一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构

本发明涉及冲击试验技术，具体是一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构。

背景技术：

1、大型精密冲击试验系统是工程防护研究的主要设备，其基本原理如下：通过高速气液驱动器推动撞击模块，高速气液驱动器的活塞杆前端连接一个撞击模块，当撞击模块加速到一定速度后，撞击模块撞击结构/构件的足尺模型。通过调整撞击模块的结构和质量以及控制撞击速度，使之作用在足尺模型上的比冲量与实际爆炸作用在结构构件上的比冲量相同，从而达到等效模拟效应。

2、现有此类冲击试验系统中，为了精准控制撞击模块的速度，撞击模块通常连接气液驱动器的活塞杆端，在撞击发生的瞬间，撞击模块对试件施加作用力的同时，气液驱动器的活塞杆端也受到试件的反作用力，反作用力不仅会使气液驱动器出现不可避免的损伤，还对试验结果造成一定程度的干扰，影响试验测试的准确性；同时，因气液驱动器连接试验台架，反作用力不能瞬时消失，也对试验台架的寿命造成不可预知的危害。

3、为保证撞击模块在撞击被测试件的瞬间驱动撞击模块的气-液缸活塞与撞击模块可靠分离，要求在撞击模块上设计可靠的脱离装置。目前，上述脱离装置已设计的类型均采用剪切螺钉。剪切螺钉提供的剪力要保证撞击模块安装时不脱落，在高速气液驱动器的活塞杆减速时剪切螺钉受到的剪力必须使剪切螺钉断开，因此，剪切螺钉的安装要求较高，需要工作人员在撞击块下面手动安装，存在安全隐患。同时，剪切螺钉为消耗件，有的脱离装置上需要安装多个剪切螺钉，要求剪切螺钉的精度一致，使用剪切螺钉的成本也随之上升。基于上述安全及经济成本考虑，有必要设计一种可以代替剪切螺钉的机构。

技术实现思路

1、针对背景技术提出的问题，本发明目的就是提供一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其可以重复使用，不需人力安装，极大的提高了大型冲击试验系统的安全性和效率，也相应的节约了消耗剪切螺钉的成本。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，包括第一套筒、第二套筒和底座，所述第一套筒1上端固定连接在气液驱动缸的活塞杆下端，第二套筒上端滑动套设在第一套筒1下端外部，第二套筒下端连接底座，底座下端连接撞击块；

4、所述第一套筒的上部设有限位开关和驱动装置；

5、所述第一套筒下部的环形筒壁内设有相连通的横向滑槽和竖向滑槽，横向滑槽内设有剪切块和第一弹簧，剪切块远离第一套筒中心的侧端面设为第三斜面，第三斜面下端向第一套筒中心倾斜；竖向滑槽内设有插杆；在第一弹簧作用下，剪切块的第三斜面伸出第一套筒的外壁面；所述插杆连接驱动装置，驱动装置驱动插杆向下移动时，插杆驱动所述剪切块的第三斜面缩进第一套筒的外壁面，然后锁定剪切块；

6、所述第二套筒的内壁设有环形槽，当第二套筒与第一套筒静止配合时，剪切块的第三斜面伸入环形槽，剪切块的剪力使第二套筒不会从第一套筒上脱落；当第一套筒向下加速时，第二套筒在第一套筒上向上移动，触碰到限位开关后，所述驱动装置受限位开关控制而驱动插杆向下移动，插杆7驱动剪切块向第一套筒的中心移动，使第三斜面缩进横向滑槽中并被锁定；当第一套筒减速时，第二套筒在第一套筒上向下移动，因剪切块的第三斜面缩进第一套筒的外壁面，第二套筒从而脱离第一套筒。

7、所述横向滑槽一端开口于第一套筒的外壁面，另一端由挡块封闭；所述剪切块与横向滑槽滑动配合，第一弹簧设置在剪切块与挡块之间。

8、所述剪切块的上端面设有开口槽，所述开口槽靠近第一套筒中心的侧壁设为第一斜面，第一斜面上端向第一套筒中心倾斜；所述竖向滑槽上端开口于第一套筒上端面，下端开口于横向滑槽的顶壁；所述插杆下端设有第二斜面，所述第二斜面上端向第一套筒中心倾斜；所述驱动装置设置在竖向滑槽的上端开口外部。

9、所述驱动装置包括位移驱动器、插销、活塞筒、第二弹簧和活塞，活塞筒上端设有顶板，下端固定在竖向滑槽的上端开口外部；活塞与第二弹簧均安装在活塞筒内，活塞与活塞筒滑动配合，活塞下端面连接插杆的上端，活塞上端面连接有拉杆，拉杆上端穿过顶板；第二弹簧套设在拉杆上，且第二弹簧位于顶板下端；所述活塞筒下部侧壁设有通孔，插销插设在通孔中，插销连接位移驱动器的移动端，位移驱动器的开关由限位开关控制。

10、所述位移驱动器8安装在活塞筒下部一侧，位移驱动器为气缸。

11、所述拉杆上端连接有拉环。

12、所述限位开关为接触式机械限位开关。

13、所述第一套筒的筒壁上部一体设置有限位挡板，限位挡板的底面设有沉孔，限位开关安装在沉孔内。

14、所述横向滑槽和竖向滑槽的数量均为多个，每个横向滑槽中均设有一个剪切块和一个第一弹簧，每个竖向滑槽中均设有插杆；所述限位开关和驱动装置的数量也为多个，多个限位开关和多个驱动装置一一对应，且多个驱动装置与多个插杆一一对应。

15、本发明具有以下有益效果：本发明无需使用剪切螺钉，因此能够重复使用，避免了剪切螺钉作为消耗品的频繁更换和高昂采购成本，同时省去了多螺钉配对的高精度要求所带来的额外费用；本发明通过采用由限位开关控制的机械联动式脱离方式，实现了撞击瞬间驱动机构与撞击模块的自动、瞬时分离，此过程无需人工手动安装或干预，从根本上避免了传统方法下工作人员因必须在撞击块下操作而面临的安全隐患。本发明集成了驱动装置、限位开关及剪切块锁定机构，能够根据第一套筒与第二套筒的相对运动自动触发脱离动作，简化了试验流程，提高了测试系统的操作效率和运行稳定性。

1.一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，包括第一套筒1、第二套筒2和底座3，其特征是：所述第一套筒(1)上端固定连接在气液驱动缸的活塞杆(4)下端，第二套筒(2)上端滑动套设在第一套筒(1)下端外部，第二套筒(2)下端连接底座(3)，底座(3)下端连接撞击块；

2.根据权利要求1所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述横向滑槽(101)一端开口于第一套筒(1)的外壁面，另一端由挡块(15)封闭；所述剪切块(6)与横向滑槽(101)滑动配合，第一弹簧(5)设置在剪切块(6)与挡块(15)之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述剪切块(6)的上端面设有开口槽，所述开口槽靠近第一套筒(1)中心的侧壁设为第一斜面，第一斜面上端向第一套筒(1)中心倾斜；所述竖向滑槽(102)上端开口于第一套筒(1)上端面，下端开口于横向滑槽(101)的顶壁；所述插杆(7)下端设有第二斜面，所述第二斜面上端向第一套筒中心倾斜；所述驱动装置设置在竖向滑槽(102)的上端开口外部。

4.根据权利要求3所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述驱动装置包括位移驱动器(8)、插销(9)、活塞筒(10)、第二弹簧(12)和活塞(11)，活塞筒(10)上端设有顶板(16)，下端固定在竖向滑槽(102)的上端开口外部；活塞(11)与第二弹簧(12)均安装在活塞筒(10)内，活塞(11)与活塞筒(10)滑动配合，活塞(11)下端面连接插杆(7)的上端，活塞(11)上端面连接有拉杆(13)，拉杆(13)上端穿过顶板(16)；第二弹簧(12)套设在拉杆(13)上，且第二弹簧(12)位于顶板(16)下端；所述活塞筒(10)下部侧壁设有通孔，插销(9)插设在通孔中，插销(9)连接位移驱动器(8)的移动端，位移驱动器(8)的开关由限位开关(14)控制。

5.根据权利要求4所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述位移驱动器(8)安装在活塞筒(10)下部一侧，位移驱动器(8)为气缸。

6.根据权利要求4所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述拉杆(13)上端连接有拉环(17)。

7.根据权利要求1所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述限位开关(14)为接触式机械限位开关。

8.根据权利要求1所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述第一套筒(1)的筒壁上部一体设置有限位挡板(103)，限位挡板(103)的底面设有沉孔，限位开关(14)安装在沉孔内。

9.根据权利要求1所述的一种用于大型冲击试验系统的减速剪切机构，其特征是：所述横向滑槽(101)和竖向滑槽(102)的数量均为多个，每个横向滑槽(101)中均设有一个剪切块(6)和一个第一弹簧(5)，每个竖向滑槽(102)中均设有插杆(7)；所述限位开关(14)和驱动装置的数量也为多个，多个限位开关(14)和多个驱动装置一一对应，且多个驱动装置与多个插杆(7)一一对应。