一種落錘式水平及豎向沖擊試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明所述一種落錘式水平及豎向沖擊試驗(yàn)裝置，包括豎向落錘裝置、豎向?qū)к?、水平碰撞車、水平引向軌道和夾具等。落錘可以單獨(dú)將其提升至指定高度，然后由落錘本身作為撞擊體，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)試樣的豎向沖擊試驗(yàn)，也可以通過(guò)牽引繩索將落錘與在水平引向軌道上的水平碰撞車相連，提升繩索將落錘提升至某一高度后將其釋放，落錘通過(guò)牽引繩索實(shí)現(xiàn)對(duì)水平碰撞車的牽引加速，水平車在撞擊試樣前，牽引繩索與水平碰撞車分離，然后單獨(dú)由水平碰撞車實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試件的自由水平?jīng)_擊加載。用于水平和豎向沖擊試驗(yàn)的能量，均由落錘重力勢(shì)能提供。具有安全、可靠、可控性好、重復(fù)性好、原理及裝置簡(jiǎn)單、無(wú)電噪音信號(hào)干擾、易推廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種落錘式水平及豎向沖擊試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于沖擊試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，涉及一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn) 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速，內(nèi)河航運(yùn)交通變 得十分繁忙，以致水上橋梁被撞事件頻頻發(fā)生，其中最典型的事故是2007年廣東九江大橋 被撞事故，事故中直接損失2千多萬(wàn)。
[0003] 沖擊強(qiáng)度或稱沖擊韌性是材料重要的力學(xué)性能之一，用來(lái)衡量材料的抗沖擊能力 及韌性程度。
[0004] 在土木工程領(lǐng)域中，材料及結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)與靜載荷下的力學(xué)響應(yīng) 有著顯著不同的特征，在工程等實(shí)際問(wèn)題中，沖擊會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的破壞性。沖擊所涉及的問(wèn)題 十分廣泛（如：沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)特征是建立動(dòng)力本構(gòu)關(guān)系、力學(xué)分析與合理進(jìn)行工 程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是各種模擬仿真技術(shù)中材料模型及材料屬性數(shù)據(jù)依據(jù)），因此，材料及結(jié) 構(gòu)在沖擊載荷下的物理力學(xué)行為試驗(yàn)已經(jīng)成為土木工程不可缺少的技術(shù)手段，并越來(lái)越受 到高度重視與亟待進(jìn)一步發(fā)展的基本試驗(yàn)。
[0005] 目前沖擊試驗(yàn)的種類有如下幾種基本類型：
[0006] 1、空氣炮法，即利用氣壓的壓差原理實(shí)現(xiàn)放炮。該方法由于需要的氣壓源氣壓相 當(dāng)高，通常民用試驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)。
[0007] 2、飛輪或旋轉(zhuǎn)盤的沖擊法。針對(duì)土木工程領(lǐng)域的沖擊力試驗(yàn)，該方法所能提供的 速度及加速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。
[0008] 3、化學(xué)炸藥爆炸法。該方法能提供的沖擊力較大，但由于具有安全隱患，通常難以 獲得批準(zhǔn)。
[0009] 4、氣槍式法（包括：氣動(dòng)式（pneumatic))。該方法與化學(xué)炸藥爆炸法相似，當(dāng)氣 槍沖擊力夠大時(shí)，該方法存在較大的安全隱患；但當(dāng)氣槍的使用在安全范圍內(nèi)時(shí)，其速度及 加速度較小，使得沖擊力往往達(dá)不到要求。
[0010] 5、電磁發(fā)射器（包括軌道炮、線圈炮----線圈型電磁發(fā)射器、重接炮）。目前，該 方法的使用要么的在對(duì)場(chǎng)地規(guī)模有一定要求的軍事系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，要么針對(duì)是一些沖擊體為 較小質(zhì)量、沖擊能量及速度較低的情況實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，為 橋梁、建筑、防護(hù)等工程結(jié)構(gòu)沖擊設(shè)計(jì)、評(píng)估、檢測(cè)乃至耐沖擊材料研發(fā)，提供了公共試驗(yàn)平 臺(tái)。
[0012] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，包括堅(jiān)向落錘裝置、可實(shí)現(xiàn)落錘做自由落 體運(yùn)動(dòng)的堅(jiān)向?qū)к?、水平碰撞車、水平引向軌道和用于固定測(cè)試件的夾具，所述堅(jiān)向落錘裝 置的頂部設(shè)有雙槽滑輪，所述雙槽滑輪上分設(shè)有提升繩索和牽引繩索，所述提升繩索和牽 引繩索均連接落錘，所述落錘在所述提升繩索和牽引繩索牽引下堅(jiān)直移動(dòng)，所述牽引繩索 的另一端牽引所述水平碰撞車在所述水平引向軌道上運(yùn)動(dòng)，所述水平引向軌道遠(yuǎn)離所述堅(jiān) 向落錘裝置的一端設(shè)置所述夾具，所述水平引向軌道靠近夾具的一端設(shè)置反向座，連接所 述雙槽滑輪的牽引繩索繞過(guò)所述反向座連接所述水平碰撞車，所述牽引繩索和所述水平碰 撞車之間設(shè)有分離裝置。
[0014] 進(jìn)一步，所述提升繩索通過(guò)夾持裝置連接落錘。
[0015] 進(jìn)一步，所述牽引繩索通過(guò)快速連接頭連接落錘。
[0016] 進(jìn)一步，對(duì)應(yīng)所述測(cè)試件沖擊點(diǎn)設(shè)有高速攝影機(jī)。
[0017] 進(jìn)一步，所述夾具設(shè)有高度可調(diào)的承臺(tái)底座，所述夾具包括橫梁，所述橫梁對(duì)應(yīng)所 述承臺(tái)底座設(shè)有用于固定所述測(cè)試件上端的液壓加載裝置。
[0018] 進(jìn)一步，所述橫梁和液壓加載裝置之間設(shè)置一維運(yùn)動(dòng)限位裝置。
[0019] 進(jìn)一步，所述一維運(yùn)動(dòng)限位裝置包括一固定于所述橫梁的固定塊，所述固定塊內(nèi) 設(shè)有若干橫向滾柱，所述液壓加載裝置的上端設(shè)有固定件，所述固定件固定于所述固定塊 和橫向滾柱之間。
[0020] 進(jìn)一步，所述夾具對(duì)應(yīng)所述測(cè)試件設(shè)有位移計(jì)。
[0021] 進(jìn)一步，測(cè)試件通過(guò)螺栓固定于所述夾具的承臺(tái)底座。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明所述一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，落錘可以單獨(dú)將其提升至指定 高度，由其自身重力作用完成近自由落體堅(jiān)向加速，然后由落錘本身作為撞擊體，實(shí)現(xiàn)對(duì)試 驗(yàn)試樣的堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)，也可以通過(guò)牽引繩索將落錘與放置在水平引向軌道上的水平碰撞 車相連，提升繩索將落錘提升至某一高度后將其釋放，由于落錘的重力作用，通過(guò)牽引繩索 實(shí)現(xiàn)對(duì)落錘及水平碰撞車的共同加速，水平車在撞擊試樣前，裝置將牽引繩索與水平碰撞 車分離，然后單獨(dú)由水平碰撞車實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)試樣的自由水平?jīng)_擊加載。
[0024] 還可以將落錘提升至某一高度后將其釋放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水平?jīng)_擊試驗(yàn)和堅(jiān)直沖擊試 驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一次提升，水平?jīng)_擊試驗(yàn)和堅(jiān)直沖擊試驗(yàn)都可以得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高了工作效 率，節(jié)約了成本。
[0025] 用于水平和堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)的能量，均由落錘重力勢(shì)能提供，具有安全、可靠、可控 性好、重復(fù)性好、原理及裝置簡(jiǎn)單、無(wú)電噪音信號(hào)干擾、易推廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明， 并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，在附圖中：
[0027] 圖1是本發(fā)明所述一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖中，1--堅(jiān)向?qū)к墸?2--水平碰撞車；
[0030] 3--水平引向軌道； 4--夾具；
[0031] 5--雙槽滑輪； 6--提升繩索；
[0032] 7-牽引繩索； 8--落錘；
[0033] 9--立柱； 10--橫梁；
[0034] 11--承臺(tái)底座； 12--液壓加載裝置；
[0035] 13--反向座； 14--固定塊；
[0036] 15--單槽定滑輪； 16--承臺(tái)座；
[0037] 17--橫向滾柱。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0039] 圖1是本發(fā)明所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，包括堅(jiān)向落錘裝置、 可實(shí)現(xiàn)落錘8做自由落體運(yùn)動(dòng)的堅(jiān)向?qū)к?、水平碰撞車2、水平引向軌道3和用于固定測(cè) 試件的夾具4,堅(jiān)向落錘裝置的頂部安裝有雙槽滑輪5,雙槽滑輪5為雙槽定滑輪，雙槽滑輪 5的兩個(gè)槽分設(shè)有提升繩索6和牽引繩索7,提升繩索6通過(guò)夾持裝置連接落錘8,牽引繩索 7通過(guò)快速連接頭連接落錘8,落錘8的下方設(shè)有承臺(tái)座16,提升繩索6用于將落錘8提升 到一定高度，落錘8在提升繩索6和牽引繩索7的牽引下堅(jiān)直移動(dòng)，牽引繩索7牽引水平碰 撞車2在水平引向軌道3上運(yùn)動(dòng)，水平引向軌道3遠(yuǎn)離堅(jiān)向落錘裝置的一端設(shè)置夾具4。
[0040] 參閱圖2,夾具4包括立柱9、橫梁10和高度可調(diào)的承臺(tái)底座11，橫梁10由兩根支 柱支撐，橫梁10對(duì)應(yīng)承臺(tái)底座11設(shè)有用于固定測(cè)試件上端的液壓加載裝置12。
[0041] 水平引向軌道3靠近夾具4的一端設(shè)置反向座13,反向座13為圓柱體，其高度小 于水平碰撞車2的底部，牽引繩索7繞過(guò)反向座13,連接雙槽滑輪5的牽引繩索7向下延 伸，再通過(guò)一單槽定滑輪15實(shí)現(xiàn)橫向布置，繞過(guò)反向座13連接水平碰撞車2,牽引繩索7和 水平碰撞車2之間設(shè)有分離裝置，分離裝置包括牽引繩索7尾端打有的連接結(jié)，水平碰撞車 2對(duì)應(yīng)連接結(jié)設(shè)有掛鉤，因?yàn)閽煦^的開口朝向堅(jiān)向落錘裝置，當(dāng)牽引繩索7和掛鉤的連接位 置經(jīng)過(guò)反向座13時(shí)，牽引繩索7的連接結(jié)和掛鉤自然分離。
[0042] 橫梁10和液壓加載裝置12之間安裝一維運(yùn)動(dòng)限位裝置，一維運(yùn)動(dòng)限位裝置包括 一固定于橫梁10的固定塊14,固定塊14內(nèi)設(shè)有若干橫向滾柱17,液壓加載裝置12的上端 設(shè)有固定件，固定件固定于固定塊14和橫向滾柱17之間。
[0043] 夾具4對(duì)應(yīng)測(cè)試件設(shè)有位移計(jì)，采用300mm的拉桿式位移計(jì)，布置在測(cè)試件的中截 面外側(cè)，使用專門的位移測(cè)點(diǎn)支座進(jìn)行固定，將位移計(jì)連接到控制裝置進(jìn)行處理。
[0044] 水平碰撞車2和落錘8的前端均設(shè)有沖擊力測(cè)試裝置，記錄碰撞瞬間的沖力數(shù)值。
[0045] 測(cè)試件通過(guò)螺栓固定于夾具4的承臺(tái)底座11。
[0046] 本發(fā)明的工作過(guò)程是：
[0047] 堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)：
[0048] 測(cè)試件固定在承臺(tái)座16上，提升繩索6的一端繞過(guò)雙槽滑輪5連接落錘8,提升繩 索6將落錘8提升到一定高度，釋放提升繩索6,落錘8沿堅(jiān)向?qū)к?做自由落體運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)。
[0049] 水平?jīng)_擊試驗(yàn)：
[0050] 測(cè)試件固定在夾具4的液壓加載裝置12和承臺(tái)底座11之間，牽引繩索7的一端 通過(guò)快速連接頭與落錘8相連接，另一端通過(guò)雙槽滑輪5拴到水平碰撞車2的尾部，通過(guò)拉 動(dòng)提升繩索6將落錘8拉到一定高度后，進(jìn)行釋放使之做自由落體運(yùn)動(dòng)，牽引繩索7拉動(dòng)水 平碰撞車2在水平引向軌道3上移動(dòng)，水平碰撞車2向夾具4的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)牽引繩索7和 掛鉤的連接位置經(jīng)過(guò)反向座13時(shí)，牽引繩索7和掛鉤分離，水平碰撞車2被甩出，撞向測(cè)試 件。
[0051] 堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)和水平?jīng)_擊試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行：
[0052] 兩個(gè)測(cè)試件分別固定在落錘8的下方和夾具4上，提升繩索6將落錘8提升到一 定高度，牽引繩索7的一端連接落錘8,另一端連接水平碰撞車2,落錘8沿堅(jiān)向?qū)к?做自 由落體運(yùn)動(dòng)，水平碰撞車2在水平引向軌道3上移動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)和水平?jīng)_擊試 驗(yàn)。
[0053] 碰撞完成后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到所需的時(shí)程曲線。
[0054] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管 參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述 各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括堅(jiān)向落錘裝置、可實(shí)現(xiàn)落 錘做自由落體運(yùn)動(dòng)的堅(jiān)向?qū)к?、水平碰撞車、水平引向軌道和用于固定測(cè)試件的夾具，所述 堅(jiān)向落錘裝置的頂部設(shè)有雙槽滑輪，所述雙槽滑輪上分設(shè)有提升繩索和牽引繩索，所述提 升繩索和牽引繩索連接落錘，所述落錘在所述提升繩索和牽引繩索牽引下堅(jiān)直移動(dòng)，所述 牽引繩索的另一端牽引所述水平碰撞車在所述水平引向軌道上運(yùn)動(dòng)，所述水平引向軌道遠(yuǎn) 離所述堅(jiān)向落錘裝置的一端設(shè)置所述夾具，所述水平引向軌道靠近夾具的一端設(shè)置反向 座，連接所述雙槽滑輪的牽引繩索繞過(guò)所述反向座連接所述水平碰撞車，所述牽引繩索和 所述水平碰撞車之間設(shè)有分離裝置，所述水平碰撞車的前端設(shè)有沖擊力測(cè)試裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所 述提升繩索通過(guò)夾持裝置連接落錘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所 述牽引繩索通過(guò)快速連接頭連接落錘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：對(duì) 應(yīng)所述測(cè)試件沖擊點(diǎn)設(shè)有高速攝影機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所 述夾具設(shè)有高度可調(diào)的承臺(tái)底座，所述夾具包括橫梁，所述橫梁對(duì)應(yīng)所述承臺(tái)底座設(shè)有用 于固定所述測(cè)試件上端的液壓加載裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述橫 梁和液壓加載裝置之間設(shè)置一維運(yùn)動(dòng)限位裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述一 維運(yùn)動(dòng)限位裝置包括一固定于所述橫梁的固定塊，所述固定塊內(nèi)設(shè)有若干橫向滾柱，所述 液壓加載裝置的上端設(shè)有固定件，所述固定件固定于所述固定塊和橫向滾柱之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述夾 具對(duì)應(yīng)所述測(cè)試件設(shè)有位移計(jì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種落錘式水平及堅(jiān)向沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于：測(cè) 試件通過(guò)螺栓固定于所述夾具的承臺(tái)底座。
【文檔編號(hào)】G01M7/08GK104215530SQ201410425100
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】羅旗幟, 陳柏生, 周錫武 申請(qǐng)人:佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院