CN113466063B - 一种落锤冲击试验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种落锤冲击试验平台，包括支架，在支架上设置有提升机构，提升机构上设置电磁铁，电磁铁下方设置有落锤配重；所述落锤配重上设置有保险机构，该保险机构包括设置于落锤配重上的两个吊耳，两吊耳之间设置有拱形筋，其中一个吊耳一侧设置滑槽，所述滑槽内设置有阻挡块，在拱形筋上铰接有弯曲筋，弯曲筋的自由端位于滑槽内，阻挡块用于限制弯曲筋的自由端。本发明通过在落锤配重上设置保险机构，在电磁铁失效时，保险机构能够避免落锤配重意外脱落，安全可靠。

Description

一种落锤冲击试验平台
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体是一种落锤冲击试验平台。
背景技术
落锤试验装置在土木工程构件抗冲击研究中较为常用，在对构件进行冲击试验后，研究人员较为关注冲击后构件的静力性能，而传统的落锤试验装置大多只能进行单一的冲击荷载试验，在进行构件冲击后静力加载时，需要将构件移至他处进行静载试验，而冲击后的构件往往损伤严重，在移动构件的过程中会进一步加剧构件损伤，从而影响冲击后构件残余性能测试的准确性。此外，传统进行构件静力测试的装置，如静力反力架等，又难以实现落锤冲击试验。因此，现有试验装置中实现落锤冲击和冲击后原位加载一体化功能的较少。
现有落锤试验中，冲击能量大多通过改变冲击高度或者冲击质量来实现，增加冲击能量需要花费的额外成本较大，本发明通过拉伸弹簧来提供额外的冲击蓄能。此外，在电磁控制落锤升降过程中可能会发生意外脱落现象。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种落锤冲击试验平台。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种落锤冲击试验平台，包括支架，在支架上设置有提升机构，提升机构上设置电磁铁，电磁铁下方设置有落锤配重；所述落锤配重上设置有保险机构，该保险机构包括设置于落锤配重上的两个吊耳，两吊耳之间设置有拱形筋，其中一个吊耳一侧设置滑槽，所述滑槽内设置有阻挡块，在拱形筋上铰接有弯曲筋，弯曲筋的自由端位于滑槽内，阻挡块用于限制弯曲筋的自由端。
其中，所述落锤配重的一组相对侧面上分别连接一弹性部件的一端，各弹性部件的另一端分别连接支架。
其中，所述支架上设置有导轨，所述落锤配重位于导轨的空间内被导轨限制，使其能够沿导轨的延伸方向运动。
其中，所述导轨包括竖向平行设置的四根角钢，四根角钢在竖向形成一个矩形截面的空间，落锤配重位于该空间内。
其中，所述支架包括中横梁，在中横梁上设置有插接管，在插接管内设置插销。
其中，还包括静力加载机构，所述静力加载机构用于在落锤冲击试验结束后在试验构件的原位置对其加载静力。
其中，所述静力加载机构包括与支架中部设置的横梁铰接的反力板，所述反力板上设置有千斤顶，所述千斤顶下端设置有压力传感器，压力传感器下端设置传力构件，所述传力构件下方设置分配梁，所述分配梁与试验构件之间设置刀铰。
其中，所述落锤配重包括多片层叠设置的配重钢板，落锤配重的下表面设置有轮辐式压力传感器，所述轮辐式压力传感器下方连接锤头。
其中，还包括用于固定并支撑试验构件的支撑机构。
其中，所述支撑机构包括位于支架上的一组钢凳，其中一个钢凳上设置刀铰，另一个钢凳上设置辊轴，还包括两个夹板，各夹板分别通过多根丝杆与对应的钢凳连接，试验构件的两端分别位于夹板与刀铰、夹板与辊轴之间。
有益效果：本发明通过在落锤配重上设置保险机构，在电磁铁失效时，保险机构能够避免落锤配重意外脱落，安全可靠。同时在落锤冲击试验平台的基础上增加了静力加载机构，使得一个装置能实现多种功能，实用性强。
附图说明
图1为本发明的支架结构示意图；
图2为本发明的左侧视结构示意图；
图3为本发明的落锤配重的结构示意图；
图4为本发明的局部结构示意图，图中包括落锤配重、电磁铁、提升机构、保险机构等；
图5为本发明的结构示意图，图中包括提升机构、保险机构、电磁铁等；
图6为本发明的正视图；
图7为本发明的右侧视结构示意图；
图8为本发明的静力加载结构示意图；
图9为反力板与中横梁的连接示意图，此时反力板不工作；
图10为反力板与中横梁的连接示意图，此时反力板工作；
图11为支撑机构的示意图；
图12为支撑机构的正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-12所示，一种落锤冲击试验平台，包括支架，支架包括中横梁16，在中横梁16上设置有插接管24，在插接管24内设置插销23。在支架上设置有提升机构，提升机构上设置电磁铁36，电磁铁36下方设置有落锤配重；落锤配重上设置有保险机构，该保险机构包括设置于落锤配重上的两个吊耳39，两吊耳39之间设置有拱形筋303，其中一个吊耳39一侧设置滑槽301，滑槽301内设置有阻挡块302，在拱形筋303上铰接有弯曲筋304，弯曲筋304的自由端位于滑槽内，阻挡块302用于限制弯曲筋304的自由端，落锤配重的一组相对侧面上分别连接一弹性部件的一端，各弹性部件的另一端分别连接支架，弹性部件可为拉伸弹簧35。支架上设置有导轨，落锤配重位于导轨的空间内被导轨限制，使其能够沿导轨的延伸方向运动，具体地，导轨包括竖向平行设置的四根角钢22，四根角钢22在竖向形成一个矩形截面的空间，落锤配重位于该空间内。落锤配重包括多片层叠设置的配重钢板31，落锤配重的下表面设置有轮辐式压力传感器33，轮辐式压力传感器33下方连接锤头34。
还包括静力加载机构，静力加载机构用于在落锤冲击试验结束后在试验构件的原位置对其加载静力。具体地，静力加载机构包括与支架中部设置的横梁铰接的反力板57，反力板57上设置有千斤顶56，千斤顶56下端设置有压力传感器55，压力传感器55下端设置传力构件54，传力构件54下方设置分配梁53，分配梁53与试验构件51之间设置刀铰52。
还包括用于固定并支撑试验构件的支撑机构，支撑机构包括位于支架上的一组钢凳61，其中一个钢凳上设置刀铰62，另一个钢凳上设置辊轴63，还包括两个夹板64，各夹板分别通过多根丝杆与对应的钢凳连接，试验构件的两端分别位于夹板与刀铰、夹板与辊轴之间。
具体地，如图1-12所示，在支架下方设置基座，基座上设置***工字型钢11和内部工字型钢12，基座左右两侧设置下立柱13和斜撑14，斜撑14两端分别焊接于工字型钢11和下立柱13，下立柱13的翼缘通过高强螺栓连接上立柱15，在上立柱15上设置中横梁16和顶横梁17，中横梁16和顶横梁17均为加劲槽型梁，上立柱15和中横梁16、顶横梁17之间均通过高强螺栓连接，在上立柱15翼缘上打孔使得中横梁16和顶横梁17可沿竖向移动。
为了便于试验操作，在基座上铺一块薄钢板21。导轨设置于钢板21之上，由四根角钢22组成，角钢22底部焊于小型钢板上，小型钢板通过螺栓与布置在基座顶部的薄钢板21连接，薄钢板21通过螺栓与基座的***工字型钢11连接，角钢22顶部通过螺栓与顶横梁17的腹板连接。导轨内侧涂抹润滑油脂，并与配重钢板31的边缘保持一定缝隙，保证配重钢板31在导轨的约束下沿竖向自由滑动。在进行冲击试验时，将插销23***插接管24内，在冲击试验结束后，将插销23拔出插接管24，插接管24焊接于中横梁16的翼缘上，起到固定钢管23的作用。钢管23的主要作用是在试验完成以后，落锤配重置于钢管23上，起到承担和分配落锤配重重量的作用，在进行冲击试验落锤上升过程中，钢管23是要拔出插接管24，因为已经有了保险机构，所以钢管23在试验中不起到防护作用，仅为单纯的承重和分配受力。
通过改变配重钢板31的数量来改变落锤配重的重量，进而改变冲击质量，配重钢板31下部通过内六角螺栓连接分配连接盘32，分配连接盘32可为圆柱体，分配连接盘32中心钻螺纹孔与轮辐式压力传感器33连接，压力传感器33通过高强螺栓与锤头34连接，锤头可为半径4.5cm半球形段、10cm高的圆柱段组成，锤头34上部平面采用数控机床出螺丝内孔，此孔内径与轮辐式压力传感器33中间孔内径一致。拉伸弹簧35一端固定在上立柱15的腹板处，另一端固定在焊接于落锤配重上的钢圈内，左右两侧对称布置两个拉伸弹簧35。在升起落锤配重前，用激光测距仪测出弹簧两端原始长度L0并记录，在将落锤上升到试验高度以后，同样采用激光测距仪测出拉伸后弹簧长度L1，L1与L0之差ΔL为拉伸弹簧增加的长度，利用弹性势能公式0.5k(ΔL)2即可得出拉伸弹簧积蓄的能量，其中k为拉伸弹簧的弹性系数。
配重钢板31顶部通过电磁铁36连接动力升降***。电磁铁36可为直径15cm及以上的圆柱体，增大与落锤配重的配重钢板31吸附面积的同时保证受力的均匀性，电磁铁36中心钻有螺纹孔，吊环37通过螺纹孔拧进电磁铁36，吊环37挂在吊钩38上。为了防止冲击蓄能***在上升过程中发生意外掉落，需要安装保险机构，如图4-图6所示，在配重钢板31中心处两侧分别焊接一块吊耳39，在一侧吊耳39旁边焊接一U型的滑槽301，U型的滑槽301内焊接一阻挡块302，两块吊耳39之间通过一拱形筋303连接，拱形筋303在穿过吊耳39后两端弯起，防止拱形筋303在承受落锤配重以后脱离吊耳39，拱形筋303一侧铰接一弯曲筋304，此弯曲筋304另一端放置在U型的滑槽301内部，拱形筋303顶部系一绳子305，通过拉动绳子305可断开保险。滑槽301能够起到固定阻挡弯曲筋304端部运动的作用，其内部可涂抹润滑油使得弯曲筋能在滑槽内更好地移动。拉动绳子305，使得拱形筋转动，并带动弯曲筋一并运动，当弯曲筋304移动至阻挡块内侧时，此时阻挡块将弯曲筋挡住，使得拱形筋处于吊钩38外，此时保险为断开。可手动使弯曲筋置于阻挡块内侧。拱形筋位于吊钩38上方时，其保险作用开启，当电磁铁36失效时，拱形筋能够挂在吊钩上，避免落锤配重突然落下。
在进行落锤冲击试验时，将电磁铁36通电后吸附于配重钢板31顶部，吊环37挂在吊钩38上，吊钩38通过钢绞线连接于钢管41、滑轮42和滑轮43，钢管41焊接于顶横梁17翼板处，位于滑轮42上的钢绞线穿出后连入电动机44，电动机44通过升降开关45控制冲击蓄能***进行竖向移动，电磁铁36的电源线46在试验过程中应伴随冲击蓄能***一起移动，电源线46通过滑轮43、滑轮47和滑轮48垂直放置，另一侧拴一重物使其在冲击蓄能***上升过程中可以自由下落。另一端钢绞线通过滑轮49、滑轮401和滑轮402固定于手摇轮盘403。
如图8-12所示，在进行冲击试验后，不需要对试验构件51进行任何移动，在冲击后状态上进行原位加载，以获取试验构件的残余性能。拆除两侧拉伸弹簧35，静力加载***主要由刀铰52、分配梁53、传力构件54、柱式压力传感器55、千斤顶56和反力板57构成，各组成部分从下到上依次放于试验构件之上，千斤顶56底部通过高强螺栓固定于反力板57上，反力板57通过合页58与中横梁16连接，合页58一端焊接于中横梁16腹板上，另一端通过高强螺栓连接在反力板57侧面，为了在静力加载时固定反力板57，在反力板57一侧打孔并通过高强螺栓固定在中横梁16翼板处。
如图11-12所示，试验构件下的支撑***主要由铰支座和钢凳61组成，钢凳61放置在试验架体上，铰支座主要由刀铰62和辊轴63组成。为了防止试验构件在冲击过程中发生跳动，在试验构件顶部设置限位装置，限位装置由夹板64和紧固丝杠65组成，钢凳61两侧分别穿出两根紧固丝杠65，底部通过高强螺栓固定在钢凳61上，顶部通过高强螺栓固定在夹板64上，夹板64中间开孔放置一紧固丝杠65，一端同样通过高强螺栓固定在夹板64上，另一端固定在试验构件51顶部的支座中心处。
电磁铁通过推拉开关控制，在试验过程中，电磁铁电压为24v，通过变压器直接连接在220v的交流电上，为了防止在试验过程中突然发生断电现象，配置了两个电压为24v的蓄电池同时给电磁铁供电，即使发生断电，蓄电池也会继续给电磁铁供电保证其正常工作。
静力加载试验时，将钢凳61和支座62、63位置摆放好，通过龙门吊和吊钩从立柱13之间的空间处将试验构件放置在铰支座上，安装抑制跳动装置紧固丝杠65和夹板64。安装试验仪器，连接数据采集仪，设置试验参数，调试无误后首先将电磁铁36调整放置于配重钢板31中心处，连接变压器和蓄电池电源，通过推拉控制开关开启电磁铁36电源，开启防落锤坠落保险开关，待所有试验操作人员退出安全范围以外后，按动电动机44的升降开关45，待冲击蓄能***上升一段距离以后，将钢管23抽出插接管24外，使落锤能自由下落，继续按动升降开关45使冲击蓄能***上升到试验高度，拉动绳子305，断开落锤坠落保险，将所有试验仪器放置好以后，断开电磁铁36电源，使落锤自由下落冲击试验构件，观察并记录试验结果。按动升降开关45将电磁铁36下降到冲击蓄能***处，将冲击蓄能***拉至中横梁16翼板处，将钢管23推进插接管24，按动升降开关45将冲击蓄能***放置在钢管23上，断开电磁铁36电源，撤掉紧固丝杠65和夹板64，安装静力加载装置，将千斤顶56旋转90°，通过高强螺栓将反力板57和中横梁16的翼板固定在一起，连接数据采集仪器并调试，进行静力加载，观察并记录试验数据。试验结果后，撤掉所有试验仪器，通过吊钩和龙门吊将试验构件移出试验架体。

Claims (8)

1.一种落锤冲击试验平台，其特征在于：包括支架，在支架上设置有提升机构，提升机构上设置电磁铁，电磁铁下方设置有落锤配重；所述落锤配重上设置有保险机构，该保险机构包括设置于落锤配重上的两个吊耳，两吊耳之间设置有拱形筋，其中一个吊耳一侧设置滑槽，所述滑槽内设置有阻挡块，在拱形筋上铰接有弯曲筋，弯曲筋的自由端位于滑槽内，阻挡块用于限制弯曲筋的自由端；
还包括静力加载机构，所述静力加载机构用于在落锤冲击试验结束后在试验构件的原位置对其加载静力；
所述静力加载机构包括与支架中部设置的横梁铰接的反力板，所述反力板上设置有千斤顶，所述千斤顶下端设置有压力传感器，压力传感器下端设置传力构件，所述传力构件下方设置分配梁，所述分配梁与试验构件之间设置刀铰。
2.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述落锤配重的一组相对侧面上分别连接一弹性部件的一端，各弹性部件的另一端分别连接支架。
3.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述支架上设置有导轨，所述落锤配重位于导轨的空间内被导轨限制，使其能够沿导轨的延伸方向运动。
4.根据权利要求3所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述导轨包括竖向平行设置的四根角钢，四根角钢在竖向形成一个矩形截面的空间，落锤配重位于该空间内。
5.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述支架包括中横梁，在中横梁上设置有插接管，在插接管内设置插销。
6.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述落锤配重包括多片层叠设置的配重钢板，落锤配重的下表面设置有轮辐式压力传感器，所述轮辐式压力传感器下方连接锤头。
7.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：还包括用于固定并支撑试验构件的支撑机构。
8.根据权利要求7所述的一种落锤冲击试验平台，其特征在于：所述支撑机构包括位于支架上的一组钢凳，其中一个钢凳上设置刀铰，另一个钢凳上设置辊轴，还包括两个夹板，各夹板分别通过多根丝杆与对应的钢凳连接，试验构件的两端分别位于夹板与刀铰、夹板与辊轴之间。
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