跌落式冲击试验设备论文和设计-张开国

全文摘要

本实用新型揭示了跌落式冲击试验设备，包括：塔架组件、起升机构、衍架组件、导轨组和释放组件。塔架组件放置在地面上。起升机构安装在塔架组件上。桁架组件连接到起升机构并被安装到塔架组件中。导轨组沿塔架组件延伸，桁架组件沿导轨组移动。释放组件安装在桁架组件的底部，冲击头连接到释放组件，释放组件未开启，冲击头与释放组件相锁定，释放组件开启，冲击头与释放组件分离，冲击头被释放，冲击头跌落并冲击试验样件。本实用新型的试验设备使得冲击头的跌落过程具有更好的稳定性，冲击位置更加精确。该试验设备上设置有多个翻板作为安全防护机构，可以在冲击头意外跌落时进行阻挡。该试验设备可以将冲击头举升到足够的高度，模拟高速撞击的效果。

主设计要求

1.一种跌落式冲击试验设备，其特征在于，包括：塔架组件，塔架组件放置在地面上；起升机构，起升机构安装在塔架组件上；桁架组件，桁架组件连接到起升机构并被安装到塔架组件中；导轨组，导轨组沿塔架组件延伸，桁架组件沿导轨组移动，所述导轨组包括四根导轨，四根导轨从塔架组件的底部延伸至塔架组件的顶部；释放组件，释放组件安装在桁架组件的底部，冲击头连接到释放组件，释放组件未开启，冲击头与释放组件相锁定，释放组件开启，冲击头与释放组件分离，冲击头被释放，冲击头跌落并冲击试验样件。

设计方案

1.一种跌落式冲击试验设备，其特征在于，包括：

塔架组件，塔架组件放置在地面上；

起升机构，起升机构安装在塔架组件上；

桁架组件，桁架组件连接到起升机构并被安装到塔架组件中；

导轨组，导轨组沿塔架组件延伸，桁架组件沿导轨组移动，所述导轨组包括四根导轨，四根导轨从塔架组件的底部延伸至塔架组件的顶部；

释放组件，释放组件安装在桁架组件的底部，冲击头连接到释放组件，释放组件未开启，冲击头与释放组件相锁定，释放组件开启，冲击头与释放组件分离，冲击头被释放，冲击头跌落并冲击试验样件。

2.如权利要求1所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，还包括：

底座，底座固定在地面上，所述塔架组件安装在底座上，底座上还安装试验样件，所述底座是金属板，金属板的底部装有阻尼减震装置。

3.如权利要求1所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述塔架组件包括：

底部塔架，底部塔架安装在底座上，底部塔架上具有辅助承载机构；

中间塔架，中间塔架安装在底部塔架上，中间塔架上具有安全保护机构；

顶部塔架，顶部塔架安装在中间塔架上，顶部塔架上具有横向稳定机构，所述起升机构安装在顶部塔架上。

4.如权利要求3所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述底部塔架包括：

四根底部立柱，四根底部立柱的底部安装在底座上，四根底部立柱的顶部通过横梁连接固定，导轨布置在每一底部立柱上；

两根辅助横梁，位于底部立柱形成的两个侧向的平面内，每一辅助横梁连接在两根底部立柱之间；

所述辅助承载机构是翻板，翻板安装在辅助横梁上，翻板能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置。

5.如权利要求3所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述中间塔架包括：

四根中间立柱，四根中间立柱的底部通过下横梁连接固定，四根中间立柱的顶部通过上横梁连接固定，导轨布置在每一中间立柱上；

所述安全保护机构是安全翻板，安全翻板安装在下横梁上，安全翻板能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置，在安全翻板的关闭位置，安全翻板的两端延伸超出四根中间立柱所形成的范围；翻板驱动电机，翻板驱动电机连接到安全翻板，翻板驱动电机驱动安全翻板在打开位置或者关闭位置之间转动。

6.如权利要求3所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述顶部塔架包括：

四根顶部立柱，四根顶部立柱的底部通过下横梁连接固定，四根顶部立柱的顶部通过上横梁连接固定，导轨布置在每一顶部立柱上；

所述上横梁之间装有安装梁，上横梁和安装梁共同形成顶部安装平台以安装起升机构；

两根释放挡板，位于顶部立柱形成的两个侧向的平面内，释放挡板的位置高于下横梁的位置；

所述横向稳定机构是横向拉杆，横向拉杆的一端安装在上横梁上，横向拉杆的另一端固定在竖直墙面上。

7.如权利要求6所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述起升机构包括：

卷扬机，卷扬机安装在顶部安装平台上，卷扬机由电机驱动；

滑轮组件，滑轮组件包括水平滑轮和竖直滑轮，水平滑轮与卷扬机的出绳端相对，竖直滑轮安装在顶部安装平台的中部；

钢丝绳，钢丝绳的一端固定在卷扬机上，钢丝绳的另一端绕过水平滑轮再绕过竖直滑轮转向下方，并连接到桁架组件；

测距仪，测距仪安装在顶部安装平台上，测距仪测量桁架组件的高度。

8.如权利要求1所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述桁架组件包括：导向桁架和冲击桁架，导向桁架位于冲击桁架的上方，导向桁架和冲击桁架通过电磁铁和锁止装置连接；

所述导向桁架上安装有电磁铁，导向桁架的两侧具有锁止孔；

所述冲击桁架上具有吸盘，吸盘的位置与电磁铁的位置相对应，冲击桁架的两侧具有推杆；

电磁铁开启，电磁铁吸附吸盘，导向桁架和冲击桁架相吸合，推杆推入锁止孔中将导向桁架和冲击桁架锁止；

推杆退出锁止孔，电磁铁关闭，导向桁架和冲击桁架分离；所述导向桁架和冲击桁架的四个角上分别安装有滑块，滑块与塔架组件上的导轨组配合，滑块沿导轨组移动，所述滑块上具有缓冲垫层。

9.如权利要求1所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述释放组件包括：

锁定装置，锁定装置安装在桁架组件上，锁定装置连接到冲击头，释放组件未开启，锁定装置锁定冲击头，释放组件开启，锁定装置解锁释放冲击头；

滑轮组和钢丝绳，滑轮组固定在桁架组件上，钢丝绳绕过滑轮组，连接在锁定装置和摆锤之间；

摆锤，摆锤转动安装在支架上，支架固定在桁架组件上，摆锤的一端连接到钢丝绳，摆锤的另一端连接到释放触板；

释放触板，释放触板位于释放组件的两端，释放触板与顶部塔架配合。

10.如权利要求9所述的跌落式冲击试验设备，其特征在于，所述锁定装置包括：

框架，框架由两块端板和两块侧板组成；

锁舌，锁舌安装在侧板上，锁舌的前端穿过侧板进入到框架内部，锁舌的前端将冲击头锁定，锁舌的后端连接到钢丝绳；

自锁机构，包括自锁槽、自锁片和自锁弹簧，自锁弹簧连接在锁舌和自锁片之间，所述自锁槽紧贴锁舌，所述自锁片是角铁，角铁的尾部通过自锁弹簧连接到锁舌，角铁的头部依靠在侧板上；

摆锤转动，通过钢丝绳拉动锁舌，锁舌移动，冲击头被解锁释放，锁舌通过自锁弹簧拉动角铁的尾部，角铁转动，角铁的头部滑入自锁槽中以顶住锁舌，阻止锁舌复位。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及汽车零部件的试验设备领域。

背景技术

汽车结构中的部分安全性零部件，比如保险杠的横梁和纵梁结构的作用就是在受到冲击时对主车身结构进行保护。比如在较低强度的冲击时，保险杠结构需要有足够的强度来保证车身的完整性。而在较高强度的冲击时，保险杠结构需要吸收冲击能量，确保主车身的安全性。

为了验证此类安全性零部件的机械性能，需要对安全性零部件进行冲击实验。目前进行冲击试验的方式有两种：

一种是传统的整车碰撞实验。在整车碰撞试验中，设置固定不动的撞击物，牵引设备提供动力牵引整车，整车沿轨道移动。在牵引设备的作用下，整车沿轨道加速，等加速到预定速度后，整车与牵引设备脱离，整车依靠惯性继续沿轨道滑行并撞击撞击物。撞击完成后对整车的受损情况进行评估，由此获取各个零部件的耐撞击性能。由于撞击的车速都会达到50km\/h以上，因此在撞击后，作为实验用的车辆会报废。传统的整车碰撞实验的缺点显而意见，就是实验成本过高。每一次实验都会报废一辆车，实验的成本非常之高。因此，整车碰撞实验通常都是在车辆研发的末期，整车基本定型之后，为了获取整车碰撞参数时才会进行。对于车辆研发的早期，各个零部件尚未定型时，并不适合采用整车碰撞实验，并且，整车碰撞实验更多地是模拟实际使用状态下的撞击，撞击点并不确定，对于获取单独零部件的撞击参数准确度不高，效率也很低。

为了能够在开发的早期，对各个零部件多进行独立的，有针对性的撞击实验，还提出了一种跌落式冲击实验。跌落式冲击实验的基本原理是将冲击头举高，将准备接受实验的零部件放置在冲击头的下方，释放冲击头后，冲击头以自由落体的方式下落冲击零部件。跌落式冲击实验可以针对单个零部件进行，实验成本较低。但现有的跌落式冲击实验的试验设备也存在几个缺陷。如果以完全自由落体方式释放冲击头，冲击头的落点难以控制，很多时候无法撞击到下方的零部件。为了改善冲击头的跌落稳定性，现有技术中会设置平行的双导轨，冲击头首先沿着双导轨滑行一段距离，在冲击头加速到一定速度后再释放进行自由落体下落。经过双导轨的引导之后，冲击头的跌落稳定性有一定的提升，冲击的精度也有所提高。但双轨道引导模式依旧存在不小的缺陷：

平行设置的双导轨在导轨所在平面内具有良好的约束能力，但那是在与导轨平面垂直或者倾斜的方向上，并没有约束能力。因此，冲击头在下落过程中受到侧向或者斜向干扰时，依旧会明显影响到冲击头的跌落稳定性，导致冲击点出现偏差。此外，双导轨的结构很难设置具有足够强度的安全部件，在冲击头意外脱落时，并无法给于足够的保护，容易引发安全事故，存在较大的安全隐患。

上述的缺陷在跌落式冲击设备的高度增加时更为显著，冲击头的举升高度提升，其跌落稳定性和使用安全性都显著降低，因此，现有的跌落式冲击试验设备的高度通常都设计的比较低。由于高度有限，冲击头跌落时的速度较小，冲击能量有限，无法对高速碰撞进行模拟。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种能够以较高精度进行高速冲击实验，并且具有更高安全性的跌落式冲击试验设备。

根据本实用新型的一实施例，提出一种跌落式冲击试验设备，包括：塔架组件、起升机构、衍架组件、导轨组和释放组件。塔架组件放置在地面上。起升机构安装在塔架组件上。桁架组件连接到起升机构并被安装到塔架组件中。导轨组沿塔架组件延伸，桁架组件沿导轨组移动。释放组件安装在桁架组件的底部，冲击头连接到释放组件，释放组件未开启，冲击头与释放组件相锁定，释放组件开启，冲击头与释放组件分离，冲击头被释放，冲击头跌落并冲击试验样件。

在一个实施例中，该跌落式冲击试验设备还包括底座，底座固定在地面上，所述塔架组件安装在底座上，底座上还安装试验样件。

在一个实施例中，底座是金属板，金属板的底部装有阻尼减震装置。

在一个实施例中，塔架组件包括：底部塔架、中间塔架和顶部塔架。底部塔架安装在底座上，底部塔架上具有辅助承载机构。中间塔架安装在底部塔架上，中间塔架上具有安全保护机构。顶部塔架安装在中间塔架上，顶部塔架上具有横向稳定机构，起升机构安装在顶部塔架上。

在一个实施例中，底部塔架包括：四根底部立柱和两根辅助横梁。四根底部立柱的底部安装在底座上，四根底部立柱的顶部通过横梁连接固定，导轨布置在每一底部立柱上。两根辅助横梁位于底部立柱形成的两个侧向的平面内，每一辅助横梁连接在两根底部立柱之间。辅助承载机构是翻板，翻板安装在辅助横梁上，翻板能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置。

在一个实施例中，中间塔架包括：四根中间立柱。四根中间立柱的底部通过下横梁连接固定，四根中间立柱的顶部通过上横梁连接固定，导轨布置在每一中间立柱上。安全保护机构是安全翻板，安全翻板安装在下横梁上，安全翻板能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置，在安全翻板的关闭位置，安全翻板的两端延伸超出四根中间立柱所形成的范围。

在一个实施例中，中间塔架还包括翻板驱动电机，翻板驱动电机连接到安全翻板，翻板驱动电机驱动安全翻板在打开位置或者关闭位置之间转动。

在一个实施例中，顶部塔架包括：四根顶部立柱、安装梁、两根释放挡板和横向拉杆。四根顶部立柱的底部通过下横梁连接固定，四根顶部立柱的顶部通过上横梁连接固定，导轨布置在每一顶部立柱上。上横梁之间装有安装梁，上横梁和安装梁共同形成顶部安装平台以安装起升机构。两根释放挡板位于顶部立柱形成的两个侧向的平面内，释放挡板的位置高于下横梁的位置。横向稳定机构是横向拉杆，横向拉杆的一端安装在上横梁上，横向拉杆的另一端固定在竖直墙面上。

在一个实施例中，起升机构包括：卷扬机、滑轮组件、钢丝绳和测距仪。卷扬机安装在顶部安装平台上，卷扬机由电机驱动。滑轮组件包括水平滑轮和竖直滑轮，水平滑轮与卷扬机的出绳端相对，竖直滑轮安装在顶部安装平台的中部。钢丝绳的一端固定在卷扬机上，钢丝绳的另一端绕过水平滑轮再绕过竖直滑轮转向下方，并连接到桁架组件。测距仪安装在顶部安装平台上，测距仪测量桁架组件的高度。

在一个实施例中，桁架组件包括：导向桁架和冲击桁架，导向桁架位于冲击桁架的上方，导向桁架和冲击桁架通过电磁铁和锁止装置连接。

在一个实施例中，导向桁架上安装有电磁铁，导向桁架的两侧具有锁止孔。冲击桁架上具有吸盘，吸盘的位置与电磁铁的位置相对应，冲击桁架的两侧具有推杆。电磁铁开启，电磁铁吸附吸盘，导向桁架和冲击桁架相吸合，推杆推入锁止孔中将导向桁架和冲击桁架锁止。推杆退出锁止孔，电磁铁关闭，导向桁架和冲击桁架分离。

在一个实施例中，导向桁架和冲击桁架的四个角上分别安装有滑块，滑块与塔架组件上的导轨组配合，滑块沿导轨组移动，滑块上具有缓冲垫层。

在一个实施例中，导轨组包括四根导轨，四根导轨从塔架组件的底部延伸至塔架组件的顶部。

在一个实施例中，释放组件包括：锁定装置、滑轮组和钢丝绳、摆锤和释放触板。锁定装置安装在桁架组件上，锁定装置连接到冲击头，释放组件未开启，锁定装置锁定冲击头，释放组件开启，锁定装置解锁释放冲击头。滑轮组固定在桁架组件上，钢丝绳绕过滑轮组，连接在锁定装置和摆锤之间。摆锤转动安装在支架上，支架固定在桁架组件上，摆锤的一端连接到钢丝绳，摆锤的另一端连接到释放触板。释放触板位于释放组件的两端，释放触板与顶部塔架配合。

在一个实施例中，锁定装置包括：框架、锁舌和自锁机构。框架由两块端板和两块侧板组成。锁舌安装在侧板上，锁舌的前端穿过侧板进入到框架内部，锁舌的前端将冲击头锁定，锁舌的后端连接到钢丝绳。自锁机构包括自锁槽、自锁片和自锁弹簧，自锁弹簧连接在锁舌和自锁片之间。摆锤转动，通过钢丝绳拉动锁舌，锁舌移动，冲击头被解锁释放，锁舌通过自锁弹簧拉动自锁片，自锁片划入自锁槽中阻止锁舌复位。

在一个实施例中，自锁槽紧贴锁舌。自锁片是角铁，角铁的尾部通过自锁弹簧连接到锁舌，角铁的头部依靠在侧板。锁舌移动，通过自锁弹簧拉动角铁的尾部，角铁转动，角铁的头部滑入自锁槽中以顶住锁舌，阻止锁舌复位。

本实用新型的跌落式冲击试验设备对冲击头采用四轨导向，使得冲击头的跌落过程具有更好的稳定性，冲击位置更加精确。该试验设备上设置有多个翻板作为安全防护机构，可以在冲击头意外跌落时进行阻挡，大幅提升安全性能。该试验设备由多层塔架叠加形成，可以将冲击头举升到足够的高度，模拟高速撞击的效果。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的结构图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的顶部放大结构图。

图3揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中桁架组件的结构图。

图4揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中导向桁架的结构图。

图5揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中冲击桁架的结构图。

图6揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中释放组件的结构图。

图7揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中锁定装置的俯视结构图。

图8揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中自锁机构的结构图。

图9揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中冲击头的结构图。

图10揭示了根据本实用新型的一实施例跌落式冲击试验设备中底座上安装的减震装置的结构图。

图11揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的冲击头冲击试验样件的示意图。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的结构图。如图1所示，该跌落式冲击试验设备包括：底座101、底部塔架102、中间塔架103、顶部塔架104、起升机构、桁架组件108、导轨组和释放组件109。

该跌落式冲击试验设备通常是放置在室内进行试验，底座101固定在地面上。底座101上安装试验样件113。在一个实施例中，底座101是金属板，比如铁板。金属板的底部装有阻尼减震装置，减震阻尼装置可以在冲击头冲击试验样件时吸收冲击力，减少对于地面的冲击和损伤。图10揭示了根据本实用新型的一实施例跌落式冲击试验设备中底座上安装的减震装置的结构图。数个如图10所示的阻尼减震装置可以被安装在底座中。

底部塔架102、中间塔架103和顶部塔架104依次叠加连接，形成塔架组件。使用多个塔架叠加连接的方式，可以获得更高的高度，使得冲击头被抬升到更高的位置获得更大的冲击速度，以模拟高速碰撞的情况。

底部塔架102安装在底座101上，底部塔架102上具有辅助承载机构。在图示的实施例中，底部塔架包括：四根底部立柱和两根辅助横梁。四根底部立柱的底部安装在底座101上，为了使得底部立柱更加稳固，在底部立柱与底座101连接的位置还增加了斜向的支撑板，这样底部立柱的支撑面积更大，更加稳固。四根底部立柱的顶部通过横梁连接固定。通过横梁的连接，四根底部立柱的截面形成矩形。在每一个底部立柱的内侧角上布置有一根导轨，四个底部立柱上共布置有四个导轨。两根辅助横梁114位于底部立柱形成的两个侧向的平面内，每一辅助横梁114连接在两根底部立柱之间。辅助承载机构是翻板112，翻板112安装在辅助横梁114上。翻板112能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置。需要说明的是，翻板112转动至关闭位置主要是为了提供临时的承载功能，翻板112由于并不能覆盖整个框架区域，因此不作为安全保护组件。在进行冲击试验时，翻板112转动至竖直的打开位置，不干扰冲击头的跌落。

中间塔架103安装在底部塔架102上，中间塔架103上具有安全保护机构。在图示的实施例中，中间塔架103包括四根中间立柱，四根中间立柱的底部通过下横梁连接固定，四根中间立柱的顶部通过上横梁连接固定。通过横梁的连接，四根中间立柱的截面形成矩形。每一根中间立柱与一根底部立柱相连接，中间立柱的尺寸、形状和位置与相应的底部立柱完全对应。在每一个中间立柱的内侧角上布置有导轨，四个中间立柱上共布置有四个导轨。中间立柱上的导轨与底部立柱上的导轨想接续，形成连续的导轨。安全保护机构是安全翻板111，安全翻板111安装在下横梁上。安全翻板111能转动至竖直的打开位置或者水平的关闭位置。在安全翻板111的关闭位置，安全翻板的两端延伸超出四根中间立柱所形成的范围。安全翻板111在转动至关闭位置时，将提供承载和安全防护两项功能。由于安全翻板111的体积较大，其在翻转至关闭位置后，安全翻板将覆盖整个的框架区域。如上面所描述的，安全翻板的两端延伸超出四根中间立柱所形成的范围，由于覆盖了整个框架区域，安全翻板111能够起到安全防护作用。如果位于上方的冲击头、衍架组件等出现意外跌落时，安全翻板111能够进行阻挡，防止这些部件跌落到下方的试验区域，损伤其中的样件或者工作人员。由于安全翻板111较大，因此是采用电动驱动。在一个实施例中，中间塔架还包括翻板驱动电机(图中未示出)，翻板驱动电机连接到安全翻板，翻板驱动电机驱动安全翻板在打开位置或者关闭位置之间转动。在图示的实施例中，在中间立柱上还设置有支撑销子116，支撑销子116的位置与安全翻板111转动至打开位置时的高度相对应。当安全翻板111转动至竖直的打开位置时，安全翻板紧靠中间立柱，支撑销子116支撑并固定安全翻板111。

顶部塔架104安装在中间塔架103上，顶部塔架104上具有横向稳定机构。在图示的实施例中，顶部塔架包括：四根顶部立柱和两根释放挡板115。四根顶部立柱的底部通过下横梁连接固定，四根顶部立柱的顶部通过上横梁连接固定。通过横梁的连接，四根顶部立柱的截面形成矩形。每一根顶部立柱与一根中间立柱相连接，顶部立柱的尺寸、形状和位置与相应的中间立柱完全对应。在每一个顶部立柱的内侧角上布置有导轨，四个顶部立柱上共布置有四个导轨。顶部立柱上的导轨与中间立柱上的导轨想接续，形成连续的导轨。这样，底部立柱、中间立柱和顶部立柱上的导轨互相接续，形成从底部立柱一直延伸到顶部立柱的连续导轨。参考图2所示，图2揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的顶部放大结构图。上横梁之间装有安装梁，上横梁和安装梁共同形成顶部安装平台以安装起升机构。两根释放挡板115位于顶部立柱形成的两个侧向的平面内，释放挡板115的位置高于下横梁的位置。横向稳定机构是横向拉杆107，横向拉杆107的一端安装在上横梁上，横向拉杆的另一端固定在竖直墙面上。如前面所述的，该跌落式冲击试验设备通常是放置在室内进行试验，将该跌落式冲击试验设备放置在靠近墙的位置，可以将横向拉杆的另一端连接到竖直墙面上。横向拉杆107将提供横向的拉力，确保跌落式冲击试验设备横向的稳定性。

起升机构安装在顶部塔架104上。更加具体地，起升机构是安装在顶部塔架104的顶部安装平台上。参考图2所示，起升机构包括：卷扬机106、滑轮组件、钢丝绳和测距仪。卷扬机106安装在顶部安装平台上，卷扬机由电机驱动。滑轮组件包括水平滑轮161和竖直滑轮162。水平滑轮161与卷扬机106的出绳端相对，水平滑轮161位于顶部塔架的一端。竖直滑轮162 安装在顶部安装平台的中部，是安装在安装梁上。钢丝绳163的一端固定在卷扬机106上，钢丝绳的另一端绕过水平滑轮再绕过竖直滑轮转向下方，并连接到桁架组件。卷扬机通过钢丝绳对衍架组件进行起吊。测距仪105安装在顶部安装平台上，测距仪105测量桁架组件的高度。在一个实施例中，测距仪105采用激光测距仪。

桁架组件108沿底部塔架和中间塔架抬升，连接到起升机构并被安装到顶部塔架中。图3、图4和图5揭示了衍架组件的机构。其中图3揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中桁架组件的结构图，图4 揭示了导向桁架的结构图，图5揭示了冲击桁架的结构图。参考图3所示，桁架组件108包括导向桁架181和冲击桁架182，导向桁架181位于冲击桁架182的上方，导向桁架181和冲击桁架182通过电磁铁和锁止装置连接。参考图4所示，导向桁架181上安装有电磁铁183，导向桁架181的两侧具有锁止孔184。参考图5所示，冲击桁架182上具有吸盘185，吸盘185的位置与电磁铁183的位置相对应。冲击桁架182的两侧具有推杆186，推杆 186的位置与锁止孔184的位置相对应。导向衍架181连接到钢丝绳，卷扬机通过钢丝绳将导向衍架吊起。除了释放冲击头的试验过程之外，导向衍架 181和冲击衍架182都是保持吸合的。电磁铁开启，电磁铁吸附吸盘，导向桁架和冲击桁架相吸合，推杆推入锁止孔中将导向桁架和冲击桁架锁止。除了释放冲击头的试验过程，推杆应当始终位于锁止孔中将导向桁架和冲击桁架锁止。电磁铁也应该保持开启状态，确保导向桁架和冲击桁架吸合。在需要释放冲击头时，推杆退出锁止孔，电磁铁关闭，导向桁架和冲击桁架分离。冲击桁架会携带冲击头沿导轨下滑一段距离，对冲击头的方向进行引导，之后再与冲击头分离，冲击头作自由落体运动。参考图4和图5所示，导向桁架181和冲击桁架182的四个角上分别安装有滑块。其中在导向衍架181的四个角上各自装有一个滑块187，而在冲击衍架182的四个角上分别装有两个滑块188。滑块与安装在底部塔架、中间塔架和顶部塔架上的导轨配合，滑块沿轨道移动，以对冲击衍架和冲击头的移动方向进行引导。在一个实施例中，滑块上具有缓冲垫层，比如聚四氟乙烯垫层。

导轨组包括四根导轨，如上面所描述的四根导轨是由分别形成在底部立柱、中间立柱和顶部立柱上的导轨接续形成，成为从底部塔架经过中间塔架延伸至顶部塔架的连续导轨。对于由底部塔架、中间塔架和顶部塔架底架连接形成的塔架组件而言，导轨组的四根导轨从塔架组件的底部延伸至塔架组件的顶部。桁架组件沿导轨组移动，衍架组件中的导向衍架和冲击衍架的滑块分别与导轨配合，使得衍架组件沿着导轨定向移动。

释放组件109安装在桁架组件的底部，更具体而言，释放组件109是安装在冲击衍架的底部。冲击头110连接到释放组件109，释放组件未开启，冲击头与释放组件相锁定。释放组件开启，冲击头与释放组件分离，冲击头被释放，冲击头跌落并冲击试验样件。图6揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中释放组件的结构图。释放组件109包括：锁定装置191、滑轮组和钢丝绳，摆锤193和释放触板194。锁定装置191安装在桁架组件上，更具体地说是安装在冲击衍架的底部。锁定装置191连接到冲击头110，释放组件未开启，锁定装置191锁定冲击头110，释放组件开启，锁定装置191解锁释放冲击头110。滑轮组的滑轮190通过支架192固定在桁架组件中的冲击衍架上，钢丝绳绕过滑轮组中的滑轮190，钢丝绳连接在锁定装置191和摆锤193之间。摆锤193转动安装在支架192上。固定摆锤和固定滑轮的支架192都是固定在桁架组件的冲击衍架上。摆锤193的一端连接到钢丝绳，摆锤193的另一端连接到释放触板194。释放触板194位于释放组件的两端，释放触板194与顶部塔架配合，更加具体地说，释放触板 194是与顶部塔架中的释放挡板115配合。

图7揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中锁定装置的俯视结构图。锁定装置包括：框架195、锁舌196和自锁机构。框架195 由两块端板和两块侧板组成。锁舌196通过弹簧196b安装在框架的侧板上，锁舌196的前端穿过侧板进入到框架内部，在弹簧196b的作用下，锁舌196 的前端将冲击头110锁定，锁舌196的后端连接到钢丝绳。图9揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中冲击头的结构图。参考图9所示，冲击头110的顶部具有连接部件110a，连接部件110a上具有凹槽110b。凹槽110b位于连接部件110a的两边，锁舌196与凹槽110b配合，在弹簧196b的作用下，锁舌196的前端插入到凹槽110b中将冲击头锁定。钢丝绳拉动锁舌后退，锁舌196退出凹槽110b，冲击头110被解锁。自锁机构包括自锁槽197、自锁片198和自锁弹簧199。自锁弹簧199连接在锁舌 196和自锁片198之间，释放触板194摆动后，拉动摆锤转动，摆锤通过钢丝绳拉动锁舌196。锁舌移动，冲击头110被解锁释放。锁舌196通过自锁弹簧199拉动自锁片198，自锁片198划入自锁槽197中阻止锁舌复位。图 8揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备中自锁机构的结构图。参考图8所示，自锁槽197紧贴锁舌196，在图示的实施例中，自锁槽197紧贴在锁舌196的上方。自锁片198是角铁，角铁的尾部通过自锁弹簧199连接到锁舌196，角铁199的头部依靠在框架的侧板上。在锁舌196 锁住冲击头110时，角铁198的头部并未进入到自锁槽197中，角铁呈倾斜状态。锁舌196移动时，通过自锁弹簧199拉动角铁198的尾部，角铁198 转动，此时角铁198的头部滑入自锁槽197中，角铁呈水平状态，角铁顶住锁舌196，阻止锁舌复位。由此实现锁舌解锁后的自锁。

本实用新型的跌落式冲击试验设备的工作过程如下：

1、在未进行试验时：

衍架组件、冲击头均放置在底座上，整个试验设备中没有被举升的部件，因此不存在安全风险。

2、冲击头安装步骤：

在需要进行冲击试验时，先进行冲击头的安装。冲击头的安装过程包括：导向衍架和冲击衍架之间的电磁铁开启，导向衍架和冲击衍架吸合。推杆推入锁止孔中将导向衍架和冲击衍架锁止。卷扬机工作，将衍架组件提升到辅助承载机构的位置。作为辅助承载机构的翻板翻转到关闭位置，对衍架组件进行临时承载。在将衍架组件放置到翻板上后，可关闭电磁铁以避免电磁铁长时间工作出现过热。此时推杆和锁止孔依旧锁止，所以导向衍架和冲击衍架依旧是连接的。辅助承载机构的高度正好适合安装冲击头，将冲击头安装到释放组件上，即使用锁舌将冲击头锁止在锁定装置上。

3、试验样件安装步骤：

冲击头安装完毕后，电磁铁再次开启，导向衍架和冲击衍架吸合。卷扬机工作，将衍架组件提升到安全保护机构的位置。作为安全保护机构的安全翻板翻转到关闭位置，对衍架组件进行临时承载。在将衍架组件放置到安全翻板上后，可关闭电磁铁以避免电磁铁长时间工作出现过热。此时推杆和锁止孔依旧锁止，所以导向衍架和冲击衍架依旧是连接的。将辅助承载机构的翻板复位到打开位置，以空出下方的工作空间。工作人员进入到下方的工作空间中安装试验样件。此时，塔架框架范围内的区域均由安全翻板所覆盖，因此上方的部件的意外掉落都会被安全翻板阻挡，以确保下方工作人员的安全。在安装完试验样件后，还需要在塔架组件上合适的位置装上缓冲装置，缓冲装置的作用是承接冲击衍架。在冲击衍架与冲击头分离后，冲击头以自由落体的方式下落并冲击试验样件。但冲击衍架需要被阻挡，要放置冲击衍架也下落到底部冲击试验样件。缓冲装置用于缓冲并承接下落的冲击衍架。在一个实施例中，缓冲装置是液压缓冲装置。缓冲装置的安装位置通常是在底部塔架上，比如缓冲装置可以安装在底部塔架的辅助横梁114上。

4、试验冲击准备步骤：

试验样架安装完毕后，电磁铁再次开启，导向衍架和冲击衍架吸合。卷扬机工作，将衍架组件提升到冲击试验的预定高度。测距仪测量衍架组件的高度是否达到预定高度。在衍架组件起升到位后，作为安全保护机构的安全翻板翻转到打开位置，以空出下落的通道。在准备完毕后，将推杆推出锁止孔，导向衍架和冲击衍架之间仅依靠电磁铁吸合，准备进行释放。

5、冲击试验过程：

开始冲击试验，电磁铁失电，导向衍架和冲击衍架分离。冲击衍架携带释放组件和冲击头在重力作用下下降。由于滑块和导轨的作用，冲击衍架是在导轨的引导下垂直下降，以为冲击头进行方向引导。在下降过程中，当释放组件中的释放触板接触到顶部塔架上的释放挡板时，释放触板在释放挡板的作用下转动打开，带动摆锤转动。摆锤的转动拉动钢丝绳，使得锁舌后退解锁，冲击头被释放。此时，冲击头不受任何限制，继续以自由落体方式下落。锁舌在自锁装置的作用下不会复位干扰冲击头。冲击衍架则由缓冲装置缓冲并承接。如上面所描述的，缓冲装置可以是液压缓冲装置，安装在底部塔架的辅助横梁114上。这样冲击衍架不会掉落到下方并接触试验样件。之后，冲击头以自由落体方式继续下落，直至撞击到试验样架以完成跌落冲击试验。图11揭示了根据本实用新型的一实施例的跌落式冲击试验设备的冲击头冲击试验样件的示意图。图11揭示了冲击头110冲击试验样架113的状态。在图示的实施例中，试验样架113是保险杠的防撞横梁和纵梁。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

设计图

跌落式冲击试验设备论文和设计

跌落式冲击试验设备论文和设计-张开国

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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