CN203881470U - 动态冲击力标定器 - Google Patents

Abstract

该动态冲击力标定器隶属于力量标定技术领域。主要用于设备的耐冲击力强度标定或直接用于冲击力强度标定。依次通过螺纹扭动连接上盖、上支撑桶、用于连接上下支撑桶的轴心部分有过孔的圆柱状中间部分、下支撑桶和底座形成主体支架，焊接连接的冲击杆与冲击杆施力片与弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm的特制弹簧组合，形成作用力部分，并通过中间部分和上盖的过孔组合成为整个动态冲击力标定器。整个标定器采用组装结构，结构简单且便于维护与调整。

Description

动态冲击力标定器

技术领域

本实用新型隶属于力量标定技术领域。 

背景技术

目前，公知的力量标定方式主要采用静重式测试方法，主要通过使用砝码的大套小、外挂、串联，倒置等技术方案实现。随着科学技术的发展，也出现了大量高精度、数字化的压力传感器用以实现对压力的精确标定。但是，实际运用中，静重式测试方法主要用于大压力测量且其最大缺点粘连现象也总是被有意无意的被忽略。之外，对于动态冲击力的测量与标定更是关注甚微。 

发明内容

为了实现对动态冲击力的测量并且有效的减少及克服已有的粘连现象，本实用新型设计实现了一种动态冲击力标定器，该设备不仅能够较为准确的测算出动态冲击力的大小，并且通过设备自身特点有效的减少了粘连现象。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：首先，将动态冲击力标定器的上盖下端与上端支撑桶的上端扭动连接，再将标定器的中间部分的下端与下端支撑桶的上端扭动连接，将以上两部分的上端支撑桶的下端与标定器中间部分的上端扭动连接后构成测量装置的整体支撑构架。之后，将弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm的特制弹簧套入支撑杆(杆壁上刻有相应刻度值)，再将这部分从标定器整体支撑构架的底端依次通过下端支撑桶内部、标定器中间部分过孔、上端支撑桶内部、标定器上盖过孔，最后将下端支撑桶的下端与标定器底座扭动连接，构成整个完整的动态冲击力标定器。使用时，首先扭动取下标定器底座，将需要标定冲击力大小的设备通过配套螺母和固定片固定在标定器底座中间位置，防止标定过程中被标定设备的移位对标定造成的较大误差。之后，将这部分整体与下端支撑桶扭动连接，扭动连接到相应位置(带特制弹簧的冲击杆底端与被标定设备完全接触，但特制弹簧处在自然伸缩状态)即可。之后，压住动态冲击力标定器整体，通过向上提拉冲击杆，引起特制弹簧形变，产生相应大小的可调控动态冲击力，读取冲击杆上刻度值的变化后，通过相应的能量公式便可以较为准确的计算完成冲击力的标定工作，相反，也可以多次测量同一冲击力，计算均值、方差等参数，完成对该设备的误差分析。 

本实用新型的有益效果是，较为准确的完成所测量设备的动态冲击力的标定，可重复使用，便于调整与维护，结构简单。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 

图1动态冲击力标定器整体结构图 

图2动态冲击力标定器上盖剖视图 

图3动态冲击力标定器中间部分剖视图 

图4动态冲击力标定器底座剖视图 

图5动态冲击力标定器支撑桶剖视图 

图6动态冲击力标定器上盖俯视图 

图7动态冲击力标定器中间部分俯视图 

图8动态冲击力标定器底座俯视图 

图9-1动态冲击力标定器冲击杆整体结构图1 

图9-2动态冲击力标定器冲击杆整体结构图2 

图10特制弹簧图 

图11-1固定用辅助器件1 

图11-2固定用辅助器件2 

图中1.过孔(上盖)，2.螺纹(上盖)，3.支撑桶内侧螺纹(上)，4.支撑桶内侧螺纹(下)，5.中间部分螺纹(上)，6.中间部分螺纹(下)，7.中间部分过孔，8.底座部分螺纹，9.标度尺，10.冲击杆侧视图，11.冲击杆俯视图，12.特制弹簧(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)，13.内嵌式螺孔，14.固定螺母，15.固定片，16.冲击杆施力片，17.交线。 

具体实施方式

将动态冲击力标定器上盖，螺纹(上盖)(2)与上侧支撑桶内侧螺纹(上)(3)扭动连接，再将动态冲击力标定器中间部分，中间部分螺纹(下)(6)与下侧支撑桶内侧螺纹(上)(3)扭动连接，之后，将前一部分的支撑桶内侧螺纹(下)(4)与后一部分的中间部分螺纹(上)(5)扭动连接，构成整个标定器的支架部分。接着，将特制弹簧(12)(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)套入冲击杆(10)中，再将这部分整体依次穿过下侧支撑桶内部、中间部分过孔(7)、上侧支撑桶内部、过孔(上盖)(1)，操作结束后，将底座部分螺纹(8)与下侧支撑桶内侧螺纹(下)(4)扭动连接，扭动到致使特制弹簧两侧刚好完全接触到标定器中间部分下端与冲击杆施力片(16)时停止。此时，沿着标定器的上盖与冲击杆的交线(17)标注下初始点0刻度线，并以此向冲击杆施力片方向延伸标注，具体标度尺(9)长度由实际使用情况确定。 

为相应设备进行冲击力标定时，扭动取下底座，将预标定设备的受力面调整放置在底座正面圆心位置，确定好位置之后，选用合适的固定片(15)与固定螺母(14)，在不影响标定操作的前提下，将固定螺母(14)扭转固定在标定器底座正面上合适的内嵌式螺孔(13)中，并扭动使预标定设备固定。之后，将底座部分螺纹(8)与下侧支撑桶内侧螺纹(下)(4)扭动连接，直至冲击杆(10)上的特制弹簧(12)(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)再次有效接触标定器中间部分下端与冲击杆施力片(16)且冲击杆(10)上的0刻度线刚好对齐交线(17)即可停止。放置好整个标定器，并用手或其他设备有效按压住标定器，上提冲击杆(10)至一定高度，并记录，由于特制弹簧发生形变，迅速松开上提的冲击杆后，特制弹簧恢复形变产生冲击力，并通过冲击杆施力片(16)有效作用于预标定设备，完成相应的标定(具体计算公式如下运用到的计算公式说明)。改变上提高度，完成不同大小冲击力的标定，通过重复同一高度多次试验计算实验数据的均值方差等，有效的减小实验误差。 

该动态冲击力标定器使用的冲击杆(10)、冲击杆施力片(16)为同一刚性材料并通过焊接连接，特制弹簧(12)(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)使用弹簧切变模量G(G_钢＝8×10⁴MPa、G_铜＝4×10⁴MPa)确定的钢或铜材料对应冲击杆(10)制成，这样做的目的在于，做冲击试验时相当于刚体的碰撞，有效的减小了粘连现象。也可以根据实际的需要，在底座上表面放置直径与支撑桶内径相同或略小的圆形弹性垫片(EVA泡沫、橡胶、硅胶、毛毡)以改变相同冲击力作用在预标定设备上的作用时间，达到一定的仿真标定作用。 

冲击杆(10)、冲击杆施力片(16)、特制弹簧(12)(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)，整体通过高精度电子坪测量，总质量为m，且由游标卡尺测得特制弹簧(12)(弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm)的线径d，外径D₂和弹簧的有效圈数n。标定器的上盖、中间部分、底座均使用质量轻、刚性好的铝合金材料实心制做，过孔(1)、(7)的内壁均需要经过补胶、粗磨、细磨、水磨余量的特殊工艺加工，有效减小摩擦阻力且为了减小冲击杆(10)的晃动，对标定造成的影响，过孔(1)、(7)内径与冲击杆外径相差应尽量小，在0.2mm内。支撑桶由高强度的透明质聚乙烯材料制成。 

动态冲击力标定器参数确定，运用到的计算公式及定理： 

(1)弹簧指数： $C=\frac{D_2}{d}$

(2)弹簧弹性系数： $k=\frac{F}{\mathrm{\λ}}=\frac{\mathrm{FGd}}{8{\mathrm{FC}}^{3}n}=\frac{\mathrm{Gd}}{{8C}^{3}n}=\frac{{\mathrm{Gd}}^4}{8D_2^{3}n}$

(3)重力做功：W_重力＝-(mgZ_末-mgZ_初) 

(4)弹力做功：

(5)冲量：I＝F_合t 

(6)动量：P＝mv 

(7)动能： $E_k=\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2$

(8)动量定理：F_合t＝mv′-mv(t为冲击力有效的作用时间) 

(9)动能定理：

(10)机械能守恒定律：机械能＝动能+重力势能+弹性势能 

(11)1MPa＝1×10⁶N/m²

(12)Z_末-Z_初＝-h 

由以上的各公式及定理可以计算得：(刚体碰撞情况) 。

Claims (3)

1.动态冲击力标定器，依次通过螺纹扭动连接上盖、上支撑桶、用于连接上下支撑桶的轴心部分有过孔的圆柱状中间部分、下支撑桶和底座形成主体支架，其特征是：焊接连接的冲击杆与冲击杆施力片与弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm的特制弹簧组合，形成作用力部分，并通过中间部分和上盖的过孔组合成为整个动态冲击力标定器。 

2.根据权利要求1所述的动态冲击力标定器，其特征是：上盖、中间部分、底座均采用刚性材料制作，支撑桶部分采用透明质的材料制造以便于观察标定器内部情况，冲击杆和冲击杆施力片也使用刚性材料以有效减小粘连现象，弹簧内径与冲击杆外径相差在0.1mm-1mm的特制弹簧必须特殊选用制作，上盖及中间部分的过孔需经过补胶、粗磨、细磨、水磨余量的特殊工艺加工，以有效减小摩擦阻力造成的误差。 

3.根据权利要求1所述的动态冲击力标定器，其特征是：底座通过扭动连接，通过调整高度以加入预标定模块，或根据实际需要加入弹性垫片。