[发明专利]一种简易高g值加速度冲击试验台

说明书

技术领域

本发明涉及冲击测试与实验技术领域，特别涉及一种简易高g值加速度冲击试验台。 

技术背景

对高g(重力加速度，9.8m/s2)值加速度传感器进行校准是该类传感器研制过程中的一个必不可少的重要环节，而且高g值冲击环境的模拟难度较大。目前常用的几种高g值加速度传感器校准设备有三种。第一种是Hopkinson压杆校准系统，采用压缩空气炮射出一高速弹丸，使其与一细长杆撞击，可在杆内产生超过100000g以上的加速度应力波信号。同时加装激光多普勒测试装置，可以实现加速度传感器的绝对校准。但整个装置结构庞大而复杂，且造价非常昂贵。另一种是马歇特锤校准系统，结构相对较简单，造价较低。利用杠杆原理，使锤头与撞击砧碰撞瞬间产生高g值冲击加速度，其应力波的形式比较复杂，重复性比较好，但最大冲击加速度为50000g，且不能实现无级校准。第三种是垂直跌落冲击校准试验装置，造价及结构原理均居于前两者之间，但与Hopkinson压杆校准系统相比，要简单和容易实现得多。其工作时将冲击锤提升一定高度后释放，其与正下方的冲击砧碰撞，在冲击锤中产生高g值冲击信号。如给冲击锤加储能弹簧 提高其冲击初速度、在冲击头中增加二次冲击放大响应头等，可以产生高达70000g值的冲击加速度。但能产生更高冲击加速度的垂直跌落冲击试验台还未见公开报道。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种简易高g值加速度冲击试验台装置，具有结构简单，空间尺寸小，加工制造成本非常低；冲击加速度高，高可达100000g值的冲击加速度；纯手工操作，无电能消耗，几乎无维护费用，操作简单方便的特点。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种简易高g值加速度冲击试验台，包括底座1、立柱2、上座3、响应头总成4、夹持控制总成5和冲杆总成6，立柱2的一端与底座1连接，另一端与上座3连接组成装置支架；响应头总成4与冲杆总成6的冲杆14连接；夹持控制总成5固定于上座3上，冲杆总成6下端与底座1相连，冲杆总成6上端与上座3连接。 

响应头总成4包括冲杆上座7，冲杆上座7上开有用于与冲杆14连接的连接孔32，响应头调整环10置于冲杆上座7上端的大孔中，响应头支撑弹簧8穿过响应头调整环10中间孔置入冲杆上座7上端的小孔中，响应头顶针9小直径端朝下置入响应头支撑弹簧8，置入响应头13由响应头顶针9支撑，使得响应头13与响应头调整环10之间存在一定的距离，响应头13用于安待测试的加速度传感器，响应头挡片12由响应头挡片螺钉11连接在冲杆上座7上端的螺纹孔中。 

冲杆总成6包括冲杆导筒17，冲杆导筒17下端通过法兰20与底座1连接，冲杆导筒17内配置有冲杆14，冲杆14的一端通过连接孔32与冲杆上座7连接，冲杆14的另一端在重力作用下与底座1表面接触，冲杆14上套有储能弹簧16，储能弹簧16上端连接储能弹簧连接板15，储能弹簧16和储能弹簧连接板15一起放入冲杆导筒17，储能弹簧连接板15直径和冲杆导筒17外径相同，储能弹簧16和储能弹簧连接板15悬挂在冲杆导筒17上端，放入冲杆导筒固定孔30中，实现与上座3之间的链接，储能弹簧限制环18用储能弹簧限制环螺钉19固定在冲杆14上，在冲杆总成6上提时提供弹性力的反作用点，储能弹簧限制环18外壁与冲杆导筒17内壁之间组成滑动副，起冲杆14上下运动的导向作用。 

夹持控制总成5包括夹持杆23，夹持杆23上配置有复位弹簧22及其销轴，夹持杆23用通过弹性挡圈29与上座3固定，夹持杆23通过夹持杆垫胶24夹持冲杆14，夹持杆限位支架26用夹持杆限位支架螺栓28与上座3连接，控制手柄25穿过夹持杆限位支架26中间孔与夹持杆卡槽27用螺纹连接，夹持杆卡槽27置于上座3的卡槽导孔31中。 

底座1的材料为金属材料。 

冲杆14的材料为碳纤维复合材料。 

所述的简易高g值加速度冲击试验台的高g值加速度的获得原理为：底座1的材料为金属材料，冲杆14的材料为碳纤维复合材料，冲杆14的纵波波速c_g比底座1的纵波波速c_d大得多，且冲杆14的密 度ρ_g比底座1的密度ρ_d小得多，而冲杆14的弹性模量E_g与底座1的弹性模量E_d相差不大，冲杆14以一定初速度v₀垂直下落与底座1碰撞后，根据冲击动力学及波动力学知识可得冲杆14的反弹速度为：