高速粒子衝擊測試儀及其測試方法

2023-06-07 03:17:06 2

高速粒子衝擊測試儀及其測試方法
【專利摘要】本發明公開一種高速粒子衝擊測試儀，本發明通過氮氣發生裝置、壓力激發裝置、高壓氮氣儲存罐、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置和垂直導程管，本發明通過上述裝置激發的衝擊粒子，使衝擊粒子的速度能夠到達180m/s-220m/s，滿足了太空飛行器外殼、真空狀態下高速運轉的離心器的衝擊測試要求。
【專利說明】高速粒子衝擊測試儀及其測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在真空狀態下的對物體進行抗衝擊能力測試的高速粒子衝擊測 試儀，特別適用於太空飛行器外殼、真空狀態下高速運轉的離心器的衝擊測試儀，及其測試 方法。
【背景技術】
[0002]太空中的飛船、真空狀態下高速運轉的離心器在使用過程中會不斷遇到撞擊，如 何保證使用過程中能夠承受住一定範圍內的撞擊力度，這就需要對生產製造出的產品進行 衝擊測試，達到測試標準的屬於合格產品，以確保生產出的產品符合指標，使用安全。目前 有很多測試手段用於衝擊性測試，但是對於要求衝擊測試粒子在真空狀態下達到180m/s 以上的衝擊速度，目前的測試儀在真空狀態下實現這個衝擊速度。

【發明內容】

[0003]發明目的:本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種高速粒子衝擊測 試儀，該測試儀的粒子在真空狀態下的衝擊速度能夠達到180m/s-220m/s，同時本發明還提 供了採用上述高速粒子衝擊測試儀的衝擊測試方法。
[0004]技術方案:為了實現以上目的，本發明所述的包括:氮氣發生裝置、壓力激發裝 置、高壓氮氣儲存罐、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置和垂直導程 管；所述壓力激發裝置位於所述氮氣發生裝置與高壓氮氣儲存罐之間；所述發射電磁閥位 於高壓氮氣儲存罐出氣口 ；所述發射電磁閥出氣端連接垂直導程管，垂直導程管上端靠近 發射電磁閥出氣端處徑向設有衝擊粒子加入口，該衝擊粒子加入口與衝擊粒子加入裝置連 接；所述衝擊粒子加入口下方設有防掉落裝置；所述防掉落裝置下方的垂直導程管上設有 測速裝置；所述測速裝置的測試啟始裝置緊靠防掉落裝置，所述測速裝置的測試終止裝置 靠近垂直導程管尾端；所述垂直導程管尾端連接試驗箱。
[0005]本發明的工作原理是:通過採用氮氣環境模擬太空中的環境，通過對氮氣加壓衝 擊粒子，使粒子達到180m/s-220m/s的高速狀態，從垂直導程管直接進入真空試驗箱中進 行裝置測試。
[0006]本發明中還包括:與高壓氮氣儲存罐連接的壓力測試儀，所述壓力測試儀可位於 高壓氮氣儲存罐內或高壓氮氣儲存罐外部，壓力測試儀對高壓氮氣儲存罐內的氣壓進行採 樣，採用後通過壓力測試儀中的處理器計算出其壓力值，如果壓力範圍不在10t/m3-15t/m3 之間，控制壓力激發裝置，使輸出氣壓達到設定值。
[0007]本發明還包括:整形電路和與整形電路連接的PLC控制器；所述整形電路分別與 氮氣發生裝置、壓力激發裝置、壓力測試儀、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置、 測速裝置電連接；所述PLC控制器通過整形電路控制氮氣發生裝置、壓力激發裝置、壓力測 試儀、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置和測速裝置的啟動和關閉；壓力測試儀 和測速裝置通過整形電路將高壓氮氣儲存罐內實時壓力值、粒子的運動速度反饋至PLC控制器。
本發明中所述壓力激發裝置包括:過濾器、控制增壓的加壓電磁閥、增壓泵；所述氮氣發生裝置連接所述過濾器，所述過濾器連接所述加壓電磁閥，所述加壓電磁閥連接所述增壓泵，所述增壓泵與高壓氮氣儲存罐進氣口連接。本發明中通過壓力激發裝置對產生的氮氣進行過濾、加壓，當高壓氮氣儲存罐不要要求範圍內時加壓電磁閥控制增壓泵調節輸出氮氣壓力。
[0008]本發明中所述衝擊粒子加入口中的衝擊粒子為6mm的鋼珠或玻璃珠。
[0009]本發明中所述整形電路由運算放大器組成的電壓比較器並加入正反饋構成的施密特觸發器組成。
[0010]本發明中所述測速裝置包括:測試啟始裝置和測試終止裝置；所述測試啟始裝置為第一對發光二極體；所述測試終止裝置包括:第二對發光二極體，以及與上述兩對發光二極體光耦合併接收信號的處理器，處理器將得出的粒子速度送至PLC控制器。
[0011]本發明中所述防掉落裝置為固定於垂直固定於垂直導程管內壁的超薄彈性薄膜，薄膜寬度為0.5mm ;超薄彈性薄膜的使用使粒子能夠懸停在防掉落裝置上方，發射電磁閥打開，高壓氮氣衝擊粒子時，超薄彈性薄膜在壓力的作用下彎曲貼合垂直導程管內壁，發射電磁閥關閉，超薄彈性薄膜在彈力的作用下恢復垂直於垂直導程管內壁的狀態。
[0012]本發明中所述防掉落裝置包括，卡簧片和卡片收縮氣缸，卡簧片與卡片收縮氣缸的收縮杆連接，初始狀態伸縮杆伸出卡簧片卡住粒子，發射電磁閥打開的同時，伸縮杆拉伸卡簧片回縮，粒子被高速氮氣送出。
[0013]本發明公開了一種採用高速粒子衝擊測試儀的高速粒子衝擊測試方法，
其中，所述的高速粒子衝擊測試儀的結構包括:氮氣發生裝置、壓力激發裝置、高壓氮氣儲存罐、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置、垂直導程管和壓力測試儀；
該方法的具體步驟如下:
(1)啟動高速粒子衝擊測試儀，高速粒子衝擊測試儀中氮氣發生裝置產生氮氣；
(2)產生的氮氣經過壓力激發裝置加壓後存入高壓氮氣儲存罐，所述高壓氮氣儲存罐內壓力範圍為10t/m3-15t/m3 ；
(3)衝擊粒子加入裝置將粒子從衝擊粒子加入口加入垂直導程管中，通過防掉落裝置使粒子懸停在垂直導程管內的衝擊粒子加入口處；
(4)啟動發射電磁閥，激發粒子高速運動穿過垂直導程管進入試驗箱；粒子在經過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度。
[0014]本發明中還公開了一種採用高速粒子衝擊測試儀的高速粒子衝擊測試方法，其中，所述的高速粒子衝擊測試儀的結構包括:氮氣發生裝置、壓力激發裝置、高壓氮氣儲存罐、發射電磁閥、衝擊粒子加入裝置、防掉落裝置、測速裝置、垂直導程管、壓力測試儀、整形電路和與整形電路連接的PLC控制器；
該方法的具體步驟如下:
(O啟動高速粒子衝擊測試儀，PLC控制器通過整形電路發出控制信號，啟動高速粒子衝擊測試儀中的氮氣發生裝置產生氮氣；
(2)PLC控制器通過整形電路控制壓力激發裝置運轉，對產生的氮氣進行過濾、加壓後存入高壓氮氣儲存罐，通過壓力激發裝置內的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲存罐內的壓力 範圍控制在10t/m3-15t/m3 ；
(3)PLC控制器通過整形電路控制衝擊粒子加入裝置將粒子從衝擊粒子加入口加入到 垂直導程管中，並通過防掉落裝置使粒子懸停在垂直導程管內衝擊粒子加入口處，在發射 電磁閥未開啟時，垂直導程管內處於真空狀態；
(4 )PLC控制器通過整形電路啟動發射電磁閥，激發粒子高速運動穿過垂直導程管進入 試驗箱；粒子在經過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，並將測試到的粒子速度通過 整形電路返回到PLC控制器中。本發明中採用氣體為氮氣，氮氣為惰性氣體。
[0015]有益效果:本發明與現有技術相比具有以下優點:
本發明激發的衝擊粒子速度能夠在真空狀態下到達180m/s-220m/s，實現了對太空飛 行器外殼或真空狀態下高速運轉的離心器的撞擊測試要求，同時保證了測試精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價 形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
[0018]實施例
如圖1所示的一種高速粒子衝擊測試儀，包括:氮氣發生裝置1、壓力激發裝置2、高壓 氮氣儲存罐3、發射電磁閥4、衝擊粒子加入裝置5、防掉落裝置6、測速裝置、壓力測試儀12 和垂直導程管13 ；
採用上述高速粒子衝擊測試儀的衝擊測試方法，具體步驟如下:
(1)啟動高速粒子衝擊測試儀，PLC控制器11通過整形電路10發出控制信號，啟動高 速粒子衝擊測試儀中的氮氣發生裝置I產生氮氣；
(2)PLC控制器11通過整形電路10控制壓力激發裝置2運轉，對產生的氮氣進行過 濾、加壓後存入高壓氮氣儲存罐3，通過壓力激發裝置2內的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲 存罐3內的壓力範圍控制在10t/m3-15t/m3 ；
(3)PLC控制器11通過整形電路10控制衝擊粒子加入裝置5將粒子從衝擊粒子加入 口加入到垂直導程管13中，並通過防掉落裝置6使粒子懸停在垂直導程管13內衝擊粒子 加入口處，在發射電磁閥4未開啟時,垂直導程管13內處於真空狀態；
(4)PLC控制器11通過整形電路10啟動發射電磁閥4，激發粒子高速運動穿過垂直導 程管13進入試驗箱9 ;粒子在經過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，並將測試到的 粒子速度通過整形電路10返回到PLC控制器11中。
【權利要求】
1.一種高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:包括:氮氣發生裝置(I)、壓力激發裝置(2)、高壓氮氣儲存罐(3)、發射電磁閥(4)、衝擊粒子加入裝置(5)、防掉落裝置(6)、測速裝置和垂直導程管(13);所述壓力激發裝置(2)位於所述氮氣發生裝置(I)與高壓氮氣儲存罐(3)之間；所述發射電磁閥(4)位於高壓氮氣儲存罐(3)出氣口 ；所述發射電磁閥(4)出氣端連接垂直導程管(13)，垂直導程管(13)上端靠近發射電磁閥(4)出氣端處徑向設有衝擊粒子加入口，該衝擊粒子加入口與衝擊粒子加入裝置(5)連接；所述衝擊粒子加入口下方設有防掉落裝置(6);所述防掉落裝置(6)下方的垂直導程管上設有測速裝置；所述測速裝置的測試啟始裝置(7 )緊靠防掉落裝置(6 )，所述測速裝置的測試終止裝置(8 )靠近垂直導程管(13 )尾端； 所述垂直導程管(13)尾端連接試驗箱(9 )。
2.根據權利要求1所述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:包括:與高壓氮氣儲存罐(3)連接的壓力測試儀(12)。
3.根據權利要求2所述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:包括:整形電路(10)和與整形電路連接的PLC控制器(11);所述整形電路分別與氮氣發生裝置(I)、壓力測試儀(12)、高壓氮氣儲存罐(3)、發射電磁閥(4)、衝擊粒子加入裝置(5)、防掉落裝置(6)、測速裝置電連接。
4.根據權利要求3所述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:所述壓力激發裝置(2)包括:過濾器、控制增壓的加壓電磁閥、增壓泵；所述氮氣發生裝置(I)連接所述過濾器，所述過濾器連接所述加壓電磁閥，所述加壓電磁閥連接所述增壓泵，所述增壓泵與高壓氮氣儲存罐(3)進氣口連接。
5.根據權利要求2所述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:所述衝擊粒子加入口(5) 中的衝擊粒子為:6mm的鋼珠或玻璃珠。
6.根據權利要求2所·述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:所述整形電路(8)由運算放大器組成的電壓比較器並加入正反饋構成的施密特觸發器組成。
7.根據權利要求2所述的高速粒子衝擊測試儀，其特徵在於:所述測速裝置包括:測試啟始裝置(7)和測試終止裝置(8);所述測試啟始裝置(7)為第一對發光二極體；所述測試終止裝置(8)包括:第二對發光二極體，以及與上述兩對發光二極體光耦合併接收信號的處理器。
8.一種採用高速粒子衝擊測試儀的高速粒子衝擊測試方法，其特徵在於，具體步驟如下:(I)啟動高速粒子衝擊測試儀，高速粒子衝擊測試儀中氮氣發生裝置(I)產生氮氣；(2 )產生的氮氣經過壓力激發裝置(2 )加壓後存入高壓氮氣儲存罐(3 )，所述高壓氮氣儲存罐(3)內壓力範圍為10t/m3-15t/m3 ；(3)衝擊粒子加入裝置(5)將粒子從衝擊粒子加入口加入垂直導程管(13)中，通過防掉落裝置(6)使粒子懸停在垂直導程管(13)內的衝擊粒子加入口處；(4)啟動發射電磁閥(4)，激發粒子高速運動穿過垂直導程管(13)進入試驗箱(9);粒子在經過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度。
9.一種採用如權利要求4所述的高速粒子衝擊測試儀的高速粒子衝擊測試方法，其特徵在於，具體步驟如下:(1)啟動高速粒子衝擊測試儀，PLC控制器(11)通過整形電路(10)發出控制信號，啟動高速粒子衝擊測試儀中的氮氣發生裝置(I)產生氮氣； (2)PLC控制器(11)通過整形電路(10)控制壓力激發裝置(2)運轉，對產生的氮氣進行過濾、加壓後存入高壓氮氣儲存罐(3)，通過壓力激發裝置(2)內的加壓電磁閥將所述高壓氮氣儲存罐(3)內的壓力範圍控制在10t/m3-15t/m3 ； (3 ) PLC控制器(11)通過整形電路(10 )控制衝擊粒子加入裝置(5 )將粒子從衝擊粒子加入口加入到垂直導程管(13 )中，並通過防掉落裝置(6 )使粒子懸停在垂直導程管(13 )內衝擊粒子加入口處，在發射電磁閥(4)未開啟時，垂直導程管(13)內處於真空狀態； (4)PLC控制器(11)通過整形電路(10)啟動發射電磁閥(4)，激發粒子高速運動穿過垂直導程管(13)進入試驗箱(9);粒子在經過測速裝置時，測速裝置測量粒子運行速度，並將測試到的粒子速度通過整形電路`(10 )返回到PLC控制器(11)中。
【文檔編號】G01M7/08GK103592096SQ201310487769
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年10月17日
【發明者】毛志康 申請人:太倉市銳傑實驗儀器製造有限公司