多次跌落冲击装置

　　0　引　言

　　凸轮式跌落冲击台是一种连续多次的机械冲击装置,被广泛地用于各种材料、结构、元器件、传感器、仪器仪表、机电设备、家用电器及其零部件的强度和寿命试验;有时还进行工作参数模拟测试,为了使产品不受损伤并确保规定的试验参数,必须弄清该装置的原理与调整方法。

　　1　工作原理

　　该装置的结构多种多样,但其基本原理相同,均由机械冲击台与电气驱动、控制系统组成,见图1。其原理图见图2。用电机驱动具有特定曲面的凸轮旋转,并由此推动带有试件的工作台面上升,当凸轮转过最高位置时,工作台面便自由地跌落在机座砧面上的缓冲垫上,从而产生方向朝上的加速度。

　　假定基座相对工作台面的质量无穷大,则工作台面与缓冲垫碰撞时的运动微分方程为：

　　2　冲击参数及其调整

　　2.1　冲击参数

　　冲击参数就是表征冲击过程性质的一些物理量,它们直接影响试件的系统响应,主要有:

　　(1)首峰冲击加速度的幅值a10及其持续时间τ。

　　(2)冲击加速度波形相对半正弦脉冲的失真度。

　　(3)首峰冲击加速度幅值的重复稳定性,即在工作台面同一位置进行多次测量所得a10的均方差值,此值可用贝塞公式表示:

　　(6)次冲击加速度幅值的衰减系数

　　Kdi=〔ai0/a(i-1)0〕×100% (12)

　　(7)冲击脉冲时间间隔,用式(7)确定。

　　(8)单次循环冲击时间,由式(8)确定。

　　2.2　影响因素

　　由公式(3)、(4)、(5)、(7)看出,影响冲击加速度的主要因素是工作台面的有效质量(工作台面质量M+试件与卡具的质量m2+配重的质量m3)、跌落高度H1和缓冲垫的刚度K,恢复系数e。

　　影响加速度参数的其他因素有:

　　(1)工作台面　台面的厚簿、有无加强筋及其质量分布是否沿重轴对称等都可影响加速度的均匀性和横向分量的大小。

　　(2)导向性　导向柱与导向套筒的间隙大小可影响加速度的横向分量,其阻尼大小(在导向套筒侧面设置调整阻尼的螺钉)可影响次冲击的情况。

　　(3)缓冲垫　这种冲击台的缓冲垫一般分为两组,分别置于导向套筒两侧的砧面上。这两组垫的材质、分布、厚度、形状及不同垫的组合方式必须一样,否则会影响加速度的均匀性、横向分量和稳定性。

　　(4)反作用质量M2[1]　即为砧面与其相连接的基座部分的质量和。由碰撞理论可知,最好使M2m20M,此时反作用质量可视为无穷大,这样式(1)的推导才正确。实际上多数凸轮式冲击台的基座都通过四只基脚橡胶减振器固定(或安放)在基础上的,M2不可能比M大很多,因而构成了图4的隔振系统,以致在冲击时M与M2的运动相互影响。为消除这种现象,最好把基座牢固地固定在地面基础之上。