陸宏文

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

全自動(dòng)自由落體式往復(fù)沖擊試驗(yàn)機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

陸宏文

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

介紹了一種新型往復(fù)沖擊試驗(yàn)機(jī)，其配重錘采用自由落體方式對(duì)試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。該試驗(yàn)機(jī)操作容易、安全且制作成本低。

全自動(dòng)；自由落體；往復(fù)沖擊；試驗(yàn)機(jī)；設(shè)計(jì)

0 引 言

本公司為解決某產(chǎn)品沖擊韌性的測(cè)定問(wèn)題，驗(yàn)證其使用壽命，需要做自由落體方面的沖擊試驗(yàn)。經(jīng)查閱，市場(chǎng)上現(xiàn)有的沖擊試驗(yàn)機(jī)中吊鉤提拉落錘的方式，在落錘自由下落沖擊待試驗(yàn)工件時(shí)，吊鉤全程與落錘連接，而不能自動(dòng)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(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確；電磁鐵的方式在試驗(yàn)過(guò)程中若遇到斷電的情況，則會(huì)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(duì)其進(jìn)行控制，因此導(dǎo)致試驗(yàn)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(chǎng)找不到合適測(cè)試設(shè)備的情況下，我們臨時(shí)采用人工蹦跳的原始方式進(jìn)行檢測(cè)，也曾請(qǐng)多個(gè)專(zhuān)業(yè)廠家專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和定制，均未能有較好的解決辦法。因此，一款全自動(dòng)自由落體式往復(fù)沖擊試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，成為我們迫切需要解決的重要課題。

1 項(xiàng)目需解決的主要問(wèn)題

由人工蹦跳來(lái)檢測(cè)該工件的沖擊韌性，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)；委外檢測(cè)，其檢測(cè)方式不合理，不是完全的自由落體沖擊測(cè)試，且檢測(cè)過(guò)程完全由人工操作，連續(xù)性不夠，參數(shù)調(diào)整費(fèi)時(shí)、費(fèi)事，有的參數(shù)甚至不可調(diào)。

2 技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)施

為了取得技術(shù)上的突破，設(shè)計(jì)人員先后制定出多種方案，均不盡人意。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的難點(diǎn)為：1)如何實(shí)現(xiàn)自由落體運(yùn)動(dòng)；2)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；3)如何實(shí)現(xiàn)上下兩部分準(zhǔn)確對(duì)接。為此，設(shè)計(jì)人員將該項(xiàng)目需解決的問(wèn)題進(jìn)行分解，逐一有針對(duì)性地加以解決。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)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(shí)施例采用的具體技術(shù)方案為：1)能對(duì)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(dòng)松開(kāi)，使配重錘自由落體，由于松開(kāi)時(shí)配重錘高度相同，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的沖擊力也基本上相同，從而達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)材料沖擊測(cè)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(duì)配重錘進(jìn)行鎖緊及松開(kāi)，采用氣缸帶動(dòng)，可以調(diào)節(jié)高度，用于對(duì)配重錘進(jìn)行升降。3)鎖緊機(jī)構(gòu)在鎖緊時(shí),采用氣缸使滑動(dòng)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(xiàn)導(dǎo)軌被提升到設(shè)定高度時(shí)，用相同的方式使滑動(dòng)套上移，鎖緊機(jī)構(gòu)中的鋼球外移，自動(dòng)松開(kāi)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(yàn)。4)由于設(shè)置了一套鎖緊機(jī)構(gòu)，并采用滑動(dòng)套上下移動(dòng)對(duì)配重錘進(jìn)行鎖緊及松開(kāi)，可以用恒定的重力自動(dòng)進(jìn)行對(duì)材料的沖擊試驗(yàn)，并且不需要操作人員長(zhǎng)時(shí)間對(duì)配重一次次地進(jìn)行調(diào)整，減少對(duì)人力資源的浪費(fèi)。5)在使用時(shí)當(dāng)沖擊試驗(yàn)測(cè)試機(jī)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，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(duì)配重錘進(jìn)行鎖緊、提升及松開(kāi)，從而在一定的沖擊頻率下進(jìn)行沖擊試驗(yàn),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(yàn)測(cè)試機(jī)主要由移動(dòng)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(jì)數(shù)顯示器等組成。機(jī)架可移動(dòng)固定于待測(cè)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(guò)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(jiàn)圖1）。

圖1 實(shí)施例結(jié)構(gòu)示圖

圖2 鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)配重錘抓取和松開(kāi)時(shí)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(dòng)套、具有活動(dòng)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(dòng)套提拉至其借位槽與夾持套上的錐形孔相對(duì)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(duì)，推拉裝置向下推動(dòng)滑動(dòng)套，鋼球被推擠出借位槽，同時(shí)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(méi)有向外滑動(dòng)的借位空間，無(wú)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(dòng)套，夾持套上的錐形孔與滑動(dòng)套上的借位槽相對(duì)，鋼球一部分滑入借位槽內(nèi)，此時(shí)，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(guò)橫板與滑動(dòng)套連接。借位槽的側(cè)壁與滑動(dòng)套的內(nèi)壁斜面過(guò)渡或弧面過(guò)渡，推拉裝置為氣缸。通過(guò)鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)配重錘松開(kāi)和抓取時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖比較，從圖2中可以看出通過(guò)氣缸推動(dòng)滑動(dòng)套下移，擠壓鋼球來(lái)達(dá)到鎖緊配重錘的結(jié)構(gòu)。

參數(shù)調(diào)整及計(jì)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(guò)編程控制推拉裝置推拉滑動(dòng)套的時(shí)機(jī)，確定了試驗(yàn)機(jī)一個(gè)沖次所需的時(shí)間，PLC按設(shè)定程序運(yùn)行，對(duì)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(dòng)完成沖擊試驗(yàn)，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(cè)試參數(shù)任意可調(diào)，操作簡(jiǎn)便、滿(mǎn)足用戶(hù)所需任意條件下的測(cè)試需求。

5 結(jié) 語(yǔ)

落錘鎖緊、松放裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(jiǎn)潔實(shí)用。整套裝置為全新設(shè)計(jì)，它改變了原有相對(duì)落后的測(cè)試方法及操作方式，大幅提高了測(cè)試效率和企業(yè)形象；在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，利用直線(xiàn)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(dòng)靈敏，且準(zhǔn)確對(duì)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(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程全自動(dòng)，使操作變得輕松。該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新及其應(yīng)用自動(dòng)化程度高，為企業(yè)創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟(jì)效益，在類(lèi)似場(chǎng)合具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)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(jí)工程師，從事技改及管理工作 。

2017-03-16