小型跌落冲击台的设计原理

　　当产品进行冲击试验时，一般要对冲击台的冲击加速度幅值和持续时间(或增长时问)提出不同的要求。冲击加速度幅值是加速度的最大峰值ao;冲击加速度的增长时间是加速度由零升到最大峰值所经历的时间玩;冲击加速度的持续时间是加速度由零升到最大峰值，然后再降到零值所经历的时间:。一般情况下，a。小则T(或t0)长;a0大则:(或t。)短，即a。和:(或t。)是两个互相矛盾的物理量。有时要求冲击台在较高的a0值时有较长的:值。这对一般的跌落式单次或凸轮式多次连续冲击台是很难达到的。若采用小型跌落单次冲击台还是能够达到要求的。为此谈谈小型冲击台增加r值的问题。

　　1.l结构特点

　　实验证明，没有一种冲击台可以进行各种产品的冲击试验，不同试件的冲击试验各有不同的技术要求，故要采用合适的冲击台进行相应的冲击试验才行。本文所述的小型冲击装置由工作台面、导轨、滑架、基座和减振垫等部分组成。其主要特点是工作台面轻、缓冲胶垫厚度大，而且冲头一与缓冲垫的接触面积大。负荷为98N以下的冲击试验时，冲击加速度波形平滑，一般为准半正弦脉冲，而且在较大的a。值时有较长的:位。如1009时，:)10ms;2009时，:>7rns;400g时，:)75rns;10009时，:)2ms。

　　2工作原理

　　跌落式冲击台是将装有试件的工作台升到一定的高度H，然后突然释放，工作台便沿轨道垂直自由落下，并与底部的缓冲胶垫和基座相碰，由于缓冲垫的制动作用，使工作台产生方向朝上的冲击加速度，如图1所示。其运动方程为:

　　或者

　　式中:M、c为带有试件冲击台面的质量、粘性阻尼系数;月为相对阻尼系数，且月二c/l2、/而灭;K、。。分别为缓冲垫的刚度和系统的固有圆频率，且。。=了.灭又耐。

　　尽管缓冲胶垫(如硫化橡胶)的内摩擦比金属大1000倍以上，但其阻尼系数仍然很小，月、O，所以方程(1)可简化为:

　　该方程的通解为:

　　对式(3)微分得:

　　考虑到冲击过程的初始条件，可求出任意积分常数A和甲。，当t二o时，x=o，则得

　　当:=0时，大=甲气刃，则得:

　　因为(6)和(7)式的平方和等于1，故求得A

　　将(6)式除以(7)式得:

　　即：

　　在进行冲击试验时，人们感兴趣的是第一个冲击过程，因而由(5)和(8)式得首次碰撞过程的冲击加速度为:

　　可见，只要缓冲垫的变形符合虎克定律，则一首次冲击加速度波形为半正弦脉冲。因受重力的作用，加速度的初始相位为负值，即甲<0，如图2所示。式中负号表示加速度的方向与台面运动的方向相反。