一種衝擊能量控制及檢測裝置的製作方法
2023-05-01 23:39:06
本發明屬於機械電子領域，更具體地，涉及一種衝擊能量控制及檢測裝置，尤其在新材料、新產品進行衝擊試驗時，能進行衝擊能量的控制及檢測。
背景技術：
新材料、新產品的研發過程中，常常需要對新材料、新產品進行衝擊性能試驗。對衝擊工況的能量進行控制及檢測，手段較為匱乏，特別是在高強度衝擊載荷下，對新材料、新產品受到的衝擊能量進行控制及檢測顯得尤為突出。
如果能夠在實施衝擊試驗時，對新材料、新產品進行能量可控的衝擊工況試驗，可以顯著降低研製風險、節約研發成本。因此，需要開發一種結構簡單、效率高、使用壽命長、易於實現衝擊能量可控及檢測的衝擊能量控制及檢測裝置。
技術實現要素：
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種衝擊能量控制及檢測裝置，其目的在於，衝擊頭組件設置在衝擊腔體組件內，在衝擊腔體組件和衝擊頭組件間設置有空腔，控制空腔內預充高壓氣液混合介質的壓力大小，可以實現最大衝擊力的設定。以衝擊頭組件衝擊被測試件，被測試件同時會產生反作用力給衝擊頭，作用力的大小及動態過程可以通過連通空腔的超高壓傳感器測得，由此實現了衝擊能量的檢測。本發明裝置結構緊湊簡單、能耗低、可重複使用、易於實現定量化操作。
為實現上述目的，本發明提供了一種衝擊能量控制及檢測裝置，其包括衝擊腔體組件、衝擊頭組件、超高壓傳感器、轉接塊組件以及截止閥，其中，所述衝擊腔體組件包括盲孔腔體、固定螺母、阻尼墊塊、銅套和超高壓密封圈，銅套設置於盲孔腔體的盲孔內表面，通過固定螺母固定銅套，超高壓密封圈設置於盲孔腔體的盲孔底部溝槽內，密封盲孔腔體的盲孔內壁和銅套接觸面，阻尼墊塊採用阻尼膠粘貼在固定螺母的表面，起緩衝作用。
衝擊頭組件包括衝擊活塞、小活塞、a型o型圈、內六角螺栓、封蓋、第一組合密封圈、b型o型圈和導向環，衝擊活塞外表面設置譬如兩個第一組合密封圈來密封與銅套的接觸面，衝擊活塞中間設計為通孔結構，減輕重量，小活塞設置於衝擊活塞中間通孔內，小活塞小端採用譬如兩個a型o型圈來密封與衝擊活塞接觸面，小活塞大端(也即活塞頭端)採用b型o型圈來密封與衝擊活塞接觸面，採用導向環導向，小活塞與衝擊活塞之間設置有第一空腔，該第一空腔預充10號航空液壓油，起潤滑作用，封蓋設置於衝擊活塞右端，採用內六角螺栓固定在衝擊活塞埠處，封蓋外露面為球面，衝擊活塞、小活塞這種結構設計，可以減少在衝擊過程中，衝擊活塞緩衝時的能量損失。
轉接塊組件設置在衝擊腔體組件上表面，通過設置在衝擊腔體上面的錐孔與衝擊腔體組件形成密封，轉接塊組件包括轉接塊和螺栓，通過譬如四個螺栓將轉接塊固定在衝擊腔體組件的盲孔腔體上。
超高壓傳感器設置在轉接塊組件的一側面，採用第二組合密封圈密封超高壓傳感器與轉接塊的接觸面。
截止閥也通過轉接塊設置在衝擊腔體組件的盲孔腔體上，截止閥通過截止閥上鋼管的錐孔與轉接塊連接密封。
本發明中，所述衝擊頭組件整體安裝於衝擊腔體組件內，在所述衝擊腔體組件與衝擊頭組件形成的第二空腔內部預充有高壓氣、液混合介質。
總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
使用時，將本發明的衝擊能量檢測裝置與外界的運動衝擊體相連，運動衝擊體在動力源的作用下，帶動本發明的衝擊能量控制和檢測裝置一起運動，通過衝擊能量檢測裝置的衝擊頭組件衝擊被測試件，被測試件同時會產生反作用力作用在衝擊頭組件上，作用力的大小及動態過程可以通過超高壓傳感器測得，由此實現了衝擊能量的檢測；同時本發明裝置內部預充的高壓氣、液混合介質的壓力大小可調，可以實現最大衝擊力的設定。
本發明裝置能夠在實驗室條件下，為被試件提供衝擊過程中檢測所承受的衝擊載荷，用於驗證被試件的力學性能，可進行重複試驗，此檢測裝置具有能耗低、費用小的優點。此外，本發明裝置結構簡單緊湊，設計巧妙、可重複使用、能耗低、安全可靠，易於實現自動檢測和定量化操作。
附圖說明
圖1為本發明實施例中一種衝擊能量控制及檢測裝置整體結構的三維圖；
圖2是圖1中裝置的剖視示意圖；
在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：
1、衝擊腔體組件2、衝擊頭組件3、超高壓傳感器
4、轉接塊組件5、截止閥6、盲孔腔體
7、衝擊活塞8、小活塞9、a型o型圈
10、內六角螺栓11、封蓋12、固定螺母
13、阻尼墊塊14、第一組合密封圈15、銅套
16、b型o型圈17、導向環18、第二組合密封圈
19、轉接塊20、螺栓21、超高壓密封圈
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
圖1為本發明實施例的衝擊能量控制及檢測裝置整體結構的三維圖，由圖可知，其包括衝擊腔體組件1、衝擊頭組件2、超高壓傳感器3、轉接塊組件4以及截止閥5。其中，衝擊頭組件2設置在衝擊腔體組件1中，超高壓傳感器3和截止閥5均通過轉接塊組件4設置在衝擊腔體組件1上。衝擊腔體組件1用做安裝主體，其中間有深盲孔，衝擊頭組件2設置在盲孔內，可以沿盲孔軸線移動，盲孔側壁上設置有小孔通道與截止閥5和超高壓傳感器3連通。截止閥5和超高壓傳感器3通過轉接塊組件4固定在衝擊腔體組件1外壁面。所述衝擊腔體組件1與衝擊頭組件2之間形成有第二空腔。
圖2是圖1中裝置的機械結構原理剖視示意圖，由圖可知，本發明裝置還包括盲孔腔體6、衝擊活塞7、小活塞8、a型o型圈9、內六角螺栓10、封蓋11、固定螺母12、阻尼墊塊13、第一組合密封圈14、銅套15、b型o型圈16、導向環17、第二組合密封圈18、轉接塊19、螺栓20(螺栓的規格譬如為m10x50)以及超高壓密封圈21。
其中，所述衝擊腔體組件1包括盲孔腔體6、固定螺母12、阻尼墊塊13、銅套15以及超高壓密封圈21，其中，所述銅套15設置在盲孔腔體6的盲孔中，固定螺母12固定在盲孔口部，用於固定銅套15，阻尼墊塊13設置在固定螺母12端面處，並與銅套15一端相鄰，超高壓密封圈21設置在盲孔腔體6的盲孔底部內壁與銅套15外壁面之間，並與所述銅套15的另一端相鄰。
所述衝擊頭組件2包括衝擊活塞7、小活塞8、a型o型圈9、內六角螺栓10、封蓋11、第一組合密封圈14、b型o型圈16以及導向環17，其中，所述衝擊活塞7設置在所述銅套15內，所述衝擊活塞7外壁面設置有第一組合密封圈14，用於衝擊活塞7外壁面與銅套15內壁面密封，所述小活塞8設置在衝擊活塞7中間的三階通孔內，所述小活塞一端具有活塞頭且另一端具有活塞杆，活塞頭容置在三階通孔的最大內徑處，活塞杆設置在三階通孔的最小內徑處，所述小活塞8的活塞頭處採用b型o型圈16與衝擊活塞7的三階通孔內壁面密封，小活塞8的活塞杆處採用a型o型圈9與衝擊活塞7的三階通孔內壁面密封，在活塞頭外壁面設置有導向環17，用於小活塞8和衝擊活塞7間的滑動導向，採用內六角螺栓10將所述封蓋11固定在所述衝擊活塞7的端部以使封蓋11蓋合在所述衝擊活塞7端部處。
所述三階通孔內壁面與所述小活塞8外壁面間形成第一腔體，所述第一腔體內充盈有航空液壓油。所述第二空腔中預充有氣、液混合介質。
所述氣、液混合介質中氣體為高壓氮氣，所述氣、液混合介質的液體為航空液壓油。
在本發明的一個實施例中，所述封蓋11外露面為球面。這樣的設置具有的優點是使衝擊頭與被測試件的撞擊點發生於兩者的軸線附近，減少試驗過程中對被測試件的外形要求。
第一空腔ii和第二空腔i內充有高壓氣液混合介質或者液體介質，可以根據被試件的最大衝擊力，設定氣、液混合介質的壓力達到設定值。小活塞8安裝在衝擊活塞7中間通孔內，衝擊時可以將衝擊能量施加於被試件，小活塞8的第二空腔i注有10號航空液壓油。
轉接塊組件設置在衝擊腔體組件上表面，通過設置在衝擊腔體上面的錐孔與衝擊腔體組件形成密封，轉接塊組件包括轉接塊和螺栓，通過譬如四個螺栓將轉接塊固定在衝擊腔體組件的盲孔腔體上。
本發明中，超高壓傳感器3設置在轉接塊組件4的一側面，採用第二組合密封圈18密封超高壓傳感器3與轉接塊19的接觸面(轉接塊組件包括轉接塊和螺栓)，超高壓傳感器3用於測量衝擊腔體組件1腔體ii的混合介質的壓力動態數據。截止閥5也通過轉接塊19設置在衝擊腔體組件1的盲孔腔體6上，截止閥5通過截止閥上鋼管的錐孔與轉接塊19連接密封。
本發明裝置的工作過程包括如下步驟：
預先設置階段：根據被試件需要的最大衝擊載荷的設定值，對衝擊腔體組件1腔體ii內部進行預充高壓氮氣和10號航空液壓油介質，使氣、液混合介質達到要求的壓力，並保持密閉。
調整階段：將衝擊能量控制及檢測裝置與外界運動體固連為一體，調整被試件中心位置，使被試件中心與衝擊頭組件2中心軸同心或同軸。其中，被試件安裝在衝擊頭組件2的正對方向上，以保證能被衝擊頭組件撞擊到。
工作階段：啟動外界運動體，使衝擊能量控制及檢測裝置隨運動體一起高速運動，衝擊頭組件2衝擊其正對方向上的被試件，同時會壓縮衝擊腔體組件1中第一腔體ii內的高壓氮氣和譬如10號航空液壓油介質，設置在轉接塊組件4上的超高壓傳感器3用於檢測衝擊腔體組件1中第一腔體ii內壓力動態數據，通過處理壓力動態數據，得出衝擊能量的數據。小活塞8大端(也即活塞頭端)同時受到高壓氣、液混合介質的壓力，經過小活塞8增壓作用，通過小活塞8的活塞杆端及封蓋11傳給被試件，這樣的設計可以減少衝擊過程的能量損失。
本發明裝置通過調節衝擊腔體組件1中第一空腔ii內充有高壓氣、液混合介質的壓力，能達到檢測不同衝擊載荷的作用。
本發明中，將衝擊能量檢測裝置與外界運動衝擊體(也即運動體)相連，運動衝擊體在動力源的作用下，通過衝擊能量檢測裝置的衝擊頭衝擊被測試件，被測試件同時會產生反作用於衝擊頭的作用力，作用力的大小及動態過程可以通過超高壓傳感器測得，由此實現了衝擊能量的檢測；同時本發明裝置內部預充的高壓氣液混合介質的壓力大小，可以實現最大衝擊力的設定。本發明裝置結構緊湊簡單、能耗低、可重複使用、易於實現定量化操作。此外，本發明裝置的安全性好、可重複試驗，能降低研製風險、節約研發成本。
本發明裝置可配套測試系統，可以實時記錄超高壓傳感器傳來的動態數據，完成衝擊過程中衝擊能量的測試、數據分析存儲。
本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。