(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210973026.9 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 李立军　黄山峰　胡淘　 (51)Int.Cl. G01N 3/317(2006.01) G01N 3/303(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01M 7/08(2006.01) (54)发明名称 一种落锤冲击试验系统 (57)摘要 本发明提供了一种落锤冲击试验系统， 属于 机械工程技术领域， 它包括上横梁、 左立柱、 高度 标尺、 左滑轨、 滑尺、 防二次冲击左机构、 光电门、 左底支撑梁、 左底纵梁、 左底座角梁、 载物台立 柱、 底板、 下横 梁、 右底座角梁、 右底纵梁、 右底支 撑梁、 防二次冲击右机构、 右立柱、 右滑轨、 锤架 上板、 配重块、 螺杆、 锤架下板、 锤头支座、 传感 器、 锤头、 固定夹、 载物台面、 控制器、 数据采集系 统、 数据存储系统和数据处理及显示系统， 能够 对复合材料、 铝合金、 镁合金等多种材料及结构 进行落锤冲击试验测试， 而且具有防二次冲击功 能。 与现有技术相比， 具有操作方便， 容易制造、 安装和拆卸， 成本低， 能耗低等有益效果， 工程应 用前景广阔。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115308051 A 2022.11.08 CN 115308051 A 1.一种落锤冲击试验系统， 其特征在于： 包括上横梁、 左立柱、 高度 标尺、 左滑轨、 滑尺、 防二次冲击左机构、 光电门、 左底支撑梁、 左底纵梁、 左底座角梁、 载物台立柱、 底板、 下横 梁、 右底座角梁、 右底纵梁、 右底支撑梁、 防二次冲击右机构、 右立柱、 右滑轨、 锤架上板、 配 重块、 螺杆、 锤架下板、 锤头支座、 传感器、 锤头、 固定夹、 载物 台面、 控制器、 数据采集系统、 数据存储系统、 数据处理及显示系统； 其中， 防二次冲击左机构由围板、 外轴套、 上挡块、 内 轴套、 转轴、 挡板和下挡块组成； 它们之间的关系是： 上横梁、 左立柱、 左底纵梁、 右底纵梁与 右立柱通过螺栓固定连接， 共同组成了落锤冲击试验机的主体框架结构； 两个左底支撑梁 对称布置于左立柱的两侧， 通过螺栓固定连接在左立柱与左底纵梁， 呈斜拉筋形式； 两个右 底支撑梁对称布置于右立柱的两侧， 通过螺栓固定连接在右立柱与右底纵梁， 呈斜拉筋形 式； 下横梁通过螺栓固定连接于左底纵梁和右底纵梁之间； 两个光电门对称布置于左右立 柱， 位于二次冲击左机构和防二次冲击右机构之下， 距离载物台面的高度为锤架上板上表 面与锤头下端点之间的距离再加上两倍的滑尺宽度； 左滑轨、 右滑轨的上下端部有螺纹， 布 置于上横梁与下横梁之间， 上下端部通过螺母拧紧定位； 锤架上板与锤架下板通过法兰球 轴承安装于左滑轨、 右滑轨之上， 能够在两个滑轨上自由滑动； 锤头支 座位于锤架下板的下 表面， 传感器通过螺纹旋转固定于锤头支 座上， 然后再通过螺纹与锤头相连； 配重块位于锤 架上板和锤架下板之间， 通过增减配置块的数量来改变落锤的重量； 锤架上板和锤架下板 通过螺杆连接； 左底座角梁通过螺栓固连于左底纵梁和载物台立柱； 右底座角梁通过螺栓 固连于右底纵梁和载物台立柱； 滑尺固连于锤架上板的左右两侧； 高度标尺固连于左立柱 的内侧； 防二次冲击左机构固连于左立柱上； 防二次冲击右机构固连于右立柱； 所述上横梁、 左立柱、 左底支撑梁、 左底纵梁、 右底纵梁、 右底支撑梁和右立柱为凹形槽 钢， 左底纵梁和右 底纵梁的底面设有防滑减 振橡胶垫； 所述下横梁为盒形结构， 下表面开口， 上表面封闭， 左右两端设有与左右底纵梁连接用 的通孔， 上表面设有左右导轨安装用的通 孔； 所述防二次冲击左机构， 与防二次冲击右机构结构相同， 左右对称布置于落锤冲击试 验机的左右 立柱上， 通过围板焊接或螺栓固定在立柱上， 围板的下边缘布置有外轴套； 转轴 穿过外轴套和内轴套； 内轴套位于挡板的边缘； 挡板围绕转轴转动， 上挡块和下挡块限制挡 板的位置； 上挡块为电磁铁， 由控制器控制， 电磁铁通电时上挡块吸附住挡板， 使挡板保持 立起状态， 锤头能够顺利通过； 电磁铁断电时， 挡板绕转轴旋转落下， 处于放倒状态， 下挡块 限制挡板继续向下转动； 锤头回弹时， 滑尺将挡板顶开， 再次下落时滑尺会被挡板阻挡， 从 而避免二次撞击试样； 挡板由橡胶与钢板复合而成， 上表面除与上挡块接触区域之外均有 橡胶涂层， 能够缓冲滑 尺对其的冲击， 使落锤尽快停止振动； 所述载物台面， 由高强钢板制 成， 经过淬火处理， 以提高刚度和强度， 防止多次冲击后 发生变形， 而且中间为矩形孔洞， 作为落锤冲击区域， 下部被四个载物台立柱支撑， 底板位 于四个载物台立柱之下， 它 们通过焊接进行 连接； 底板的下面设有防滑减 振橡胶垫 。 2.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验系统， 其特征在于： 冲击试验时， 首先把试 验样件放置在载物台面上， 通过四个固定夹将样件固定； 然后， 防二次冲击左机构与防二次 冲击右机构中的电磁铁通电， 将挡板拨至立起， 挡块吸住挡板； 根据冲击能量计算出落锤的 重力势能， 进而得到落锤下落高度和落锤重量， 安装配重块； 随后将落锤提升到指定高度， 释放后沿着滑轨自由落体运动落下， 对载物台面上 的试样进行冲击测试； 滑尺通过光电门权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115308051 A 2时， 激光被阻挡， 试验系统被触发， 控制器 向挡块中的电磁场发送断电控制信号， 电磁铁断 电失去磁性， 挡板落下， 同时数据采集系统接收到触发信号， 根据激光被阻挡的时长计算出 落锤的速度， 并开始采集锤头上传感器的冲击力和冲击加速度的数据， 传输至数据存储系 统进行保存， 经过数据处理及显示系统滤波处理得到并显示冲击力 ‑时间曲线、 冲击力峰 值、 冲击动能、 冲击速度； 若试样被锤头刺入或贯穿， 锤头不会弹起， 试验结束； 若试样没有 发生断裂， 锤头发生反弹， 滑尺将挡板顶开， 落锤 再次下落时滑尺被防二次冲击左机构和防 二次冲击右机构 中的两块挡板阻挡， 从而避免二次冲击的发生； 最后， 打开固定夹， 取下试 样。 3.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验系统， 其特征在于： 所述光电门， 为激光传 感器， 作为本发明的触发器， 滑尺 通过光电门， 激光束被阻挡， 计时器开始工作， 根据 滑尺的 宽度和挡光时间， 计算得到落锤的冲击速度； 光电门的激光被阻挡时， 控制器向上挡块的电 磁铁发送断电信号。 4.根据权利要求1所述的一种落锤冲击试验系统， 其特征在于： 所述固定夹， 通过螺钉 固定于载物台面上， 四个固定夹夹紧一块试样 板， 使试样板固定在载物台面上， 固定夹的夹 持面具有花纹或涂覆有防滑材 料， 以提高夹持固定时的摩擦力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115308051 A 3