将动力传递，从动端带动传动丝杠7转动，丝杠7带动螺母8做轴向运动，从而驱动螺母8和与螺母8相连的力传感器9以及加载头10直线移动，带动加载头10对工件施加冲击载荷，由于拥有充足储能，所以在离合器5接合瞬间即有较大的动力传输至加载头10，实现冲击载荷的施加。设置于螺母9和加载头10之间的力传感器9检测冲击载荷大小和持续时间，并将信号反馈至控制模块11，当到达预设时间后，控制模块11控制离合器5脱离。当载荷施加结束后，离合器5脱离，控制模块11控制复位机构6使加载头10回到初始位置，等待下次施加。离合器5的两组摩擦片分别连接飞轮轴和丝杠轴，当离合器5接合，即两组摩擦片接合时动力能够从飞轮轴传递至丝杠轴；离合器5脱离时，丝杠轴无动力输入。装置中，离合器5、复位机构6、力传感器9、转速传感器4和控制模块11实现了对冲击载荷加载和各参数的闭环控制，达到对所施加冲击载荷大小及持续时间的精确控制。
本实施例中，转速传感器4可根据转速传感器4类型、实际工况和安装空间等因素的不同，其位置可设置于侧平面或周向，或选择合适的安装位置；离合器5可采用摩擦离合器，通过调节离合器5所能传递的最大转矩可以控制冲击载荷的大小；加载头10可以根据不同冲击载荷和冲击过程的要求进行更换。
本实施例中，复位机构6结构不限，可采用多种结构形式，如：
实施例1
可在丝杠轴上加装带传动装置，带传动装置通过定向离合器与复位机构电机相连，施加过程中，定向离合器处于分离状态；施加结束，飞轮轴与丝杠轴脱开，定向离合器接合，施加装置在复位机构电机的带动下反向运动，到达初始位置时触动行程开关，复位机构电机断电停止工作。
实施例2
施加结束后，飞轮轴与丝杠轴脱开，可手动反向旋转丝杠轴使施加装置复位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。