一种落锤冲击实验装置及防二次冲击机构的制作方法

本实用新型涉及冲击实验装置，尤其涉及一种落锤冲击实验装置及防二次冲击机构。

背景技术：

在材料研究和零部件的性能测试方面，采用冲击试验是一种非常常见的分析方法，尤其在汽车假人的生产和应用中，有许多零部件需要进行冲击标定实验，以此来判断零部件的性能指标是否合格。目前，在假人标定试验中，多采用摆锤冲击整体假人或部分组装体，对单个零部件进行竖直方向冲击的实验较少。

现在市场中也有技术比较成熟冲击试验机。其中一种冲击试验机是落球冲击试验装置，该装置结构简单，通过将球形重锤从一定高度自由释放，直接冲击被测部件。由于这种落球冲击试验装置中的重锤自由性较大，没有导向结构，不利于准确冲击。另一种冲击试验机是较为常见的冲击试验机，其多采用门式结构，利用导柱进行导向。这种冲击试验机的机身笨重，对加工和工装要求都比较高，成本比较高，用于小零部件的冲击实验不够经济适用。

在冲击试验过程中，防止二次冲击也是经常需要考虑的问题，在现有的冲击试验中，防止二次冲击的方法主要是通过人为阻止和防二次冲击机构。目前，防二次冲击机构主要采取阻隔式结构的防二次冲击机构和抓取式结构的防二次冲击机构。阻隔式结构的防二次冲击机构一般采用的是气缸或液压缸推动，当重锤完成第一次冲击后反弹，由光电开关采集信号，控制气缸或液压缸动作，推出阻隔板，使重锤与被测件隔离，达到防二次冲击的效果。抓取式结构的防二次冲击机构是通过光电开关给出信号来控制抓取机构定点抓住重锤，达到防二次冲击的目的。阻隔式结构的防二次冲击机构比较复杂，成本较高；抓取式的防二次冲击机构也比较复杂，而且对动作灵敏度要求较高，抓取点必须准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对以上问题和现有技术的不足，提供一种落锤冲击实验装置及防二次冲击机构，该落锤冲击实验装置适用于大、中、小各种零部件的冲击试验，尤其对多种汽车假人的零部件进行标定和性能研究有非常重要的意义；

与本实用新型的一种落锤冲击实验装置配套的防二次冲击机构能够有效防止重锤对被测件的二次冲击，避免数据干扰。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

本实用新型提供一种落锤冲击实验装置，其包括：

装置支架、导向系统和升降系统和夹具；

所述装置支架包括位于上端的横梁、位于中部的安装平台；夹具安装板固定在安装平台上；用于夹持被测样品的夹具安装在所述夹具安装板上；

所述导向系统和升降系统包括钢丝绳、上导向梁、电磁铁、下导向梁和重锤；

下导向梁的底端与重锤相连；电磁铁安装在上导向梁的下表面，通电时电磁铁吸合下导向梁，断电时电磁铁与下导向梁分离；上导向梁和下导向梁能在钢丝绳的导向作用下上下移动。

更优选地，所述的落锤冲击实验装置还包括：防二次冲击机构；

所述防二次冲击机构包括推拉电磁体、光电开关、拉伸弹簧、合页、支撑架、转轴、吸能垫、插销和绳索；

所述推拉电磁体和所述光电开关安装在所述安装平台一侧的高支架上；所述合页为两个，对称装在所述高支架两侧；所述支撑架两个，每个支撑架分别通过转轴与合页相连；插销在合页中能上下移动，其通过绳索系于所述推拉电磁体的推拉杆上；所述拉伸弹簧的两端分别固定在所述支撑架上端且远离所述高支架；所述吸能垫固定在所述支撑架的上面；

所述光电开关感应到重锤冲击被测样品并反弹后，触发推拉电磁体通电吸合，带动绳索将插销从合页中拔出，两个支撑架在拉伸弹簧作用下向中间合拢，反弹起的重锤再次下落时落在固定在支撑架上的吸能垫上。

本实用新型还提供一种与上述的一种落锤冲击实验装置配套使用的防二次冲击机构，所述防二次冲击机构包括：

推拉电磁体、光电开关、拉伸弹簧、合页、支撑架、转轴、吸能垫、插销和绳索；

所述推拉电磁体和所述光电开关安装在所述安装平台一侧的高支架上；所述合页为两个，对称装在所述高支架两侧；所述支撑架为两个，每个支撑架分别通过转轴与合页相连；插销在合页中能上下移动，其通过绳索系于所述推拉电磁体的推拉杆上；所述拉伸弹簧的两端分别固定在所述支撑架上端且远离所述高支架；所述吸能垫固定在所述支撑架的上面；

所述光电开关感应到重锤冲击被测样品并反弹后，触发推拉电磁体通电吸合，带动绳索将插销从合页中拔出，两个支撑架在拉伸弹簧作用下向中间合拢，反弹起的重锤再次下落时落在固定在支撑架上的吸能垫上。

由上述本实用新型的技术方案可以看出，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型通过固定在装置支架上且灵活拆卸的夹具，可满足多种汽车假人单个零件或组装件进行性能测试，对不同零件只需更换夹具即可，操作方便。

2、本实用新型中通过导向系统和升降系统能够使重锤准确冲击。

3、本实用新型的结构简单、占地空间小以及制造成本低，适用于大、中、小各种零部件的冲击实验。

4、本实用新型中的防二次冲击机构，结构简单，易于实现，能有效避免二次冲击对实验带来的影响。

附图说明

图1为本实用新型的落锤冲击实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型中的防二次冲击机构的结构示意图。

附图中：

装置支架1、导向系统和升降系统2、防二次冲击机构3、夹具4、被测样品5；固定底板1-1、矮支架1-2、高支架1-3、连接撑1-4、连接板1-5、横梁1-6、安装平台1-7、夹具安装板1-8；卷扬机2-1、导线支架2-2、滑轮2-3、钢丝绳2-4、上导向梁2-5、电磁铁2-6、下导向梁2-7、重锤2-8；推拉电磁体3-1、光电开关3-2、拉伸弹簧3-3、合页3-4、支撑架3-5、转轴3-6、吸能垫3-7、插销3-8、绳索3-9。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实用新型提供一种落锤冲击实验装置，其结构如图1所示，包括：

装置支架1、导向系统和升降系统2、防二次冲击机构3、夹具4、被测样品5。

装置支架1为整个装置的骨架，其主要采用焊接方式连接而成，用于支撑和固定其它各系统或部件。该装置支架1包括底板1-1、矮支架1-2、高支架1-3、连接在矮支架1-2和高支架1-3之间的连接撑1-4与连接板1-5、位于上端且固定在高支架1-3上的横梁1-6、位于中部且与矮支架1-2和高支架1-3连接的安装平台1-7。夹具安装板1-8固定在安装平台1-7的固定座上。夹具4通过连接件安装在装置支架1的夹具安装板1-8上。被测样品 5被夹具4所夹持。

导向系统和升降系统2是共用一套系统，其包括卷扬机2-1、导线支架 2-2、滑轮2-3、钢丝绳2-4、上导向梁2-5、电磁铁2-6、下导向梁2-7、重锤2-8。

整个导向系统和升降系统2主要通过钢丝绳2-4将各个部件连接起来。卷扬机2-1固定在底板1-1上；钢丝绳2-4的一端从卷扬机2-1中输出，穿过导线支架2-2的导线孔，经过位于装置支架1的连接撑1-4上的固定的滑轮2-3，通过位于横梁1-6上的两个定滑轮2-3和与上导向梁2-5相连的可动的滑轮2-3绕线，两次穿过上导向梁2-5和下导向梁2-7后，钢丝绳2-4 端头固定于装置支架1的夹具安装板1-8上。上导向梁2-5和下导向梁2-7 的两端均装有直线轴承，使其能在钢丝绳2-4的导向作用下顺利上下移动。电磁铁2-6安装在上导向梁2-5的下表面，通电时电磁铁2-6吸合下导向梁 2-7；断电时电磁铁2-6失去磁性，电磁铁2-6与下导向梁2-7分离，下导向梁2-7在钢丝绳2-4的导向作用下竖直下落。下导向梁2-7的底端与重锤2-8 相连；随着下导向梁2-7下落，重锤2-8下落冲击固定在夹具4上的被测样品5。

上述防二次冲击机构3的结构如图2所示，可以看出，该防二次冲击机构3包括推拉电磁体3-1、光电开关3-2、拉伸弹簧3-3、合页3-4、支撑架3-5、转轴3-6、吸能垫3-7、插销3-8、绳索3-9。

其中的推拉电磁体3-1、光电开关3-2安装在装置支架1的高支架1-3 上；合页3-4为两个，均安装在装置支架1的高支架1-3的两侧；支撑架 3-5为两个，对称布置在装置支架1的高支架1-3两侧；每个支撑架3-5分别通过转轴3-6与合页3-4相连，合页3-4内装有轴承，合页3-4内的插销3-8通过绳索3-9系于推拉电磁体3-1的推拉杆上，实验时，将两插销3-8 分别插在合页3-4的插销孔中。吸能垫3-7为两个，分别固定在支撑架3-5 的两端部的上面。拉伸弹簧3-3的两端分别固定在支撑架3-5上端，且远离高支架1-3。

本实用新型的工作原理通过对被测样品5的Q假人胸部冲击、锁骨冲击及胸部和锁骨组合分别进行冲击实验来进行说明，结合图1和图2，具体实施如下：

一、对Q假人胸部进行冲击实验

步骤S11，安装夹具4及被测样品5。

将Q假人胸部及其锁骨对应的夹具4按照装置支架1上的夹具安装板 1-8上胸部冲击对应的孔位安装固定，然后利用夹具4将Q假人胸部固定。

步骤S12，设定重锤高度H。

将电磁铁2-6通电，使其与下导向梁2-7吸合，启动卷扬机2-1，将重锤2-8调节到实验指定高度H。

步骤S13，调节防二次冲击机构到动作起始位置。

将防二次冲击机构3的两个支撑架3-5分开，拉伸弹簧3-3处于拉伸状态，将两个插销3-8分别插入合页3-4的插销孔中，防止支撑架3-4向中间合拢。

步骤S14，冲击Q假人胸部，采集数据。

启动数据采集软件，触发开关，使电磁铁2-6断电。此时，下导向梁 2-7与电磁铁2-6分离，重锤2-8在钢丝绳2-4的导向作用下竖直下落，冲击Q假人胸部，使其产生向下位移。此过程中，粘贴在重锤2-8上的加速度传感器记录冲击Q假人胸部时的加速度变化，安装在装置支架1的安装板侧面的自复位位移传感器记录Q假人胸部冲击过程中的位移变化。

在重锤2-8下落过程中，光电开关3-2记录一次；在重锤2-8冲击被测样品5后向上反弹的过程中，光电开关3-2记录第二次，此时触发推拉电磁体3-1通电吸合，带动绳索3-9将合页3-4中的两个插销3-8拔出，两个支撑架3-5在拉伸弹簧3-3作用下向中间合拢，反弹起的重锤2-8再次下落时落在固定在支撑架3-5上的吸能垫3-7上，该吸能垫3-7能够阻止被测样品 5受到二次冲击。

步骤S15，按实验要求，多次实验，对数据进行处理，得到释放重锤高度H与最大位移、冲击加速度的关系，分析研究Q假人胸部材料和结构性能是否达标。

二、对Q假人锁骨进行冲击实验

步骤S21，安装夹具及被测样品。

将被测样品的Q假人胸部及其锁骨对应的夹具4按照装置支架1上的夹具安装板1-8上锁骨冲击对应的孔位安装固定。然后利用夹具4将Q假人锁骨固定。

其它步骤与Q假人胸部冲击实验步骤相同，此处不再赘述。

其中，本实用新型可以对Q假人锁骨多次冲击或者调整不同高度，通过多粗数据来研究Q假人锁骨的耐冲击性，这也是作为汽车碰撞假人的一个重要指标。

三、对Q假人胸部和锁骨组合部件进行冲击实验

步骤S31，安装夹具及被测样品。

将被测样品的Q假人胸部及其锁骨对应的夹具4按照装置支架1上的夹具安装板1-8上胸部冲击对应的孔位安装固定。然后将Q假人胸部和锁骨组装，安装固定在夹具4上。

其它步骤与Q假人胸部冲击实验步骤相同，此处不再赘述。

由上面可以看出，本实用新型能够利用同一个实验装置，对被测样品的Q假人胸部、锁骨及其组合件进行冲击实验，从而更为方便地研究被测样品性能，为预判Q假人成品是否合格提供更可靠的参考依据，也为我们生产研发提供了参考方向。

本实用新型，对不同的被测样品5进行冲击实验时，只需更换相应夹具4，根据夹具4和被测样品5的高度调节防二次冲击机构3的位置，即可完成其它被测样品的冲击试验，并有效防止二次冲击。当本实用新型处于闲置时，防二次冲击机构3也可以作为承重台放置重锤2-8。

总而言之，与现行的冲击试验台相比，本实用新型结构简单，制造成本低，更符合汽车假人标定实验的需求。所提供的防二次冲击机构结构更简单，能够准确有效的阻止被测件遭受二次冲击，装置闲置时，该机构起到承重作用，可以防止钢丝绳长时间受力而变形。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本实用新型。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。