高山滑雪板弹性特性检测装置的制作方法

1.本发明属于滑雪板性能测试技术领域，具体涉及一种高山滑雪板弹性特性检测装置。


背景技术：

2.高山滑雪板的变形载荷和断裂载荷性能、弹性特性和极性转动惯量是评定产品质量的重要指标。根据调查研究发现，高山滑雪运动中滑雪板会不断受到弯曲、挠曲、变形等载荷的作用，当滑雪板的变形载荷和断裂载荷性能、弹性特性、极性转动惯量中有任意一项不达标时，进行高山滑雪运动时极易导致滑雪板塑性变形或断裂，给滑雪人员带来伤害，甚至造成安全事故的发生。
3.目前，针对滑雪板产品我国尚未出台相关标准，因此现一般依据国际标准iso 5902-2013《弹性特性测定》对滑雪板的弹性特性进行检测。具体检测手段为：模拟滑雪板在受到不同载荷作用时，通过检测滑雪板产生的形变，来判断滑雪板是否达到标准要求。
4.但是，经国家体育行业的权威检测机构——国家体育用品质量监督检验中心调研，目前国内并没有生产或研制能够在上述标准要求下完成对应检测过程的检测设备。针对滑雪板弹性特性的测定，国内多数检测机构采用效率低下、结果偏差较大的人工测试方式，少数检测机构会选择高成本采购国外相关检测设备。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种高山滑雪板弹性特性检测装置，以达到提高滑雪板检测工作的效率，填补国内滑雪板检测领域的空白。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种高山滑雪板弹性特性检测装置，包括测试平台以及依次装配在测试平台上的水平共线的扭矩施加机构、固定支点、载荷驱动机构和水平支点；其中，扭矩施加机构的工作位与固定支点的下夹持位对应并位于同一高度，两者组成扭力弹簧常数测定单元；固定支点的下夹持位与载荷驱动机构的工作位对应并位于同一高度，两者组成端部弹簧常数测定单元；固定支点的上夹持位、载荷驱动机构的工作位与水平支点的支点位对应并位于同一高度，三者组成中心弹簧常数测定单元。
7.作为本发明的限定，固定支点和水平支点均通过滑道组件装配在测试平台上；并且，测试平台上设有用于测量固定支点和扭矩施加机构之间水平距离的第一刻度尺、用于测量固定支点和载荷驱动机构中心之间水平距离的第二刻度尺以及用于测量水平支点和载荷驱动机构中心之间水平距离的第三刻度尺。
8.作为本发明的进一步限定，水平支点包括支点支架和第一低摩擦滚轮；所述支点支架底端通过滑道组件装配在测试平台上，所述第一低摩擦滚轮转动连接在支点支架上以形成支点位对样品端部进行支撑。
9.作为本发明的进一步限定，固定支点包括上下装配于一体的上夹紧组件和下夹紧
组件；其中，上夹紧组件包括通过支撑板架设在测试平台上方的第一夹紧气缸、第一光轴和第二低摩擦滚轮；所述第一光轴转动连接在第一夹紧气缸的动力输出端上，所述第二低摩擦滚轮转动连接在支撑板上，并且，第一光轴与第二低摩擦滚轮上下对应以形成上夹持位对样品端部进行夹紧固定；所述支撑板通过滑道组件装配在测试平台上。
10.作为本发明的再进一步限定，下夹持组件包括通过支撑板固设于上夹紧组件下方的多个第二夹紧气缸和下压平板；每个第二夹紧气缸的动力输出端上均固装有附加块，并且，多个附加块与下压平板上下对应以形成平面钳口式的下夹持位对样品中部进行夹紧固定。
11.作为本发明的另一种限定，扭矩施加机构包括固装在测试平台上的多个轴承支架、转动连接在轴承支架上的空心圆筒以及固设在空心圆筒中的上夹具和下夹具；所述空心圆筒的一端可拆卸设有堵口板，所述堵口板上设有用于装配扭力扳手的安装块；所述上夹具活动连接在空心圆筒内，与下夹具形成扭矩施加机构的工作位。
12.作为本发明的进一步限定，其中一个轴承支架上固设有角度尺。
13.作为本发明的再进一步限定，空心圆筒位于上方的侧壁上设有用于供样品端部伸出的开口。
14.作为本发明的第三种限定，载荷驱动机构包括通过龙门支架固装在测试平台上的滚珠丝杠、与滚珠丝杠传动连接的步进电机、装配在滚珠丝杠上的加载横梁以及固装在加载横梁上的施力支点；所述施力支点包括连接板以及转动连接在连接板上的第二光轴，连接板与加载横梁之间固设有力值传感器，连接板与第二光轴形成载荷驱动机构的工作位。
15.作为本发明的进一步限定，龙门支架上还固设有两条相平行的导轨，所述加载横梁两端滑动连接在所述导轨上。
16.由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：（1）本发明可满足国际标准iso 5902-2013《弹性特性测定》中对高山滑雪板进行弹性特性测定时的指标要求，解决了目前国内对高山滑雪板弹性特性进行人工测试的不便捷、不科学、效率低下的问题，也解决了引进国外相关设备的高成本问题，填补了国内滑雪板检测领域的空白。本发明实现了对高山滑雪板的科学检测、快速检测，进而推进了生产企业的质量有效控制，更好地实现了高山滑雪板质量监管的效率和水平，为我国体育检测工作提供了技术支撑和装备保障。
17.（2）本发明布局合理、使用灵活性强，扭矩施加机构、固定支点、载荷驱动机构和水平支点之间灵活配合，能够实现对高山滑雪板的中心弹簧常数、端部弹簧常数和扭力弹簧常数等多项指标的测定。其中，固定支点、载荷驱动机构和水平支点三者配合以实现对样品中心弹簧常数的测定；固定支点、载荷驱动机构两者配合以实现对样品端部弹簧常数的测定；扭矩施加机构、固定支点两者配合以实现对样品扭力弹簧常数的测定。（端部弹簧常数包括有前部弹簧常数、后部弹簧常数、首部弹簧常数和尾部弹簧常数。）（3）本发明中的固定支点和水平支点均通过滑道组件装配在测试平台上，位置灵活可调整，进而可以适应对不同长度高山滑雪板的检测。并且，测试平台上设有多个用于测
量固定支点和水平支点位置的刻度尺，使工作人员能够实现对固定支点或者水平支点的精准定位，以确保检测条件满足国际标准iso5902-2013《弹性特性测定》中的要求。
18.（4）本发明扭矩施加机构中的空心圆筒上侧开口，可供样品端部伸出，使得扭矩施加机构与固定支点两者组成的扭力弹簧常数测定单元也能实现对两端翘度大的高山滑雪板的检测，适用范围更广。
19.（5）本发明中的载荷驱动机构以步进电机、滚珠丝杠作加载横梁的施力机构，以两条并行的导轨作加载横梁的导向机构，加载速度可调、驱动平稳性好，能够以恒定速度增加载荷至规定值，保证了设备标准化的检测动作。
附图说明
20.下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
21.图1为本发明实施例的整体结构示意图；图2为本发明实施例中扭矩施加机构的结构示意图；图3为本发明实施例中扭矩施加机构的纵剖结构示意图；图4为本发明实施例中固定支点的结构示意图；图5为本发明实施例中载荷驱动机构的结构关系侧视图；图6为本发明实施例中水平支点的结构示意图；图中：1、测试平台；2、扭矩施加机构；3、固定支点；4、载荷驱动机构；5、水平支点；21、轴承支架；22、空心圆筒；23、上夹具；24、下夹具；25、堵口板；26、安装块；27、角度尺；31、第一夹紧气缸；32、第一光轴；33、第二低摩擦滚轮；34、第二夹紧气缸；35、附加块；36、下压平板；37、支撑板；41、龙门支架；42、步进电机；43、滚珠丝杠；44、加载横梁；45、力值传感器；46、连接板；47、第二光轴；51、支点支架；52、第一低摩擦滚轮。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本发明，并不用于限定本发明。
23.实施例一种高山滑雪板弹性特性检测装置如图1所示，本实施例包括木质结构的测试平台1，以及依次顺序装配在测试平台1上并且水平共线的扭矩施加机构2、固定支点3、载荷驱动机构4和水平支点5。
24.其中，扭矩施加机构2和固定支点3两者可组成扭力弹簧常数测定单元，扭矩施加机构2的工作位与固定支点3的下夹持位对应并且位于同一高度，能够依据国际标准要求完成对样品首部扭力弹簧常数、尾部扭力弹簧常数的测定；载荷驱动机构4和固定支点3两者可组成端部弹簧常数测定单元，载荷驱动机构4的工作位与固定支点3的下夹持位对应并且位于同一高度，能够依据国际标准要求完成对样品端部弹簧常数的测定（包括前部弹簧常数、后部弹簧常数、首部弹簧常数和尾部弹簧常数在内的四个指标）；
固定支点3、载荷驱动机构4和水平支点5三者可组成中心弹簧常数测定单元，固定支点3的上夹持位、载荷驱动机构4的工作位与水平支点5的支点位对应并且位于同一高度，能够依据国际标准要求完成对样品中心弹簧常数的测定。
25.一、扭矩施加机构2扭矩施加机构2用于在固定支点3的配合下对样品端部施加规定力值，并测量样品端部的扭转角度。如图2和图3所示，扭矩施加机构2包括平行固装在测试平台1上的多个轴承支架21、转动连接在多个轴承支架21上的空心圆筒22以及固设在空心圆筒22中的上夹具23和下夹具24。其中，空心圆筒22作为扭矩施加机构2中可旋转的低摩擦扭头，朝向固定支点3的一端敞口，而另一端则可拆卸设置有堵口板25，并且，堵口板25的中心位置处固设有用于装配扭力扳手的安装块26。检测时，将扭力扳手通过安装块26装配在堵口板25上，借助扭力扳手对空心圆筒22施加扭力，便可观察检测过程中对样品端部施加扭力的具体数值。
26.进一步的，空心圆筒22装配在轴承支架21上后，其位于上方的侧壁上设有用于供样品翘头伸出的开口。本实施例中，轴承支架21共设有两个，并且为了实现对样品扭转角度的测量，位于外侧的轴承支架21上固设有角度尺27。
27.上夹具23、下夹具24上下对应，两者构成用于固定样品的工作位，并且该工作位与固定支点3的下夹持位对应且位于同一高度上。具体如图3所示，下夹具24固设在空心圆筒22内壁上，处于下方；上夹具23活动连接在空心圆筒22上，处于上方。其中的上夹具23包括位于空心圆筒22内的固定板和螺纹连接在空心圆筒22上的手拧梅花螺丝，手拧梅花螺丝底端与固定板转动连接，顶端向上延伸至空心圆筒22外部并固装有手柄。为了确保固定板定位精准，本实施例中，固定板与空心圆筒22之间还设有多个用于对固定板上下导向的光轴。
28.二、固定支点3固定支点3通过滑道组件装配在测试平台1上，位置可灵活调整，并且测试平台1的相应位置处固设有用于测量固定支点3和扭矩施加机构2之间水平距离的第一刻度尺和用于测量固定支点3和载荷驱动机构4中心之间水平距离的第二刻度尺。
29.具体的，固定支点3用于夹紧样品，以配合扭矩施加机构2或者载荷驱动机构4对样品完成相应的检测项目。如图4所示，固定支点3包括上下装配于一体的上夹紧组件和下夹紧组件。由上而下的，上夹紧组件包括通过支撑板37架设在测试平台1上方的第一夹紧气缸31、第一光轴32和第二低摩擦滚轮33；第一光轴32转动连接在第一夹紧气缸31的动力输出端上，第二低摩擦滚轮33转动连接在支撑板37上，第一光轴32与第二低摩擦滚轮33上下对应，两者构成用于夹紧固定样品端部的上夹持位，并且该上夹持位与水平支点5的支点位对应且位于同一高度上。
30.下夹持组件包括通过通过支撑板37固设在上夹持组件下方的多个第二夹紧气缸34和下压平板36，并且每个第二夹紧气缸34的动力输出端上均固装有附加块35。多个附加块35与下压平板36上下对应，两者构成用于夹紧固定样品中部平面钳口式的下夹持位，并且，该下夹持位与扭矩施加机构2的工作位对应且位于同一高度上。本实施例中，共平行设置有三组第二夹紧气缸34。
31.需要说明的，上述支撑板37通过滑动组件装配在测试平台1上，以实现固定支点3整体在测试平台1上的滑动设置。
32.三、载荷驱动机构4
载荷驱动机构4用于在固定支点3和水平支点5的配合下对样品中部逐步施加至规定力值，并测量样品的变形量。如图5所示，载荷驱动机构4包括通过龙门支架41固装在测试平台1上的滚珠丝杠43、通过联轴器和同步带与滚珠丝杠43传动连接的步进电机42、装配在滚珠丝杠43上的加载横梁44以及固装在加载横梁44上的施力支点。
33.具体的，施力支点包括u型结构的连接板46以及转动连接在连接板46上的第二光轴47，并且，连接板46与加载横梁44之间固设有力值传感器45。连接板46与第二光轴47两者构成载荷驱动机构4的工作位，并且该工作位与固定支点3的上夹持位、下夹持位和水平支点5的支点位处于同一水平线上。
34.测定样品端部弹簧常数时，将样品的端部置于连接板46和第二光轴47之间，由滚珠丝杠43、步进电机42等驱动部件通过加载横梁44带动第二光轴47上移，以对样品端部施加向上的力使其翘起；测定样品中心弹簧常数时，将样品的中部置于第二光轴47下方，由滚珠丝杠43、步进电机42等驱动部件通过加载横梁44带动第二光轴47下移，以对样品中部施加向下的力使其产生一定的形变量。
35.为确保对施力支点驱动的平稳性，本实施例中，龙门支架41上还固设有两条相平行的导轨，固装有施力支点的加载横梁44两端即滑动连接在该导轨上，以通过导轨对加载横梁44进行导向。
36.四、水平支点5水平支点5通过滑道组件装配在测试平台1上，位置可灵活调整，并且测试平台1的相应位置处固设有用于测量水平支点5和载荷驱动机构4中心之间水平距离的第三刻度尺。
37.具体的，水平支点5用于配合固定支点3的上夹持组件对样品进行支撑，以确保载荷驱动机构4能够完成对样品中心弹簧常数的测定。如图6所示，水平支点5包括支点支架51和第一低摩擦滚轮52，其中的支点支架51底端通过滑道组件装配在测试平台1上，第一低摩擦滚轮52转动连接在支点支架51上形成用于对样品端部支撑的支点位。该支点位与固定支点3的上夹持位对应且位于同一高度上。
38.本实施例在pc端上位机和plc控制系统的自动控制下能够实现对样品（高山滑雪板）弹性特性的检测，具体如下：项目一、利用扭矩施加机构2和固定支点3两者组成的扭力弹簧常数测定单元，对样品扭力弹簧常数的测定：首先将固定支点3移动至合适位置并固定，然后放入样品调整其位置，并通过扭矩施加机构2中的上夹具23、下夹具24和固定支点3中的下夹持组件夹紧样品；再将扭力扳手安装在空心圆筒22上，借助扭力扳手向空心圆筒22施加规定的力值后，通过角度尺27记录空心圆筒22的转动角度；最后，将该力值和转动角度代入相应的计算公式中即可测得该样品的扭力弹簧常数。
39.选择将样品首部或者尾部置于空心圆筒22中，即可实现对样品首部扭力弹簧常数或者尾部扭力弹簧常数的测定。
40.项目二、利用载荷驱动机构4和固定支点3两者组成的端部弹簧常数测定单元，对样品端部弹簧常数的测定：首先将固定支点3移动至合适位置并固定，然后放入样品调整其位置，将样品一端置于载荷驱动机构4中第二光轴47的上方，并通过固定支点3中的下夹持组件夹紧样品；在pc端上位机和plc控制系统的控制下，步进电机42、滚珠丝杠43等驱动部
件通过加载横梁44带动第二光轴47上移，逐步对样品端部施加至规定的力值。相应力值通过力值传感器45检测并传输至pc端上位机中，而样品端部的形变量（等同第二光轴47的上移距离）则通过统计步进电机42带动滚珠丝杠43转动的圈数来计算获得。最后，将该力值和形变量代入相应的计算公式中即可测得该样品的端部弹簧常数。
41.选择将样品前部、后部、首部或者尾部置于第二光轴47上方，即可实现对样品相应部位弹簧常数的测定。
42.项目三、利用载荷驱动机构4和固定支点3、水平支点5三者组成的中心弹簧常数测定单元，对样品中心弹簧常数的测定：首先将固定支点3、水平支点5移动至合适位置并固定，然后将样品置于固定支点3的上夹持组件和水平支点5的第一低摩擦滚轮52上，同时确保样品中部处于载荷驱动机构4第二光轴47的下方，再通过固定支点3的上夹持组件夹紧样品；在pc端上位机和plc控制系统的控制下，步进电机42、滚珠丝杠43等驱动部件通过加载横梁44带动第二光轴47下移，逐步对样品中部施加至规定的力值。相应力值通过力值传感器45检测并传输至pc端上位机中，而样品中部的形变量（等同第二光轴47的下移距离）则通过统计步进电机42带动滚珠丝杠43转动的圈数来计算获得。最后，将该力值和形变量代入相应的计算公式中即可测得该样品的中心弹簧常数。
43.需要说明的是，上述项目一至项目三相互独立，对高山滑雪板进行弹性特性检测时，工作人员可根据需求选做其中一项或多项。
44.需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。