專利名稱：沖擊器輸出性能的測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用封閉氣腔中氣體壓力變化來(lái)檢測(cè)沖擊器輸出性能的測(cè)試法及其設(shè)備。
沖擊器沖擊性能參數(shù)是衡量沖擊器水平與質(zhì)量的一個(gè)重要方面，其主要參數(shù)需通過(guò)試驗(yàn)手段進(jìn)行測(cè)量，并以數(shù)據(jù)或圖形表示出結(jié)果。沖擊器性能考核，主要測(cè)定沖擊能與沖擊頻率。目前常用的沖擊器沖擊性能測(cè)試方法有應(yīng)力波法、光電位移微分法、電磁感應(yīng)法、觸點(diǎn)法、高速攝影法、示功圖法和能量法。然而，由于受測(cè)試儀器設(shè)備的制約，這些方法存在著準(zhǔn)備工作量大、操作復(fù)雜、材料消耗大、高成本以及對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反映不完全等缺陷，尤其是不適宜在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)沖擊器的運(yùn)作作適時(shí)檢測(cè)。
本發(fā)明的目的是找到一種準(zhǔn)確、安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、方便的沖擊器性能測(cè)試法及其裝置。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的而采用的技術(shù)方案是1.提供一套沖擊器輸出性能測(cè)試裝置，它由封閉氣缸3、密封裝置4、壓力傳感器5、數(shù)據(jù)采集板6、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7、顯示系統(tǒng)8(打印機(jī)、顯示器)組成，其特征在于沖擊器1的活塞2尾部安裝上一個(gè)密閉的氣腔3，氣腔3外殼與沖擊器的缸體應(yīng)相對(duì)固定。
2.提出一種采用上述裝置而實(shí)現(xiàn)的對(duì)沖擊器1輸出性能測(cè)試的方法——?dú)鈮悍?。通過(guò)定時(shí)檢測(cè)因活塞2在封閉氣腔3中運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的氣腔3中氣體壓力的變化，并以此經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算而得到相應(yīng)的活塞2速度、位移、沖擊能、沖擊頻率等沖擊器輸出工作性能的參數(shù)。
本發(fā)明沖擊器輸出性能的測(cè)試裝置及測(cè)試方法所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作安全、快捷、方便。不僅可用于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)某一產(chǎn)品作性能試驗(yàn)，也可方便地實(shí)現(xiàn)沖擊器性能的在線檢測(cè)。大大有利于施工作業(yè)的適應(yīng)性和安全性，有利于操作和管理人員適時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并有利于設(shè)備的維修。
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明
圖1為本發(fā)明測(cè)試裝置的構(gòu)成示意圖；圖2為本發(fā)明絕熱過(guò)程氣體壓力P和容積V之間的關(guān)系曲線圖；圖3為本發(fā)明的工作原理示意圖。
圖1描述了本發(fā)明測(cè)試裝置的組成。沖擊器1的活塞2尾部安裝一個(gè)氣腔3，氣腔3的外殼與沖擊器1的缸體相對(duì)固定，其內(nèi)部的一端由密封圈4封堵而形成一個(gè)密閉的氣腔3，通過(guò)壓力傳感器5與數(shù)據(jù)采集板6、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7、顯示器8、打印機(jī)9組成。
本發(fā)明上述測(cè)試系統(tǒng)的提供實(shí)現(xiàn)了用“氣壓法”對(duì)沖擊器輸出性能的測(cè)試。
圖2描述了一定質(zhì)量的氣體外界沒(méi)有熱量交換的條件下，從某一狀態(tài)(P1、V1、T1)變化到另一狀態(tài)(P2、V2、T2)的絕熱變化過(guò)程中氣體壓力P和容積V之間的關(guān)系，該P(yáng)-V曲線關(guān)系符合絕熱方程PVk＝C (1)式中k—為絕熱指數(shù)；C—為常數(shù)。
圖3描述了使用本發(fā)明沖擊器輸出性能測(cè)試裝置所進(jìn)行的測(cè)試工作狀況。活塞2回程時(shí)壓縮氣腔使氣壓增高，沖程時(shí)氣腔3壓力降低。活塞2在密閉氣腔3中高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氮?dú)庵械臒崃縼?lái)不及與外界進(jìn)行熱交換(散熱或吸熱)，這一過(guò)程可以看作是絕熱過(guò)程。
在t＝t1時(shí)刻有效面積為A的活塞處于x＝x1的位置，此時(shí)氮?dú)馇?中氮?dú)鈮毫镻1、體積為V1。在x＝x2的位置，此時(shí)氮?dú)馇?中氮?dú)鈮毫镻2、體積為V2。由絕熱方程可知P1V1k=P2V2k=P2[V4-(x1-x2)A]k=P2(V1-Δx·A)k]]>由上式可得Δx=V1A·[1-P1P2K].-----(2)]]>由于活塞2在Δt＝t2-t1時(shí)間內(nèi)位移為Δx，可知在活塞2通過(guò)x1、x2點(diǎn)間距離的平均速度為v-=ΔxΔt=V1A·Δt·[1-P1P2k]-----(3)]]>上式P1、P2可通過(guò)壓力傳感器5對(duì)氮?dú)馇?壓力定時(shí)采樣而獲得。當(dāng)采樣間隔較小時(shí)，則此平均速度可較為精確地反映活塞2此時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
獲得活塞2的運(yùn)動(dòng)速度后，由沖程最大速度可算得活塞2的沖擊能。而沖擊頻率可通過(guò)以下方法得到對(duì)計(jì)算后得到的一系列活塞2運(yùn)動(dòng)速度數(shù)值進(jìn)行比較，找到兩個(gè)相鄰速度峰值所處的時(shí)間，其差值的絕對(duì)值即為活塞2周期，而沖擊頻率為周期的倒數(shù)。其數(shù)學(xué)表示如下T＝|tvmax1-tvmax2| (4)f＝1/T (5)若把活塞2速度周期變化趨勢(shì)或氮?dú)馇?氣壓周期變化趨勢(shì)以曲線的形式表達(dá)出來(lái)，則可直觀的讀出活塞2運(yùn)動(dòng)周期，并計(jì)算出頻率。
氣壓法中沖擊能與沖擊頻率是在同一測(cè)試條件下獲得的。
本發(fā)明所測(cè)試的活塞速度、位移、沖擊能、沖擊頻率等沖擊器輸出工作性能的參數(shù)均經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打印顯示出來(lái)，所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快捷、方便。
權(quán)利要求
1.沖擊器輸出性能測(cè)試裝置，它由封閉氣缸3、密封裝置4、壓力傳感器5、數(shù)據(jù)采集板6、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7、顯示系統(tǒng)8(打印機(jī)、顯示器)組成，其特征在于沖擊器1的活塞2尾部安裝上一個(gè)密閉的氣腔3，氣腔3外殼與沖擊器的缸體應(yīng)相對(duì)固定。
2.一種采用上述裝置利用封閉氣腔中氣體壓力變化來(lái)檢測(cè)沖擊器輸出性能的測(cè)試方法，其特征在于通過(guò)定時(shí)檢測(cè)因活塞2在封閉氣腔3中運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的氣腔3中氣體壓力的變化，并以此經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算而得到相應(yīng)的活塞2速度、位移、沖擊能、沖擊頻率等沖擊器輸出工作性能的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)試方法，其特征在于氣腔3內(nèi)的氣體外界沒(méi)有熱量交換的條件下，從某一狀態(tài)(P1、V1、T1)變化到另一狀態(tài)(P2、V2、T2)的絕熱變化過(guò)程中氣體壓力P和容積V之間的關(guān)系，符合絕熱方程PVk＝C (1)式中k—為絕熱指數(shù)；C—為常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用封閉氣腔中氣體壓力變化來(lái)檢測(cè)沖擊器輸出性能的測(cè)試法及其設(shè)備。其特征在于:沖擊器1的活塞2尾部安裝上一個(gè)密閉的氣腔3,其外殼與沖擊器的缸體應(yīng)相對(duì)固定;通過(guò)定時(shí)檢測(cè)因活塞2在封閉氣腔3中運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的氣腔3中氣體壓力的變化來(lái)檢測(cè)沖擊器輸出性能。所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快捷、方便。
文檔編號(hào)G01L5/00GK1387030SQ0111958
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月22日
發(fā)明者楊襄壁, 丁問(wèn)司, 胡均平, 羅春雷, 劉忠 申請(qǐng)人:中南大學(xué)