双向水平冲击台设计基础知识

 
 
双向水平冲击台机械结构示意如图2所示：气缸缸体和工作台固连为一体，可以在滑动导轨上自由滑动，气缸活塞杆固定在安装侧板端部，试件安装在工作台面上工作时，机械锁紧装置锁舌伸出，锁紧工作台，然后气缸充气，调节气缸中的压力为设定值后，释放锁紧装置，气缸和工作台在气体压力的作用下在导轨上加速运动，撞击工作台端面的波形发生器，产生相应的冲击波形，冲击完成后气缸反向充气，控制工作台回到起始位置，锁紧工作台，完成一次冲击过程另一方向的冲击过程也完全相同。
从以上冲击过程可以看出，调节充气压力，可以得到不同的冲击初始速度，从而得到不同的冲击过载值；而改变波形发生器的刚度，可以得到不同的脉冲宽度值，两者协调配合，可以得到满足设计指标要求的各种冲击试验波。
 
 

 
 
一、半正弦波形发生器设计
半正弦波形发生器通常用工程橡胶制造，在设计时主要考虑橡胶的刚度和动态许用应力。一般半正弦波形发生器(橡胶垫)设计成圆柱形，如图3所示，其刚度k可由下式计算：果给定了冲击台的负载质量和所需的脉宽，可由式(12)求得橡胶垫的许用刚度，再根据式(11)设计橡胶垫的各种参数在实际设计橡胶垫时，考虑互换性要求，先确定橡胶垫的直径，而后选用几种不同的高度，再选择橡胶垫的材料，得到不同的刚度值如果一个橡胶垫满足不了设计要求，可以用各种不同刚度的橡胶垫的组合得到一系列所需的橡胶垫的刚度值。
二、设计示例
设计一个负载重量为200kg的水平冲击台，要求技术指标为：
(1)负载重量分为三档：50kg，100kg，200kg。
1、气缸选择
根据以上技术指标中第(2)项的要求，由式(6)可得到各档所需的冲击瞬时的速度分别为2.50m/，2.34m/s和1.72m/则系统所需的冲击瞬时速度为2.50m/s。
按机械设计要求，工作台重量为100kg工作台初始位置离冲击波形发生器距离为300mm，双作用气缸总长为1000mm，且初始位置在气缸中间，则有x>500mm，x>=800mm，取滑动摩擦系数f=0，用式(10)计算在不同气缸缸径H和不同初始压力P。下的冲击瞬时速度，如表1所示可见，选用佳120 mm缸径的气缸，在初始压力为S0kg/ant的情况下可达到瞬时冲击速度的要求。
 

 
 
三、结论
气压驱动的双向式水平冲击台具有以下特点：
(1>工作台行程很短，设备占地面积很小，极大地降低了设备的综合费用。
(2)试验台用气压作动力源，方便实现压力的控制，保证了每次冲击的重复性
(3)试验台能同时进行双向冲击，产品只需一次装夹，极大地提高了试验效率
(4)工作台与导轨之间设计为滑动方式，运动平稳，冲击波形光滑，克服了滚动方式产生的很多噪声因素
(5)工作台在冲击方向有足够强的刚度，极好地保证了工作台面上各点的均匀性
在设计此类冲击台时，应注意以下几个方面的问题：
(1)由于气体的可压缩性以及工作台和试验件具有较大的惯性，工作台回位时很难准确退回到起始位置，可以在反向加缓冲限位装置，如果对反向冲击过载有严格的要求，则需考虑采用其他回位装置。
(2)正确设计试件夹具，使夹具沿冲击方向的刚度至少大于冲击频率的，10倍，有效地抑制冲击噪声。
(3)在进行大过载冲击时，试件夹具和工作台之间除了用螺钉连接外，必要时可用销钉定位，避免由于试件的冲击惯性，产生冲击波形的双峰现象。
(4)橡胶垫具有硬非线性特性，且理论计算的弹簧刚度和实际有一定的差距，使用时可以加薄橡胶垫适当调节。http://www.zhenghang88.cn