一种落锤冲击试验机防二次冲击装置及其试验方法
文献发布时间:2023-06-19 09:30:39
技术领域
本发明涉及一种落锤冲击试验机防二次冲击装置及其试验方法,特别是一种适用于岩土工程、采矿工程、土木工程中的落锤冲击实验的装置,属于工程实验设备技术领域。
背景技术
在岩石动力学实验中,使用落锤式冲击试验机对岩样进行一次或多次预冲击实验,进而分析研究岩样在不同次数预冲击下的损伤破坏情况,对岩石在不同损伤情况下的静动力学特性研究具有重要意义。
落锤式冲击试验机的原理是,将落锤提升至所需高度增加落锤重量,释放落锤做自由落体运动,使其以一定速度冲击试件,将重力势能转化为动能,以此对岩石试件造成损伤破坏。
实验过程中,落锤撞击岩石试样后会弹起,对试样造成二次或多次冲击损伤,影响实验结果中试件损伤情况的判断分析。因此需要一个防二次冲击装置,以实现防止落锤弹起或落锤弹起后与试件迅速分离的功能。现在的多数专利,机械式卡槽防止弹起对试件精准度较高,当试件尺寸在允许范围内波动时,可能会造成极迅速的、肉眼不可见的细微二次冲击,而影响到实验结果,不能保持实验准确性;单纯电磁装置在启动时间响应、落锤动能计算上间接影响实验结果的计算;弹簧式或楔形式分离、倒钩锁死式会在落锤弹起时强制使其停止上升运动,随着使用次数增加,会对一起造成磨损、损坏,影响之后使用;隔离式对于隔板或吸能板、缓冲板弹出、推出的高度有苛刻的要求,对于不同的试件,落锤弹起高度不同,当弹起高度较小时,隔板来不及推出或推出后由于高度较小,还是会对试件造成二次冲击损伤。
发明内容
本发明的目的在于针对以上装置的问题和不足,提供一种落锤冲击试验机防二次冲击装置及其试验方法,该落锤实验装置适用于不同规格试件,可更换锤头,达到不同的实验效果;防二次冲击装置具有响应快,操作简单,利用光传感器实现快速、准确捕捉落锤,将其提升,实现放锤-冲击-收锤自动化,保证试验结果的可靠性。
本发明采用的技术方案是:一种落锤冲击试验机防二次冲击装置,包括顶板14,底座1,支撑杆7、导向杆5、滑板4和控制器,底座1上安装载物台13,所述载物台13上安装垫块2,垫块2上放置试样19;底座1上部四周安装支撑杆7,支撑杆7顶部与顶板14连接,左右两侧两支撑杆7的中间安装导向杆5,导向杆5底部与底座1连接,顶部与顶板14连接,滑板4安装于两导向杆5上,滑板4下安装配重室22,配重室22内安装有配重片16,配重室22下安装锤头座3,锤头座3下安装落锤17,顶板14下端安装电磁捕捉提拉装置6,滑板4由磁性材料制成,四根支撑杆7的下端分别安装与试样19顶部齐平的红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10,红外线发射器Ⅰ12和光传感器Ⅰ8、红外线发射器Ⅱ11和光传感器Ⅱ10分别呈对角线安装,红外线发射器Ⅰ12、光传感器Ⅰ8、电磁捕捉提拉装置6均与控制器连接。
优选地,所述底座1下安装四个脚垫15,且四个脚垫15呈阵列分布。
优选地,所述滑板4与导向杆5接触处安装导向滑套18。
优选地,所述支撑杆7的顶端和末端均通过垫圈23和固定螺栓24固定在顶板14和底座1上,导向杆5顶端和末端均通过垫圈23和固定螺栓24固定在顶板14和底座1上。
优选地,所述红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10均通过卡簧Ⅰ9与支撑杆7固定。
优选地,所述配重室22正中安装固定杆21,配重片16套在固定杆21上,固定杆21上端搭配安装卡簧Ⅱ20。
优选地,所述落锤17底部设有螺纹,锤头座3上设有对应螺纹。
优选地,所述滑板4由铁磁性材料制成。
一种所述的落锤冲击试验机防二次冲击装置的试验方法,包括如下步骤:
Step1:初始状态时,电磁捕捉提拉装置6工作,滑板4与电磁捕捉提拉装置6磁吸在一起,位于导向杆5上方,红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11均为开启状态,光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10不断发出红外线光;
Step2:当控制器关闭电磁捕捉提拉装置6的同时,光传感器Ⅱ10关闭,滑板4呈自由落体运动,只有光传感器Ⅰ8接收到红外线光信号,当落锤17撞击试样19时,落锤17遮挡红外线,光传感器Ⅰ8接收不到红外线光信号,并将信号传递给控制器,此时,控制器打开光传感器Ⅱ10,当落锤17撞击后弹起,光传感器Ⅱ10接受到红外线光信号并传递信号给控制器,控制器启动电磁捕捉提拉装置6,对滑板4进行捕捉提拉,直至提拉至顶板14。
本发明的有益效果是:
1、本发明中设计配重室,可通过改变配重重量来实现不同冲击能量的设定,通过设计卡簧来避免在落锤弹起后由于惯性,配重室中的配重片随落锤弹起再落下,对配重室、落锤造成二次冲击而增大电磁对落锤捕捉提升难度。
2、本发明中防二次冲击装置操作结构简单,实验机制易实现,可对落锤进行准确捕捉,有效避免二次冲击对试样的再损坏。
3、本发明能有效降低多次试验对实验仪器的磨损,避免仪器寿命快速折减。
4、本发明适用于不同规格试样的落锤冲击试验。
附图说明
图1为本发明正面结构剖视图;
图2为本发明俯视结构剖视图;
图3为本发明红外线发射器Ⅰ与光感应器卡簧固定示意图;
图4为为本发明配重室卡簧固定示意图。
图中各标号为:1、底座;2、垫块;3、锤头座;4、滑板;5、导向杆;6、电磁捕捉提拉装置;7、支撑杆;8、光传感器Ⅰ;9、卡簧Ⅰ;10、光传感器Ⅱ10;11、红外线发射器Ⅱ;12、红外线发射器Ⅰ;13、载物台;14、顶板;15、脚垫;16、配重片;17、落锤;18、导向滑套;19、试样;20、卡簧Ⅱ;21、固定杆;22、配重室;23、垫圈;24、固定螺栓。
具体实施方式
下面结合本发明的附图,对本发明具体操作、实施做进一步说明、描述。
实施例1:如图1-4所示,一种落锤冲击试验机防二次冲击装置,包括顶板14,底座1,支撑杆7、导向杆5、滑板4和控制器,底座1上安装载物台13,所述载物台13上安装垫块2,垫块2上放置试样19;底座1上部四周安装支撑杆7,支撑杆7顶部与顶板14连接,左右两侧两支撑杆7的中间安装导向杆5,导向杆5底部与底座1连接,顶部与顶板14连接,滑板4安装于两导向杆5上,滑板4下安装配重室22,配重室22内安装有配重片16,配重室22下安装锤头座3,锤头座3下安装落锤17,顶板14下端安装电磁捕捉提拉装置6,滑板4由磁性材料制成,四根支撑杆7的下端分别安装与试样19顶部齐平的红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10,红外线发射器Ⅰ12和光传感器Ⅰ8、红外线发射器Ⅱ11和光传感器Ⅱ10分别呈对角线安装,红外线发射器Ⅰ12、光传感器Ⅰ8、电磁捕捉提拉装置6均与控制器连接。
本申请中,支撑杆7、导向杆5均安装在顶板14与底座1之间,导向杆5的位置在同一侧相邻两支撑杆7中间且两导向杆5面对面安装。光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10分别接收红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11发出的红外线光。
进一步地,所述底座1下安装四个脚垫15,且四个脚垫15呈阵列分布,可以使得底座1放置的更加稳定。
进一步地,所述滑板4与导向杆5接触处安装导向滑套18。
进一步地,所述支撑杆7的顶端和末端均通过垫圈23和固定螺栓24固定在顶板14和底座1上,导向杆5顶端和末端均通过垫圈23和固定螺栓24固定在顶板14和底座1上,结构简单,拆装方便。
进一步地,所述红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10均通过卡簧Ⅰ9与支撑杆7固定,通过调节卡簧Ⅰ9,可调节红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10的高度。
进一步地,所述配重室22正中安装固定杆21,配重片16套在固定杆21上,固定杆21上端搭配安装卡簧Ⅱ20。
进一步地,所述落锤17底部设有螺纹,锤头座3上设有对应螺纹,可实现落锤头类型的更换。
进一步地,所述滑板4由铁磁性材料制成,包括铁钴镍等。
一种所述的落锤冲击试验机防二次冲击装置的试验方法,包括如下步骤:
本装置通过外接电源供电,本装置为提升高度固定,可通过改变配重室22中配重片16的重量改变冲击的动力势能。在试验时,先调节红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11、光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10的高度与试样19顶部平齐,保证红外线扫过试样19顶部后认可被光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10识别感应。
初始状态时,电磁捕捉提拉装置6工作,滑板4与电磁捕捉提拉装置6磁吸在一起,位于导向杆5上方,红外线发射器Ⅰ12、红外线发射器Ⅱ11均为开启状态,光传感器Ⅰ8、光传感器Ⅱ10不断发出红外线光,当控制器关闭电磁捕捉提拉装置6的同时,光传感器Ⅱ10关闭,滑板4呈自由落体运动,只有光传感器Ⅰ8接收到红外线光信号,当落锤17撞击试样19时,落锤17遮挡红外线,光传感器Ⅰ8接收不到红外线光信号,并将信号传递给控制器,此时,控制器打开光传感器Ⅱ10,当落锤17撞击后弹起,光传感器Ⅱ10接受到红外线光信号并传递信号给控制器,控制器启动电磁捕捉提拉装置6,对滑板4进行捕捉提拉,直至提拉至顶板14。
本装置能有效避免二次冲击的发生,工作原理简单,通过传感器对电磁开启的控制可以有效减少磁力对试验结果的影响;在试验中可以降低试验次数对落锤冲击试验机的损伤,减缓仪器使用寿命折减的速度。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本申请未做详细说明之处均为现有技术可以是实现的技术。
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