一种能量测控装置的制作方法

1.本发明涉及冲击能量测控技术领域，尤其涉及一种能量测控装置。


背景技术：

2.冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。
3.借助落锤实现对冲击能量的测控是目前常用的方式，在通过落锤进行冲击能量测控时，需要通过限位柱对落锤进行限位，且落锤与限位柱之间直接接触并发生互动摩擦，由于摩擦力的存在，进而影响能量测控的准确度。
4.因此，有必要提供一种新的能量测控装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种准确度高的能量测控装置。
6.本发明提供的能量测控装置包括：底座，所述底座的上表面通过支撑板固定连接有顶板；限位柱机构，所述限位柱机构与顶板连接，且限位柱机构的下端与底座连接；所述限位柱机构包括磁性限位柱，所述底座上表面转动连接有两个竖直设置且相互对称的磁性限位柱，磁性限位柱贯穿顶板并与顶板转动连接；两个所述磁性限位柱的外部设有两个同心设置的磁性连接套，且磁性限位柱与磁性连接套之间留有缝隙；两个所述磁性限位柱的上端分别固定连接有同轴转动的主动轮和从动轮，且主动轮通过皮带与从动轮传动连接；所述顶板上安装有用于驱动主动轮转动的电动机；落锤，所述落锤开设有两个对称设置的通槽，两个磁性连接套转动连接在两个通槽内，且落锤的下表面通过刀座安装有冲击刀；提升机构，所述提升机构与顶板的下表面连接，且提升机构的下端与落锤可拆卸连接；遮光机构，所述遮光机构与落锤的上面连接；速度检测机构，所述速度检测机构与底座连接，且速度检测机构包括背板，所述底座的后表面固定连接有延长板，延长板的上表面固定连接有背板；所述背板的外表面安装有两个上下设置的第一光电测速传感器和第二光电测速传感器，且第一光电测速传感器和第二光电测速传感器与遮光机构对正设置；夹持机构，所述夹持机构的数量为两个，两个夹持机构均与底座连接，所述冲击刀位于两个夹持机构之间；缓冲机构，所述缓冲机构的的数量为两个，两个缓冲机构均与底座连接。
7.优选的，所述速度检测机构还包括防护罩，所述背板的外表面固定连接有防护罩，防护罩的底部固定连接有滑轨，滑轨内阻尼滑动连接有用于遮挡防护罩开口的防护板，且防护板上开设有用于避让第一光电测速传感器和第二光电测速传感器的通孔。
8.优选的，所述遮光机构包括立柱，所述落锤的上表面固定连接有两个立柱，两个立柱之间固定连接有遮光板。
9.优选的，所述遮光机构还包括延伸板，所述遮光板的外表面固定连接有延伸板，延伸板与遮光板的上表面持平，且延伸板靠近立柱设置。
10.优选的，所述提升机构包括驱动电机，所述顶板的下表面安装有驱动电机，驱动电
机的输出端固定连接有收卷辊，收卷辊上缠绕有钢丝绳，且钢丝绳的一端与收卷辊固定连接；所述钢丝绳的自由端固定连接有电磁铁，电磁铁的下端吸附有铁质连接块，铁质连接块与落锤的上表面固定连接。
11.优选的，所述夹持机构包括支撑座，所述底座的上表面固定连接有支撑座，支撑座的上表面固定连接有定夹板，定夹板的上方设有动夹板，且定夹板的上表面转动连接有螺纹杆，螺纹杆贯穿动夹板并与动夹板螺纹连接；所述定夹板的上表面还固定连接有限位杆，限位杆贯穿动夹板并与动夹板滑动连接。
12.优选的，所述缓冲机构包括安装板，所述底座的上表面连接有安装板，安装板的上方设有缓冲板，缓冲板位于落锤边缘处的正下方，且缓冲板通过弹簧与安装板弹性连接；所述安装板的上表面固定连接有阻尼器的一端，阻尼器的另一端与缓冲板连接。
13.优选的，所述缓冲机构还包括平面轴承，所述安装板的下表面通过平面轴承与底座转动连接，且缓冲板的数量为多个，多个缓冲板呈均匀圆周排列。
14.优选的，所述顶板的下表面安装有第一距离传感器和第二距离传感器；所述第一距离传感器用于检测顶板与落锤之间的距离，且第二距离传感器位于延伸板的正上方，第二距离传感器用于检测顶板与遮光板之间的距离。
15.与相关技术相比较，本发明提供的能量测控装置具有如下有益效果：
16.1、本发明通过电动机工作可以带动主动轮转动，在皮带的作用下带动从动轮同步转动，进而使得两个磁性限位柱同步转动，当两个磁性限位柱转动时可以带动两个磁性连接套同步转动，由于磁性限位柱与磁性连接套之间留有缝隙，进而避免磁性限位柱与磁性连接套之间的摩擦，且限位柱与磁性连接套同步转动，利用陀螺原理，使得磁性连接套和落锤均可以平稳的竖直向下运动，避免落锤在下降时，磁性限位柱与磁性连接套意外接触，进一步避免性限位柱与磁性连接套发生摩擦，进而避免落锤与磁性限位柱之间的摩擦力对落锤吸收的冲击能量的检测，提高测控的准确度；
17.2、本发明通过第二距离传感器检测顶板与遮光板之间的距离，当遮光板的使用角度发生变化时，此时第二距离传感器检测的数值发生变化，进而可以及时的发现，有利于保证遮光板通过第一光电测速传感器和第二光电测速传感器的距离恒定，进而提高能量测控的准确度；
18.3、本发明通过弹簧的弹性形变和阻尼器可以吸收和缓冲多余的冲击能量，避免冲击刀与底座接触，提高装置使用的可靠性与安全性。
附图说明
19.图1为本发明提供的能量测控装置的一种较佳实施例的结构示意图；
20.图2为图1所示的限位柱机构的结构示意图；
21.图3为图1所示的夹持机构的结构示意图；
22.图4为图1所示的缓冲机构的结构示意图；
23.图5为图1所示的速度检测机构的爆炸结构示意图；
24.图6为图1所示的提升机构的结构示意图；
25.图7为图1所示的能量测控装置后视方向的结构示意图；
26.图8为图7所示的遮光机构的结构示意图；
27.图9为图1所示的顶板的仰视结构示意图。
28.图中标号：1、限位柱机构；11、主动轮；12、磁性限位柱；13、磁性连接套；14、电动机；15、皮带；16、从动轮；2、顶板；3、落锤；4、底座；5、夹持机构；51、动夹板；52、定夹板；53、支撑座；54、螺纹杆；55、限位杆；6、缓冲机构；61、缓冲板；62、安装板；63、平面轴承；64、弹簧；65、阻尼器；7、速度检测机构；71、防护板；72、防护罩；73、第一光电测速传感器；74、第二光电测速传感器；75、滑轨；76、背板；8、提升机构；81、驱动电机；82、收卷辊；83、钢丝绳；84、电磁铁；85、铁质连接块；9、遮光机构；91、遮光板；92、延伸板；93、立柱；111、冲击刀；112、支撑板；113、第一距离传感器；114、第二距离传感器。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
30.请结合参阅图1至图9，一种能量测控装置包括：底座4，所述底座4的上表面通过支撑板112固定连接有顶板2；限位柱机构1，所述限位柱机构1与顶板2连接，且限位柱机构1的下端与底座4连接；落锤3，所述落锤3开设有两个对称设置的通槽，两个磁性连接套13转动连接在两个通槽内，且落锤3的下表面通过刀座安装有冲击刀111；提升机构8，所述提升机构8与顶板2的下表面连接，且提升机构8的下端与落锤3可拆卸连接；遮光机构9，所述遮光机构9与落锤3的上面连接；速度检测机构7，所述速度检测机构7与底座4连接，且速度检测机构7包括背板76，所述底座4的后表面固定连接有延长板，延长板的上表面固定连接有背板76；所述背板76的外表面安装有两个上下设置的第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74，且第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74与遮光机构9对正设置；夹持机构5，所述夹持机构5的数量为两个，两个夹持机构5均与底座4连接，所述冲击刀111位于两个夹持机构5之间；缓冲机构6，所述缓冲机构6的的数量为两个，两个缓冲机构6均与底座4连接。
31.需要说明：装置在使用时，通过夹持机构5可以夹持固定试样，且通过提升机构8可以提升落锤3，且当提升机构8提升到一定高度后，释放落锤3使得落锤3下方的冲击刀111冲击试样并最终冲断试样，通过第一光电测速传感器73与遮光板91配合使用，可以测量出落锤冲击试样前的速度v
max
，当冲击刀111冲断试样后，通过第二光电测速传感器74与遮光板91配合使用，可以测出落锤冲击试样后的速度v
min
，通过公式可以测量出落锤3吸收的能量，且m为落锤3的质量。
32.参考图1所示，所述限位柱机构1包括磁性限位柱12，所述底座4上表面转动连接有两个竖直设置且相互对称的磁性限位柱12，磁性限位柱12贯穿顶板2并与顶板2转动连接；两个所述磁性限位柱12的外部设有两个同心设置的磁性连接套13，且磁性限位柱12与磁性连接套13之间留有缝隙；两个所述磁性限位柱12的上端分别固定连接有同轴转动的主动轮11和从动轮16，且主动轮11通过皮带15与从动轮16传动连接；所述顶板2上安装有用于驱动主动轮11转动的电动机14。
33.需要说明：磁性限位柱12和磁性连接套13均为多个弧形磁铁拼接形成，且相邻的两个弧形磁铁的磁性相反，与磁力耦合器的原理相同，且通过电动机14工作可以带动主动轮11转动，在皮带15的作用下带动从动轮16同步转动，进而使得两个磁性限位柱12同步转动，当两个磁性限位柱12转动时可以带动两个磁性连接套13同步转动，由于磁性限位柱12
与磁性连接套13之间留有缝隙，进而避免磁性限位柱12与磁性连接套13之间的摩擦，且磁性限位柱12与磁性连接套13同步转动，利用陀螺原理，使得磁性连接套13和落锤3均可以平稳的竖直向下运动，避免落锤3在下降时，磁性限位柱12与磁性连接套13意外接触，进一步避免磁性限位柱12与磁性连接套13发生摩擦，进而避免落锤3与磁性限位柱12之间的摩擦力对落锤3吸收的冲击能量的检测，提高测控的准确度。
34.参考图1所示，所述速度检测机构7还包括防护罩72，所述背板76的外表面固定连接有防护罩72，防护罩72的底部固定连接有滑轨75，滑轨75内阻尼滑动连接有用于遮挡防护罩72开口的防护板71，且防护板71上开设有用于避让第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的通孔。
35.需要说明：通过防护罩72和防护板71可以实现对第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的防护，避免冲击刀111在冲击试样时，产生的废屑冲击到第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74，减小第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74损坏的几率，同时避免外部物体与第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74碰撞的几率，进一步提高第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的使用寿命；
36.还需要说明：通过拉动防护板71可以使得防护板71沿着滑轨75阻尼滑动，使得防护罩72的开口暴露，有利于对第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的检修与更换，进行装置的维护难度。
37.参考图1所示，所述遮光机构9包括立柱93，所述落锤3的上表面固定连接有两个立柱93，两个立柱93之间固定连接有遮光板91。
38.需要说明：通过第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74测量通过遮光板91所需要的时间，进而可以测量出落锤冲击试样前的速度v
max
和测量出测出落锤冲击试样后的速度v
min
。
39.参考图1所示，所述遮光机构9还包括延伸板92，所述遮光板91的外表面固定连接有延伸板92，延伸板92与遮光板91的上表面持平，且延伸板92靠近立柱93设置。
40.需要说明：延伸板92向外平行延伸，且延伸板92不与第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74对正，通过延伸板92更好的反应遮光板91是否平行，有利于保证遮光板91通过第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的距离恒定，进而提高能量测控的准确度。
41.参考图1所示，所述提升机构8包括驱动电机81，所述顶板2的下表面安装有驱动电机81，驱动电机81的输出端固定连接有收卷辊82，收卷辊82上缠绕有钢丝绳83，且钢丝绳83的一端与收卷辊82固定连接；所述钢丝绳83的自由端固定连接有电磁铁84，电磁铁84的下端吸附有铁质连接块85，铁质连接块85与落锤3的上表面固定连接。
42.需要说明：通过驱动电机81工作可以带动收卷辊82转动，在钢丝绳83的作用下，可以拉动落锤3竖直方向运动，当落锤3提升至需要的高度后，此时电磁铁84断电，电磁铁84与铁质连接块85之间不再产生磁性吸引力，在重力的作用下，使得落锤3向下运动。
43.参考图1所示，所述夹持机构5包括支撑座53，所述底座4的上表面固定连接有支撑座53，支撑座53的上表面固定连接有定夹板52，定夹板52的上方设有动夹板51，且定夹板52的上表面转动连接有螺纹杆54，螺纹杆54贯穿动夹板51并与动夹板51螺纹连接；所述定夹板52的上表面还固定连接有限位杆55，限位杆55贯穿动夹板51并与动夹板51滑动连接。
44.需要说明：将试样放置到定夹板52上，且通过转动螺纹杆54可以使得动夹板51朝向定夹板52运动，通过动夹板51和定夹板52实现对试样的夹持固定，避免冲击刀111在冲击试样时，试样发生偏移或者飞出，提高装置使用的安全性，同时保证冲击刀111可以准确的冲击试样，有利于装置的使用；限位杆55起到限位作用，使得动夹板51的运动更加平稳。
45.参考图1所示，所述缓冲机构6包括安装板62，所述底座4的上表面连接有安装板62，安装板62的上方设有缓冲板61，缓冲板61位于落锤3边缘处的正下方，且缓冲板61通过弹簧64与安装板62弹性连接；所述安装板62的上表面固定连接有阻尼器65的一端，阻尼器65的另一端与缓冲板61连接。
46.需要说明：当冲击刀111冲断试样后，落锤3与缓冲板61接触，并使得弹簧64发生弹性形变，通过弹簧64的弹性形变和阻尼器65可以吸收和缓冲多余的冲击能量，避免冲击刀111与底座4接触，提高装置使用的可靠性与安全性。
47.参考图1所示，所述缓冲机构6还包括平面轴承63，所述安装板62的下表面通过平面轴承63与底座4转动连接，且缓冲板61的数量为多个，多个缓冲板61呈均匀圆周排列。
48.需要说明：安装板62可以相对于底座4阻尼转动，进而可以调整缓冲板61的位置，由于缓冲板61的数量为多个，进而可以在一次实验中，使得不同的缓冲板61位于落锤3边缘处的正下方，避免由于多次冲击弹簧64发生老化造成缓冲效果不佳的情况，进而影响装置使用的安全性、
49.参考图1所示，所述顶板2的下表面安装有第一距离传感器113和第二距离传感器114；所述第一距离传感器113用于检测顶板2与落锤3之间的距离，且第二距离传感器114位于延伸板92的正上方，第二距离传感器114用于检测顶板2与遮光板91之间的距离。
50.需要说明：通过第一距离传感器113用于检测顶板2与落锤3之间的距离，进而可以直观、精准的了解落锤3的提升的高度，有利于装置的使用；
51.还需要说明：通过第二距离传感器114检测顶板2与遮光板91之间的距离，当遮光板91的使用角度发生变化时，此时第二距离传感器114检测的数值发生变化，进而可以及时的发现，有利于保证遮光板91通过第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的距离恒定，进而提高能量测控的准确度；例如，当遮光板91在冲击前处于水平状态，但是由于冲击刀111与试样之间的冲击作用发生倾斜时，遮光板91通过第二光电测速传感器74的距离增加，影响落锤冲击试样后的速度v
min
，进而影响能量测控的准确度。
52.本发明提供的能量测控装置的工作原理如下：
53.本发明通过夹持机构5可以夹持固定试样，且通过提升机构8可以提升落锤3，且当提升机构8提升到一定高度后，释放落锤3使得落锤3下方的冲击刀111冲击试样并最终冲断试样，通过第一光电测速传感器73与遮光板91配合使用，可以测量出落锤冲击试样前的速度v
max
，当冲击刀111冲断试样后，通过第二光电测速传感器74与遮光板91配合使用，可以测出落锤冲击试样后的速度v
min
，通过公式可以测量出落锤3吸收的能量，且m为落锤3的质量；
54.本发明通过电动机14工作可以带动主动轮11转动，在皮带15的作用下带动从动轮16同步转动，进而使得两个磁性限位柱12同步转动，当两个磁性限位柱12转动时可以带动两个磁性连接套13同步转动，由于磁性限位柱12与磁性连接套13之间留有缝隙，进而避免磁性限位柱12与磁性连接套13之间的摩擦，且磁性限位柱12与磁性连接套13同步转动，利
用陀螺原理，使得磁性连接套13和落锤3均可以平稳的竖直向下运动，避免落锤3在下降时，磁性限位柱12与磁性连接套13意外接触，进一步避免磁性限位柱12与磁性连接套13发生摩擦，进而避免落锤3与磁性限位柱12之间的摩擦力对落锤3吸收的冲击能量的检测，提高测控的准确度；
55.本发明通过第二距离传感器114检测顶板2与遮光板91之间的距离，当遮光板91的使用角度发生变化时，此时第二距离传感器114检测的数值发生变化，进而可以及时的发现，有利于保证遮光板91通过第一光电测速传感器73和第二光电测速传感器74的距离恒定，进而提高能量测控的准确度。
56.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种能量测控装置，其特征在于，包括：底座(4)，所述底座(4)的上表面通过支撑板(112)固定连接有顶板(2)；限位柱机构(1)，所述限位柱机构(1)与顶板(2)连接，且限位柱机构(1)的下端与底座(4)连接；所述限位柱机构(1)包括磁性限位柱(12)，所述底座(4)上表面转动连接有两个竖直设置且相互对称的磁性限位柱(12)，磁性限位柱(12)贯穿顶板(2)并与顶板(2)转动连接；两个所述磁性限位柱(12)的外部设有两个同心设置的磁性连接套(13)，且磁性限位柱(12)与磁性连接套(13)之间留有缝隙；两个所述磁性限位柱(12)的上端分别固定连接有同轴转动的主动轮(11)和从动轮(16)，且主动轮(11)通过皮带(15)与从动轮(16)传动连接；所述顶板(2)上安装有用于驱动主动轮(11)转动的电动机(14)；落锤(3)，所述落锤(3)开设有两个对称设置的通槽，两个磁性连接套(13)转动连接在两个通槽内，且落锤(3)的下表面通过刀座安装有冲击刀(111)；提升机构(8)，所述提升机构(8)与顶板(2)的下表面连接，且提升机构(8)的下端与落锤(3)可拆卸连接；遮光机构(9)，所述遮光机构(9)与落锤(3)的上面连接；速度检测机构(7)，所述速度检测机构(7)与底座(4)连接，且速度检测机构(7)包括背板(76)，所述底座(4)的后表面固定连接有延长板，延长板的上表面固定连接有背板(76)；所述背板(76)的外表面安装有两个上下设置的第一光电测速传感器(73)和第二光电测速传感器(74)，且第一光电测速传感器(73)和第二光电测速传感器(74)与遮光机构(9)对正设置；夹持机构(5)，所述夹持机构(5)的数量为两个，两个夹持机构(5均与底座(4)连接，所述冲击刀(111)位于两个夹持机构(5)之间；缓冲机构(6)，所述缓冲机构(6)的的数量为两个，两个缓冲机构(6)均与底座(4)连接。2.根据权利要求1所述的能量测控装置，其特征在于，所述速度检测机构(7)还包括防护罩(72)，所述背板(76)的外表面固定连接有防护罩(72)，防护罩(72)的底部固定连接有滑轨(75)，滑轨(75)内阻尼滑动连接有用于遮挡防护罩(72)开口的防护板(71)，且防护板(71)上开设有用于避让第一光电测速传感器(73)和第二光电测速传感器(74)的通孔。3.根据权利要求1所述的能量测控装置，其特征在于，所述遮光机构(9)包括立柱(93)，所述落锤(3)的上表面固定连接有两个立柱(93)，两个立柱(93)之间固定连接有遮光板(91)。4.根据权利要求3所述的能量测控装置，其特征在于，所述遮光机构(9)还包括延伸板(92)，所述遮光板(91)的外表面固定连接有延伸板(92)，延伸板(92)与遮光板(91)的上表面持平，且延伸板(92)靠近立柱(93)设置。5.根据权利要求4所述的能量测控装置，其特征在于，所述提升机构(8)包括驱动电机(81)，所述顶板(2)的下表面安装有驱动电机(81)，驱动电机(81)的输出端固定连接有收卷辊(82)，收卷辊(82)上缠绕有钢丝绳(83)，且钢丝绳(83)的一端与收卷辊(82)固定连接；所述钢丝绳(83)的自由端固定连接有电磁铁(84)，电磁铁(84)的下端吸附有铁质连接块(85)，铁质连接块(85)与落锤(3)的上表面固定连接。6.根据权利要求5所述的能量测控装置，其特征在于，所述夹持机构(5)包括支撑座(53)，所述底座(4)的上表面固定连接有支撑座(53)，支撑座(53)的上表面固定连接有定夹
板(52)，定夹板(52)的上方设有动夹板(51)，且定夹板(52)的上表面转动连接有螺纹杆(54)，螺纹杆(54)贯穿动夹板(51)并与动夹板(51)螺纹连接；所述定夹板(52)的上表面还固定连接有限位杆(55)，限位杆(55)贯穿动夹板(51)并与动夹板(51)滑动连接。7.根据权利要求1-6任一所述的能量测控装置，其特征在于，所述缓冲机构(6)包括安装板(62)，所述底座(4)的上表面连接有安装板(62)，安装板(62)的上方设有缓冲板(61)，缓冲板(61)位于落锤(3)边缘处的正下方，且缓冲板(61)通过弹簧(64)与安装板(62)弹性连接；所述安装板(62)的上表面固定连接有阻尼器(65)的一端，阻尼器(65)的另一端与缓冲板(61)连接。8.根据权利要求7所述的能量测控装置，其特征在于，所述缓冲机构(6)还包括平面轴承(63)，所述安装板(62)的下表面通过平面轴承(63)与底座(4)转动连接，且缓冲板(61)的数量为多个，多个缓冲板(61)呈均匀圆周排列。9.根据权利要求4所述的能量测控装置，其特征在于，所述顶板(2)的下表面安装有第一距离传感器(113)和第二距离传感器(114)；所述第一距离传感器(113)用于检测顶板(2)与落锤(3)之间的距离，且第二距离传感器(114)位于延伸板(92)的正上方，第二距离传感器(114)用于检测顶板(2)与遮光板(91)之间的距离。

技术总结
本发明提供一种能量测控装置，涉及冲击能量测控技术领域。所述能量测控装置包括：底座，所述底座的上表面通过支撑板固定连接有顶板；限位柱机构，所述限位柱机构与顶板连接，且限位柱机构的下端与底座连接；所述限位柱机构包括磁性限位柱，所述底座上表面转动连接有两个竖直设置且相互对称的磁性限位柱，磁性限位柱贯穿顶板并与顶板转动连接；两个所述磁性限位柱的外部设有两个同心设置的磁性连接套，且磁性限位柱与磁性连接套之间留有缝隙；两个所述磁性限位柱的上端分别固定连接有同轴转动的主动轮和从动轮，且主动轮通过皮带与从动轮传动连接；所述顶板上安装有用于驱动主动轮转动的电动机。本发明提供的能量测控装置具有准确度高的优点。度高的优点。度高的优点。


技术研发人员：张进滨 程本立 姚海强 姚承勇
受保护的技术使用者：北京群菱能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/16