[实用新型]数字化冲击试验机

说明书

本发明是关于测试材料冲击性能的“数字化冲击试验机”。它包括：冲击过程数字控制装置、冲击力和试样变形(简称位移)的数据采集装置、实验结果的数据处理及数据显示装置。该机主要用于测定金属材料承受冲击载荷条件下的动态断裂性能，包括测定冲击力、位移和能量三类特征值，以及延伸断裂表面积的百分率，齿轮的弯冲断裂强度，这些性能参数都是重要的材料性能参数。为适应和满足我国高新技术发展的需求，在高新技术领域内，尤其在钢铁、汽车、航空航天、舰艇、武器等国防军工产品方面使用的材料，要求测定这些冲击断裂特征值参数。

目前国内外用于测试材料冲击性能的冲击试验机主体结构大体相同，主要由机架、摆锤、指示装置、操纵机构及电控系统等组成。图1是“测力硬度计量简明手册”中给出的常用冲击机结构图，现将其功能说明如下：

1.抬摆：电动机(17)经由蜗轮副(12)，电磁离合器(3)，把动力传至主轴(10)实现抬摆。当挂勾(2)碰上摇勾爪(7)并使摇勾(6)抬起，此时微动开关(8)动作切断电机(17)的电源，电机停止转动，电磁离合器(3)也随之断电并脱开，将摆锤(1)抬起，挂在摇勾(6)上，完成抬摆动作。

2.冲击：当按“冲击”按钮时，电磁铁(9)接通，顶起摇勾(6)，摇勾爪(7)下降，挂勾(2)即脱开，摆锤落下实现冲击。冲击完毕，摆锤反回到一定高度时，触点(15)与拨片(14)接通，并启动电机(17)和离合器(3)，将摆锤(1)继续抬起直至挂勾(2)与摇爪(7)碰撞后，微动开关(8)动作，电机再次停止运动，离合器脱开，摆锤(1)再次挂起，完成回摆时抬摆。由伺服电机(11)通过拨销(13)带动拨片(14)的一端凹槽随之转动。另一端凹槽的一边是呈绝缘的，套有塑料管(16)，当摆锤反回的转速大于伺服电机的转速时，触点(15)与绝缘边接触，组成回路(即摆锤反回到一定高度时)，并启动电机，实现抬摆。

3.放摆：手按“放摆”按钮，电机换向并接通电机(17)和离合器(3)，同时电磁铁(9)接通，摇勾(6)顶起，挂勾(2)脱开，摆锤(11)缓慢回转，当摆锤到达铅垂位置时，放开放摆按钮，切断电源，摆锤自然停止。

4.电控系统：图2是常用冲击机的电控线路图。电机“D”是抬摆和放摆的动力，电磁离合器“CL”控制摆锤与电机的联接，只有当“CL”吸合、“D”转动才能进行抬摆或放摆。GD为挂勾电磁铁，其动作时挂勾脱开，摆锤落下，冲打试样。微动开关“XK”控制抬摆停止，安装在主机摇勾下，平时为受压状态，使常闭触点28断开。所有操作按钮都装在一个按钮盒中，并装有停止开关K₂。

合上开关K₁，K₂，按“取摆”按钮1AN，1J、2J继电器接通。放开1AN，1J释放，2J自保，3J、IC接通，电机“D”旋转，离合器“CL”吸合，进行抬摆。当抬摆结束时，微动开关“XK”动作，其常闭触点28闭合，4J接通，5J也接通并自保，IC释放，电机停止，此时摆锤靠微量惯性越过挂勾后，“XK”复位，其常闭触点28又断开。6J接通，2J、3J释放，电磁离合器“CL”释放，摆锤被挂起。

按冲击按钮2AN，电磁铁“GD”吸合，挂勾脱开，摆锤落下，冲打试样，此时拨片是不接通的，故3J、IC都不接通。

冲击完毕后，摆锤自由返回时，拨片接通，相当于按下取摆按钮1AN，当返回速度接近零时，拨片断开，相当于放开1AN，自动取摆。

按放摆按钮3AN，3J、IC接通，电机旋转，离合器“CL”吸合，摆锤按反时针方向下落，当摆锤放到铅垂位置时，松开放摆按钮，放摆结束。

从以上常用冲击机电控系统分析中不难看出存在以下三个问题：一是靠伺服电机通过拨销带动拨片的一端凹槽随之旋转控制再次抬摆，其根本问题是不能给出一个可计量的连续信号，因此也就不可能进行定量计量和控制。二是所用的继电器均为电磁继电器，不仅吸合时噪音较大，产生干扰，而且体积较大，寿命短。三是防护不够。总之，常用冲击试验机不能对测试试样进行定量分析，不能适应现代工业对冲击性能的定量分析要求。

因此，本发明的目的之一是提供一种控制抬摆、放摆及测量冲击过程参数的数字化装置。使之不仅能控制抬放摆，而且能精确计量冲击过程的重要参数：抬摆高度、冲击试样时的摆锤冲击速度、冲断试样后能量损失以及屏幕数字显示。