全自動自由落體式往復(fù)沖擊試驗機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計

陸宏文

（廣東新會中集特種運(yùn)輸設(shè)備有限公司，廣東 新會 529144）

全自動自由落體式往復(fù)沖擊試驗機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計

陸宏文

（廣東新會中集特種運(yùn)輸設(shè)備有限公司，廣東 新會 529144）

介紹了一種新型往復(fù)沖擊試驗機(jī)，其配重錘采用自由落體方式對試驗材料進(jìn)行沖擊，由于每次配重錘下落的高度一致，因此只需設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，不需人員值守及調(diào)整，就能得到較準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。該試驗機(jī)操作容易、安全且制作成本低。

全自動；自由落體；往復(fù)沖擊；試驗機(jī)；設(shè)計

0 引 言

本公司為解決某產(chǎn)品沖擊韌性的測定問題，驗證其使用壽命，需要做自由落體方面的沖擊試驗。經(jīng)查閱，市場上現(xiàn)有的沖擊試驗機(jī)中吊鉤提拉落錘的方式，在落錘自由下落沖擊待試驗工件時，吊鉤全程與落錘連接，而不能自動與落錘分離，由于吊鉤全程與落錘連接，容易影響落錘的整體重量和下落的速度，導(dǎo)致試驗結(jié)果不準(zhǔn)確；電磁鐵的方式在試驗過程中若遇到斷電的情況，則會導(dǎo)致落錘意外下落，容易造成事故；由于機(jī)械手爪結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，且需要借助許多設(shè)備對其進(jìn)行控制，因此導(dǎo)致試驗機(jī)整體的制造成本高、不易控制，有些機(jī)械手爪夾持落錘不穩(wěn)固，容易造成落錘“脫爪”的現(xiàn)象。在市場找不到合適測試設(shè)備的情況下，我們臨時采用人工蹦跳的原始方式進(jìn)行檢測，也曾請多個專業(yè)廠家專門設(shè)計和定制，均未能有較好的解決辦法。因此，一款全自動自由落體式往復(fù)沖擊試驗機(jī)的設(shè)計，成為我們迫切需要解決的重要課題。

1 項目需解決的主要問題

由人工蹦跳來檢測該工件的沖擊韌性，勞動強(qiáng)度大，無準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)；委外檢測，其檢測方式不合理，不是完全的自由落體沖擊測試，且檢測過程完全由人工操作，連續(xù)性不夠，參數(shù)調(diào)整費(fèi)時、費(fèi)事，有的參數(shù)甚至不可調(diào)。

2 技術(shù)創(chuàng)新的實施

為了取得技術(shù)上的突破，設(shè)計人員先后制定出多種方案，均不盡人意。該項目設(shè)計的難點為：1)如何實現(xiàn)自由落體運(yùn)動；2)如何實現(xiàn)自動化控制；3)如何實現(xiàn)上下兩部分準(zhǔn)確對接。為此，設(shè)計人員將該項目需解決的問題進(jìn)行分解，逐一有針對性地加以解決。經(jīng)過精心設(shè)計和不懈努力，終于獲得成功，并在近期投入使用。

3 技術(shù)解決方案

本實施例采用的具體技術(shù)方案為：1)能對配重錘進(jìn)行自由抓取，將配重錘提升到一定高度后又能夠自動松開，使配重錘自由落體，由于松開時配重錘高度相同，因此對實驗材料的沖擊力也基本上相同，從而達(dá)到對實驗材料沖擊測試的目的。2)設(shè)置在設(shè)備的中間位置有一組配重錘鎖緊機(jī)構(gòu)，用于對配重錘進(jìn)行鎖緊及松開，采用氣缸帶動，可以調(diào)節(jié)高度，用于對配重錘進(jìn)行升降。3)鎖緊機(jī)構(gòu)在鎖緊時,采用氣缸使滑動套下滑，擠壓鎖緊機(jī)構(gòu)中的鋼球，在不需要另外施加外力的情況下從而鎖緊配重錘；當(dāng)配重錘沿直線導(dǎo)軌被提升到設(shè)定高度時，用相同的方式使滑動套上移，鎖緊機(jī)構(gòu)中的鋼球外移，自動松開配重錘，因此只要設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，就能在一定的沖擊頻率下進(jìn)行沖擊試驗。4)由于設(shè)置了一套鎖緊機(jī)構(gòu)，并采用滑動套上下移動對配重錘進(jìn)行鎖緊及松開，可以用恒定的重力自動進(jìn)行對材料的沖擊試驗，并且不需要操作人員長時間對配重一次次地進(jìn)行調(diào)整，減少對人力資源的浪費(fèi)。5)在使用時當(dāng)沖擊試驗測試機(jī)進(jìn)行沖擊試驗時，只需輸入相應(yīng)的參數(shù),不需要其他輔助設(shè)置就可以自行對配重錘進(jìn)行鎖緊、提升及松開，從而在一定的沖擊頻率下進(jìn)行沖擊試驗,節(jié)約了人力，提高了生產(chǎn)效率。

4 具體結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1、圖2所示，該沖擊試驗測試機(jī)主要由移動固定式機(jī)架、牽引裝置、落錘鎖緊松放裝置、參數(shù)調(diào)整及計數(shù)顯示器等組成。機(jī)架可移動固定于待測試產(chǎn)品的正上方，機(jī)架上設(shè)有兩分別位于落錘鎖緊機(jī)構(gòu)兩側(cè)的導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌上均套設(shè)有第一滑塊和第二滑塊，落錘鎖緊機(jī)構(gòu)的框架與第一滑塊連接，落錘與第二滑塊連接。牽引裝置采用氣缸，通過柔索與落錘鎖緊機(jī)構(gòu)連接，它將夾持有落錘的落錘鎖緊機(jī)構(gòu)提拉到所需的高度，然后控制推拉裝置使落錘夾持機(jī)構(gòu)松放落錘，落錘即可自由下落沖擊待沖擊工件（詳見圖1）。

圖1 實施例結(jié)構(gòu)示圖

圖2 鎖緊機(jī)構(gòu)對配重錘抓取和松開時的結(jié)構(gòu)示圖

落錘鎖緊、松放裝置是由安裝于落錘上的夾持頭、套設(shè)于該夾持頭上的夾持套、套設(shè)于該夾持套上的滑動套、具有活動腔的框架以及具有推拉桿的推拉裝置組成，夾持套與框架剛性連接，推拉裝置將滑動套提拉至其借位槽與夾持套上的錐形孔相對的位置，鋼球一部分滑入借位槽內(nèi)，夾持套即可套于夾持頭上。夾持套套于夾持頭上后，夾持套上的錐形孔與夾持頭的環(huán)壁溝槽相對，推拉裝置向下推動滑動套，鋼球被推擠出借位槽，同時滑入環(huán)壁溝槽內(nèi)，這樣，夾持頭被穩(wěn)固地夾持于夾持套內(nèi)。由于鋼球卡入環(huán)壁溝槽后沒有向外滑動的借位空間，無需擔(dān)心因鋼球脫位導(dǎo)致夾持頭滑出夾持套。若推拉裝置向上提拉滑動套，夾持套上的錐形孔與滑動套上的借位槽相對，鋼球一部分滑入借位槽內(nèi)，此時，夾持頭即可與夾持套分離，起到松放落錘的效果，推拉桿通過橫板與滑動套連接。借位槽的側(cè)壁與滑動套的內(nèi)壁斜面過渡或弧面過渡，推拉裝置為氣缸。通過鎖緊機(jī)構(gòu)對配重錘松開和抓取時的結(jié)構(gòu)示意圖比較，從圖2中可以看出通過氣缸推動滑動套下移，擠壓鋼球來達(dá)到鎖緊配重錘的結(jié)構(gòu)。

參數(shù)調(diào)整及計數(shù)顯示器是由編程控制器（PLC）、觸摸屏、繼電器、位置傳感器等元器件組成。牽引裝置提拉落錘鎖緊機(jī)構(gòu)的高度、速度，以及通過編程控制推拉裝置推拉滑動套的時機(jī)，確定了試驗機(jī)一個沖次所需的時間，PLC按設(shè)定程序運(yùn)行，對不同試件，只需在觸摸屏上設(shè)定所需的沖擊次數(shù)，即可在設(shè)定頻率下任其自動完成沖擊試驗，觸摸屏直觀顯示出變化的沖擊次數(shù)、進(jìn)展情況。整套裝備因落錘重量、接觸面積、提升高度、測試參數(shù)任意可調(diào)，操作簡便、滿足用戶所需任意條件下的測試需求。

5 結(jié) 語

落錘鎖緊、松放裝置的創(chuàng)新設(shè)計是該裝備研制成功的關(guān)鍵，該裝置克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、可緊固夾持落錘的落錘夾持機(jī)構(gòu)，構(gòu)思巧妙、簡潔實用。整套裝置為全新設(shè)計，它改變了原有相對落后的測試方法及操作方式，大幅提高了測試效率和企業(yè)形象；在機(jī)構(gòu)設(shè)計方面，利用直線導(dǎo)軌及牽引機(jī)構(gòu)軟連接方式，確保了上下兩構(gòu)件運(yùn)動靈敏，且準(zhǔn)確對接，使落錘自由落體且不存在附加載荷；沖擊頻率、次數(shù)等參數(shù)均可設(shè)置和調(diào)整，實現(xiàn)測試過程全自動，使操作變得輕松。該項技術(shù)創(chuàng)新及其應(yīng)用自動化程度高，為企業(yè)創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟(jì)效益，在類似場合具有較高的應(yīng)用和推廣價值。

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Innovative Design of Fully-automatic and Free-fall Reciprocating Impact Testing Machine

LU Hongwen
(GuangdongXinhui CIMCSpecial Transportation Equipment Co.,Ltd.,Xinhui 529144,China)

This paper introduces a new-type reciprocating impact testing machine in which counterweight hammer impacts on the test material by free-falling method.Due to the same height of each drop of the hammer,the experimental results could be accurately obtained by the settings of corresponding parameter and without the staff on watch and without manual adjustment.This testing machine is not only easy to operate and safe,but also with a low production cost.

fully-automation;free-fall;reciprocating impact;testing machine;design

TH 87

A

1002－2333（2018）01－0149－03

（編輯浩 然）

陸宏文（1962—），男，高級工程師，從事技改及管理工作 。

2017-03-16