一种ABR管材抗冲击性能检测设备

技术领域

本发明属于抗压检测技术领域，具体涉及一种ABR管材抗冲击性能检测设备。

背景技术

给水用丙烯酸酯共混聚氯乙烯管材及管件(Pipes and fittings made ofacrylate polymer blended with poly resin for water supply，简称ABR管)是一种新型产品，具有耐高压、耐低温以及外载荷高等优良特性，适用于城市供水管网和远距离输调水工程，而新型管材在使用前通常需要进行各种试验，以便于工作人员了解管材的各种性能以及参数，其中抗冲击试验可以直观的反映出现有管材的脆性以及韧性程度等，目前的抗冲击试验方法大致分为简支梁冲击法、悬臂梁冲击法以及落球冲击法(也可叫落锤冲击法)，但其中只有落球冲击法能够直观反映产品本身的抗冲击性能。

例如中国专利公开了一种高冲击耐抗特性的MPVE波纹管的制备方法以及检测设备(专利公开号：CN110861333B)，该专利中的检测设备就是采用落球冲击法，通过限位固定结构将待测的管材进行固定，然后控制升降调节结构调整落锤的高度，最后再通过落锤控制结构解开对落锤的限制，落锤失去限制后会自由下落并对管材进行冲击，进而实现对管材的性能检测。

但上述技术方案中的落球冲击实验装置针对的是MPVE波纹管，而新研发的ABR管由于在材料上有所突破，其相应的韧性、硬度以及其他性能相较于现有管材有所提高，由于现有落球冲击法中的落球高度有限，有可能导致落球下落后的冲击力不能击碎被测的ABR管道，并且尺寸越大的ABR管材所被击碎时需要的冲击力也就越大，而现有的落球冲击试验设备无法满足不同ABR管材的抗冲击试验，并且冲击力的调节范围也有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ABR管材抗冲击性能检测设备，用于解决现有的落锤冲击试验设备在对不同尺寸ABR管材进行抗冲击性能检测时，落锤下落的冲击力调节范围有限的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种ABR管材抗冲击性能检测设备，包括底座以及设置于底座上方的保护壳体；所述底座与保护壳体之间固定连接有多件竖置的支撑杆；所述底座的上表面还固定连接有两件相对设置的支撑座；两件所述支撑座的相向端均连接有水平设置的第一伸缩杆，且两件第一伸缩杆的工作端均连接有第一弧形块；两件所述第一弧形块相对设置并共同夹持被测管材；多件所述支撑杆之间共同架设有活动块，且活动块滑动穿设于支撑杆；所述活动块的下表面设有用于撞击被测管材的撞击块；所述支撑座与保护壳体之间还固定连接有竖置的轨道；所述轨道上设有多件用于对活动块进行加速的电磁加速线圈，且多件电磁加速线圈竖向间隔设置；所述电磁加速线圈电连接有位于外部的控制器。

进一步，所述保护壳体的内部还设有用于加速活动块下落的弹射组件；所述弹射组件包括竖向设置的第二伸缩杆、护筒、弹性连接件以及弹射块；所述护筒、第二伸缩杆与保护壳体内壁固定连接；所述弹射块同轴设置在护筒的内侧，且弹射块的两端分别穿设于保护壳体的上、下表面；所述弹性连接件套设在弹射块的外表面，且弹性连接件的一端与弹射块表面抵接，另一端与保护壳体内壁抵接；所述第二伸缩杆的工作端穿设于保护壳体的上表面；所述弹射组件设有两件，并关于保护壳体对称设置；所述第二伸缩杆的工作端连接有水平设置的横板；所述横板的下表面设有用于吸附弹射块的第一电磁铁，且第一电磁铁、第二伸缩杆与控制器电连接；所述保护壳体上还设有用于调节活动块高度并且可拆卸连接的连接件。

进一步，所述第一弧形块与第一伸缩杆的工作端转动连接；所述底座的上表面还设有两件调节组件；所述调节组件包括第二弧形块以及竖向设置的调节块、调节杆；所述调节块转动连接在底座上表面；所述调节杆同轴穿设在调节块的内侧并与其螺纹连接，且调节杆的底端还滑动穿设于底座；所述第二弧形块铰接在调节块的顶端，且第二弧形块的表面与被测管材表面相互抵接；两件所述调节组件沿被测管材长度方向间隔设置并关于支撑座对称。

进一步，所述保护壳体的内壁固定连接有与弹性连接件端面相抵接的压力传感器，且压力传感器均与控制器电连接。

进一步，所述连接件包括收卷机、拉绳、复位块以及第二电磁铁；所述收卷机设于壳体的内部；所述拉绳一端穿出保护壳体与收卷机工作端连接，另一端与复位块上表面固定连接；所述复位块设置于活动块上方，且复位块与导轨滑动连接；所述复位块上设有供弹射块端部穿出的通孔；所述第二电磁铁设于复位块下表面；所述活动块上设有测量方向竖直向下的距离传感器；所述距离传感器、收卷机、第二电磁铁均与控制器电连接。

本发明的有益效果在于：

1、通过支撑杆、活动块、撞击块、电磁加速线圈以及控制器的配合，能够通过控制多个电磁加速线圈对下落过程中的活动块施加竖直向下的加速度，使得撞击块能够获得更大的冲击力撞击被测管材，并且通过调整施加在电磁加速线圈上的电流大小，就能够间接调节电磁加速线圈施加在活动块上的力，大大提高了撞击块下落后产生冲击力的范围，挺高了本发明的适用范围。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明检测设备结构示意图一；

图2为本发明检测设备结构示意图二；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为图2中B处放大示意图；

图5为图3中C处放大示意图；

图6为本发明检测设备正视图；

图7为图6中D处放大示意图。

附图中标记如下：

1底座、2保护壳体、3支撑杆、4支撑座、5第一伸缩杆、6第一弧形块、7被测管材、8防护网、9轨道、10活动块、11撞击块、12电磁加速线圈、13弹射组件、1301第二伸缩杆、1302护筒、1303弹性连接件、1304弹射块、14横板、15第一电磁铁、16调节组件、1601第二弧形块、1602调节块、1603调节杆、17压力传感器、18收卷机、19拉绳、20复位块、21第二电磁铁。

具体实施方式

如图1～7所示，

一种ABR管材抗冲击性能检测设备，包括底座1以及设置于底座1上方的保护壳体2；所述底座1与保护壳体2之间通过螺栓固定连接有四件竖置的支撑杆3，且四件支撑杆3周向均匀间隔设置；所述底座1的上表面通过螺栓固定连接有两件相对设置的支撑座4；两件所述支撑座4的相向端均连接有水平设置的第一伸缩杆5，且两件第一伸缩杆5的工作端均连接有第一弧形块6；两件所述第一弧形块6相对设置并共同夹持被测管材7；四件所述支撑杆3之间共同架设有水平设置的活动块10，且活动块10滑动穿设于支撑杆3；所述活动块10的下表面设有用于撞击被测管材7的撞击块11(在本实施例中采用弧形块撞击被测管材7)；所述支撑座4与保护壳体2之间还固定连接有竖置的轨道9；所述轨道9上设有多件用于对活动块10进行加速的电磁加速线圈12，且多件电磁加速线圈12竖向间隔设置；所述电磁加速线圈12电连接有位于外部的控制器(控制器在图中并未画出)。

在本方案中，轨道9设置有两件，并且两件轨道9分别关于活动块10对称设置，两件轨道9的横截面均呈弧形，活动块10的一部分表面位于轨道9的内侧；第一伸缩杆5采用液压伸缩缸，能够提高对被测管材7的夹持力度，控制器可采用电脑或者PLC控制单元；当对ABR管材进行抗冲击检测时，先将被测管材7放置在两件第一弧形块6之间，并启动两件第一伸缩杆5，两件第一伸缩杆5的工作端伸长并带动第一弧形块6夹持住被测管材7，固定被测管材7后，通过移动被测管材7上方的活动块10，使得活动块10在不同的高度下落，活动块10下表面的撞击块11就能够对被测管材7实现不同的冲击力度，操作方便快捷；当更换更大尺寸的ABR管材进行抗冲击检测时，当撞击块11在活动块10的带动下移动至最高处下落时也无法击碎被测管材7，此时通过控制器对轨道9上的电磁加速线圈12通电(本方案中的电磁加速线圈12均嵌入在轨道9的内侧)，当活动块10向下运动并经过电磁加速线圈12时，电磁加速线圈12通电时产生的磁力会对经过的活动块10施加一定的竖直向下的力，因此活动块10向下运动时，每经过一个电磁加速线圈12都会被施加一定的力，当活动块10到达其运动轨迹底端时，多个电磁加速线圈12所施加的力使得活动块10能够具有更大的冲击力，使得撞击块11能够击碎尺寸、厚度更大的ABR管材；并且，对电磁加速线圈12施加不同大小的电流就能够产生不同大小的磁力，活动块10通过电磁加速线圈12时就能够得到不同大小的力，提高了活动块10下落后产生的冲击力，能够实现更大范围冲击力的调节功能，也进一步提高了本发明的适用范围。

在本实施例中，所述保护壳体2的内部还设有用于加速活动块10下落的弹射组件13；所述弹射组件13包括竖向设置的第二伸缩杆1301、护筒1302、弹性连接件1303(在本方案中采用弹簧)以及弹射块1304；所述护筒1302、第二伸缩杆1301与保护壳体2内壁固定连接；所述弹射块1304同轴设置在护筒1302的内侧，且弹射块1304的两端分别穿设于保护壳体2的上、下表面；所述弹性连接件1303套设在弹射块1304的外表面，且弹性连接件1303的一端与弹射块1304表面抵接，另一端与保护壳体2内壁抵接；所述第二伸缩杆1301的工作端穿设于保护壳体2的上表面；所述弹射组件13设有两件，并关于保护壳体2对称设置；两件所述第二伸缩杆1301的工作端之间架设有水平设置的横板14；所述横板14的下表面设有用于吸附弹射块1304的第一电磁铁15，且第一电磁铁15、第二伸缩杆1301与控制器电连接；所述保护壳体2上还设有用于调节活动块10高度并且可拆卸连接的连接件。

在本方案中，设置有两件弹射组件13，能够对活动块10的表面施加更均匀的冲击力；当需要对尺寸、厚度更大的ABR管材进行抗冲击试验检测时，为进一步提高撞击块11下落后对被测管材7的冲击力，通过弹射组件13对活动块10施加初始加速度，使得活动块10在进入电磁加速线圈12之前具有更大的加速度；活动块10在连接件的作用下运动至保护壳体2的下方，并且活动块10的表面与保护壳体2表面相抵，当需要弹射活动块10时，第一电磁铁15通电并吸附弹射块1304的顶端表面，第二伸缩杆1301的工作端伸长并带动横板14向上运动，横板14运动的同时会同步带动弹射块1304，弹射块1304在向上运动时会挤压弹性连接件1303，使得弹性连接件1303压缩并积蓄弹性势能，当弹性连接件1303压缩到一定程度后，通过控制器使得横板14下表面的第一电磁铁15断电，横板14下表面的第一电磁铁15不再吸附弹射块1304，此时弹性连接件1303伸展并释放压缩时的弹性势能，弹性连接件1303的一端会推动弹射块1304竖直向下运动，此时连接件断开与活动块10之间的连接，弹射块1304的底端会穿过保护壳体2并撞击活动块10的上表面，弹性连接件1303的弹性势能转化为对活动块10的冲击力，活动块10受到弹射块1304的冲击力后获得初始加速度并开始向下运动，并经过多个电磁加速线圈12的多次加速，相较于之前活动块10没有初始加速度下落时的情况，经弹射组件13加速后的活动块10能够在运动轨迹末端产生更大的重力加速度，使得撞击块11能够对被测管材7施加更大的冲击力，击碎尺寸、厚度更大的ABR管材，并且通过控制第二伸缩杆1301工作端的伸长量，间接控制弹性连接件1303压缩时的形变量，使得弹射块1304能够对活动块10施加不同的初始加速度，能够更大范围调节撞击块11撞击被测管材7时的冲击力，提高了本发明的灵活性以及适用范围。

在本实施例中，所述第一弧形块6与第一伸缩杆5的工作端转动连接；所述底座1的上表面还设有两件用于调节被测管材7倾斜度的调节组件16；所述调节组件16包括第二弧形块1601以及竖向设置的调节块1602、调节杆1603；所述调节块1602转动连接在底座1上表面；所述调节杆1603同轴穿设在调节块1602的内侧并与其螺纹连接，且调节杆1603还滑动穿设于底座1；所述第二弧形块1601铰接在调节块1602的顶端，且第二弧形块1601的表面与被测管材7的表面相互抵接；两件所述调节组件16沿被测管材7长度方向间隔设置并关于支撑座4对称。

结合图4所示，调节杆1603的表面开设有沿其长度方向设置的限位槽，调节杆1603通过限位槽与底座1滑动连接，因此调节杆1603穿设于底座1时不会发生转动，通过转动调节块1602可以通过螺纹带动调节杆1603竖向运动；结合图2所示，第一伸缩杆5固定安装在支撑座4上，第一伸缩杆5距底座1上表面有一定距离，因此当两件第一弧形块6共同夹持住被测管材7时，被测管材7是悬置在底座1上方的；为了检测被测管材7在各个角度时的抗冲击性能，在底座1上设置了两件调节组件16，当两件第一伸缩杆5带动第一弧形块6夹持住被测管材7时，由于第一弧形块6与第一伸缩杆5的工作端转动连接(转动时有阻尼)，因此被夹持的被测管材7能够发生偏转，当调节好需要测试时的偏转角度时，转动底座1表面上的调节块1602，调节块1602通过螺纹带动第一伸缩杆5朝被测管材7方向运动，第一伸缩杆5再带动第二弧形块1601抵接被测管材7外表面，由于第二弧形块1601与第一伸缩杆5铰接，因此第二弧形块1601的表面能够抵接各个角度下的被测管材7外表面；两组调节组件16分别沿被测管材7长度方向间隔设置，并与两件第一弧形块6相互配合，被测管材7能够在一定范围内实现不同角度的固定，提高了本发明的适用范围，能够更加直观清楚的了解撞击块11撞击不同偏转角度的被测管材7所需要的冲击力，并且撞击块11撞击的位置位于两件第一弧形块6之间，撞击块11撞击被测管材7时并不会使其发生偏移、晃动等现象，保证了试验时的精准性以及可靠性。

在本实施例中，所述保护壳体2的内壁表面固定连接有两件压力传感器17(可采用电阻式薄膜压力传感器17)，且压力传感器17与弹射组件13一一对应；所述压力传感器17的工作端与相应的弹性连接件1303的上端面抵接，且两件压力传感器17均与控制器电连接。

当需要精准控制弹射组件13对活动块10施加的冲击力时，可通过压力传感器17实时监测弹性连接件1303的形变量，由于弹射组件13需要积蓄弹性势能冲击活动块10，因此，当弹射块1304在横板14的带动下向上运动时，弹性连接件1303被压缩，此时通过压力传感器17可监测弹性连接件1303一端的压力值，弹性连接件1303被压缩得越厉害，所积攒的弹性势能越大，对活动块10产生的冲击力也就越大，压力传感器17检测得到的数值也越大，控制器可通过压力传感器17反馈得到的数值，控制第二伸缩杆1301工作端的伸长量，并以此来精准控制弹性连接件1303被压缩时的形变量，能够更加准确的控制弹射块1304以不同的力度撞击活动块10，并通过计算得知活动块10获得的初始加速度，而电磁加速线圈12对活动块10施加的力也可以通过计算得知，最后能够精确控制撞击块11对被测管道施加的冲击力。

在本实施例中，所述连接件包括收卷机18、拉绳19、复位块20以及第二电磁铁21；所述收卷机18设于壳体的内部；所述拉绳19一端穿出保护壳体2与收卷机18工作端连接，另一端与复位块20上表面固定连接；所述复位块20设置于活动块10上方，且复位块20与导轨9滑动连接；所述复位块20上设有供弹射块1304端部穿出的通孔；所述第二电磁铁21设于复位块20下表面；所述活动块10上设有测量方向竖直向下的距离传感器(在图中并未画出)；所述距离传感器、收卷机18、第二电磁铁21均与控制器电连接。

结合图2和图3所示，复位块20的两端分别与导轨9内侧表面滑动连接；为了进一步准确的控制撞击块11撞击被测管材7时的冲击力，通过收卷机18(可采用伺服电机加收卷辊的方式收放拉绳19)以及拉绳19的配合带动复位块20竖直方向运动，复位块20下表面的第二电磁铁21通电时能够吸附活动块10，使得活动块10与复位块20同步运动，而距离传感器(可采用红外测距传感器)能够检测当前活动块10距离被测管材7的高度，当被测管材7做抗冲击试验时，可以通过收卷机18收卷拉绳19并控制复位块20以及活动块10的高度，再通过距离传感器反馈的高度以及活动块10、撞击块11本身的重量就能够计算出撞击块11下落后产生的冲击力，就能准确得知被测管材7所能承受的冲击力，能够调节活动块10高度的同时，也提高了对撞击块11下落后产生的冲击力的准确控制；而当活动块10在复位块20的带动下位于运动轨迹最顶端，并且需要弹射组件13对活动块10施加初始加速度时，第一电磁铁15和第二电磁铁21同时断电，弹射块1304的底端会依次穿过保护壳体2、复位块20并撞击活动块10；并且下落后的活动块10能够在收卷机18、拉绳19、复位块20以及第二电磁铁21的带动下沿支撑杆3长度方向运动，无需工作人员手动托起活动块10，进一步提高了本发明的自动化程度。

其中，为了进一步提高抗冲击试验的适用范围以及试验的灵活性，活动块10的下表面开设有沿被测管材7长度方向设置的T形滑槽，结合图3所示，滑槽内滑动连接有滑块，滑块的下表面焊接有竖直设置的螺纹杆，螺纹杆底端穿出滑槽并与撞击块11螺纹连接(撞击块11内卡开设有与螺纹杆相配合的螺纹孔)，撞击块11通过螺纹杆与活动块10可拆卸连接，并且拧松撞击块11，调节滑动块的位置，可以间接调节撞击块11的位置，使得撞击块11能够沿被测管材7长度方向撞击其表面的多个位置，当拧紧撞击块11后，撞击块11表面与活动块10表面抵接，撞击块11固定在当前位置，操作方便快捷；当被测管材7被撞击块11击碎时，为了防止被测管材7的碎片朝四周飞出并影响工作人员的安全，在底座1的上方设置了多个防护网8，并且靠近被测管材7两端的防护网8设置成可开合结构，方便取放被测管材7。

本发明工作原理：

当需要对ABR管材进行抗冲击试验时，将被测管材7放置在两件第一弧形块6之间并启动第一伸缩杆5，第一伸缩杆5的工作端伸长并带动第一弧形块6同步运动，直至两件第一弧形块6抵紧被测管材7的表面，再通过两件调节组件16调整被测管材7的倾斜度，并使得第二弧形块1601的内侧表面抵接被测管材7外表面，调整好被测管材7受撞击时的位置后，通过控制器启动收卷机18并调整活动块10以及撞击块11的高度，根据被测管材7的尺寸、厚度大小，选择合适的高度后控制第二电磁铁21断电，第二电磁铁21不再吸附活动块10后，活动块10以及撞击块11在其自身重力的作用下做自由落体，直至撞击块11与被测管材7外表面碰撞，完成管材的抗冲击试验；

当活动块10在运动轨迹的最顶端下落时，撞击块11也无法击碎被测管材7时，此时通过控制器给相应的多个电磁加速线圈12通电，收卷机18间接控制活动块10在运动轨迹的最顶端开始下落，活动块10在下落的过程中会被多个电磁加速线圈12施加竖直方向向下的加速度，使得撞击块11能够产生更大的冲击力，能够击碎更大尺寸、厚度的被测管材7，并且当活动块10在运动轨迹的最顶端开始下落时，还可以通过控制器控制弹射组件13，使得弹射组件13对刚开始下落的活动块10施加初始加速度，具有初始加速度的活动块10再次经过多个电磁加速线圈12时，能够使得活动块10、撞击块11获得更大的加速度，能够进一步提高撞击块11的撞击力度；

当撞击块11撞击被测管材7并完成试验后，收卷机18通过拉绳19带动复位块20向下运动，当复位块20下表面与活动块10上表面接触时，第二电磁铁21通电并吸附活动块10，此时收卷机18再间接带动复位块20、活动块10向上运动，两件第一伸缩杆5复位，取出被测管材7，准备下一次的冲击试验。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。