一种高速强冲击试验机的制作方法

本发明涉及一种冲击试验机技术领域，特别涉及一种高速强冲击试验机。

背景技术：

冲击广泛存在于工程中。无论是包装技术、车辆制造工程、武器系统开发还是航天器产品研制都必须考虑冲击的作用与影响。因此在研发、制造和使用过程中都需要进行各种有针对性的冲击试验，以此来考核与保证其在不同冲击环境下的可靠性和结构完好性。

目前市面上冲击试验机，均为自由跌落冲击和底部激励冲击形式，该种形式冲击试验机所测试设备质量均较小，同时系统碰撞能量耗散大，加速度响应波形不可控，响应峰值也均较小，对于民用设备试验要求尚可，但是对于一些军用设备试验远远达不到要求。为此，一些军用设备往往需要开展爆炸强冲击试验，该种试验方法受试验场地、天气因素、人员操作等影响很大，并且需要大量的人力、物力、财力等资源匹配，并且还具有一定的危险性。故针对以上问题，急需开发实验室环境下的大载荷、低成本、高加速度强冲击试验机，以满足民用和军用设备的强冲击试验，提升我国工业产品抗强冲击能力。

技术实现要素：

发明目的：

本发明目的是根据强冲击试验的技术要求，提供一种用于模拟爆炸冲击环境的高速强冲击试验机，用于满足现代强冲击试验对冲击当量的要求。

技术方案：

一种高速强冲击试验机，包括工作台、冲击台、提升装置、机架和顶板，其还包括第一加速装置和第二加速装置；机架和顶板之间通过导柱连接，导柱上还连接有工作台和冲击台，提升装置的一端设置在顶板上，提升装置的另一端能与工作台连接或者接触或者分离，第一加速装置的一端设置在顶板上，第一加速装置的另一端能与工作台连接或者分离，第二加速装置的一端设置在机架上，第二加速装置的另一端能与冲击台接触或者分离。

所述提升装置为位于顶板的第一电动葫芦，第一电动葫芦连接有第一电磁吸盘，第一电磁吸盘能够吸附于工作台上。

第一加速装置为弹力绳，弹力绳的一端连接顶板，弹力绳的另一端绕过定滑轮能连接在工作台上，滑轮位于机架上。

第二加速装置为位于机架底部的弹射装置，弹射装置的一端能与冲击台接触，弹射装置的另一端连接有蓄能器。

第二加速装置为位于机架底部的直线电机，直线电机上连接有推杆，推杆竖直伸出机架顶触冲击台的下表面。

高速强冲击试验机还包括第一制动装置，第一制动装置包括阻尼器、活塞杆和阻尼轴，阻尼器设置在机架底部，阻尼器的活塞杆与阻尼轴连接，阻尼轴上端穿过顶板并与转动装置连接，转动装置设置在顶板上，逆止装置设置在工作台两端的两侧，逆止装置与阻尼轴连接。

转动装置包括往复液压缸、齿条和圆柱齿轮，往复液压缸设置在顶板上，往复液压缸的活塞杆连接齿条，阻尼轴顶端穿过圆柱齿轮的孔，阻尼轴与孔通过导向平键连接，齿条与圆柱齿轮相啮合。

逆止装置包括制动销轴和压缩弹簧，工作台两端的两侧均设置有横向通孔和纵向通孔，横向通孔和纵向通孔交叉垂直设置，阻尼轴穿过纵向通孔，阻尼轴左右两侧设置有锯齿形状倒钩，前后两侧光滑，横向通孔中插入带有平键的制动销轴，制动销轴前端的斜面a与倒钩的斜面b相向设置，制动销轴的后端与压缩弹簧的一端连接，压缩弹簧的另一端顶触端盖，端盖固定在工作台上。

提升装置，包括位于顶板的第一电动葫芦和第二电动葫芦，第一电动葫芦连接有第一电磁吸盘，第一电磁吸盘能够吸附于工作台上，第二电动葫芦连接有第二电磁吸盘，第二电磁吸盘能够吸附于冲击台上；

第一加速装置为上压缩弹簧，上压缩弹簧套在导柱上，上压缩弹簧的一端固定连接在顶板上，上压缩弹簧的另一端悬空，上压缩弹簧的另一端能与工作台接触；

第二加速装置包括位于机架底部的支撑液压缸和下压缩弹簧，支撑液压缸的第三活塞杆伸出机架能够支撑冲击台，下压缩弹簧的一端连接在机架上，下压缩弹簧的另一端能与冲击台接触；

高速强冲击试验机还包括第二制动装置，第二制动装置的阻尼缸设置在冲击台下方，阻尼缸的第二活塞杆竖直穿过冲击台上表面，工作台下方与阻尼缸相对应的位置安装有电磁铁，支撑液压缸还连接有蓄能器。

工作台通过设置的第一锁紧装置与导柱连接，冲击台通过设置的第二锁紧装置与导柱连接，第二锁紧装置的一侧与冲击台连接，第二锁紧装置的另一侧能与压紧装置连接或者分离；第一锁紧装置和第二锁紧装置内部结构相同，均包括液压缸，活塞，自润滑轴承和液压端盖，导柱穿入液压缸的内孔，液压缸内孔上下两端设置有自润滑轴承，液压缸侧面插入两个活塞，液压端盖固定在液压缸设置有活塞的一侧，活塞后端与液压端盖之间形成注油型腔，注油型腔外壁设置有注油口，注油口连接蓄能器，在活塞上卡套大密封圈，在液压端盖上卡套小密封圈。

优点效果：

(1)较传统的单向自由跌路冲击和摆锤激励冲击，高速强冲击试验机基于动量守恒为原则，采用工作台加速向下驱动和冲击台加速向上驱动，即相向加速冲击形式，可获得更高的加速度响应峰值，冲击效果远超传统冲击试验机；

(2)较传统的冲击试验机单一工作模式，高速强冲击试验机的三种方案各自又有三种工作模式：普通模式，中等模式，高强模式，分别对应冲击效果为：轻型冲击，中等冲击和高强冲击；

(3)在高强冲击情况下，由于工作台和冲击台的碰撞并不依托地面基础，因此产生的冲击振动并不会传递给地面建筑，避开了振动源对周围环境的影响；

(4)较传统液压冲击试验机，新型冲击试验机更节约能源，不仅仅依靠液压驱动，而是通过双向加速驱动、相向碰撞来产生更大的冲击载荷。

因此，高速强冲击试验机于普通测试设备可做轻型和中型冲击试验，于特殊测试设备可做高速强冲击试验，实现一机多用，既节省时间、人力、金钱，并且又安全可靠。

附图说明

图1为高速强冲击试验机机械系统组成示意图；

图2为高速强冲击试验机实施例1原理图；

图3为逆止装置结构示意图；

图4为锁紧装置结构示意图；

图5为高速强冲击试验机实施例2原理图；

图6为高速强冲击试验机实施例3原理图；

图7为工作台俯视图；

图8为转动装置示意图；

图9为转动装置俯视图；

附图标记说明：

1.顶板，2.工作台，2-1.横向通孔，2-2.纵向通孔，3.第一锁紧装置，4.逆止装置，5.弹力绳，6.定滑轮，7.压紧装置，7-1.压紧液压缸，7-2.液压杆，7-3.杠杆，8.波形发生器，9.冲击台，10.弹射装置，11.蓄能器，12.支架，13.导柱，14.第一电磁吸盘，15.圆柱齿轮，15-1.孔，16.齿条，17.往复液压缸，18.第二锁紧装置，19.阻尼轴，19-1.导向平键，19-2.倒钩，20.阻尼器，21.第一电动葫芦，22.第一活塞杆，23.直线电机，24.推杆，25.第二电动葫芦，26.上压缩弹簧，27.第二电磁吸盘，28.电磁铁，29.阻尼缸，29-1.第二活塞杆，29-2.法兰盘，30.下压缩弹簧，31.液压推杆，31-1.第三活塞杆，32.位移传感器，301.自润滑轴承，302.活塞，303.液压缸，303-1.注油口，304.液压端盖，304-1.凸台，305.大密封圈，306.小密封圈，307.注油型腔，401.平键，402.端盖，403.压缩弹簧，404.制动销轴。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例以及对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

为使本装置受力均衡，第一制动装置、第二制动装置和第一加速装置均对称设置。本发明中，提升装置、第一加速装置、第一制动装置、第二加速装置、第二制动装置、第一锁紧装置3和第二锁紧装置18连接有电控元器件，电控元器件分别与电脑终端的控制系统有线连接或者无线连接，本发明中为有线连接，本发明顶板1上设置有位移传感器32，位移传感器32可为激光测距传感器，用于测量工作台2与冲击台9的位移变化，并将实时信号有线传输至电脑控制系统。电脑控制系统通过位移传感器实时信号监测分析工作台2与冲击台9的位移变化，试验时控制系统根据试验模式及工作台2与冲击台9的位移变化产生相应的信号命令，通过电控元器件控制提升装置、第一加速装置、第一制动装置、第二加速装置、第二制动装置、第一锁紧装置3和第二锁紧装置18的工作状态。一些传感元器件可安装在机架上或相应零部件上，本领域技术人员可以根据试验需求自行设置传感元器件，储能器11(液压或者气压泵站)、电控箱、人机交互工作台等均外置，电控元器件、液压系统及控制器均由外接电源供电。本发明中的控制系统、控制系统与各电控元件以及控制系统与各传感器的连接关系为现有技术。本发明中涉及的电控元件、传感元器件、液压或者气压泵站、电控箱、人机交互工作台等均为现有产品。

本发明基于动量守恒原则，确定工作台2和冲击台9质量比，通过调整工作台2和冲击台9碰撞前的速度，使工作台2达到速度最大变换量，进而产生高加速度响应峰值，其冲击效果远超传统冲击试验机即单向碰撞冲击试验机和摆锤冲击试验机。

一个固定的支座12，支座12上面固定4个平行导柱13，也可为多个平行导柱13，平行导柱13顶端固定连接一个顶板1，构成本发明的固定框架。工作台2上能够放置测试样品。

提升装置的第一电动葫芦21和第二电动葫芦25均为现有产品。可为钢丝绳电动葫芦或者环链电动葫芦，本申请中采用环链电动葫芦。提升装置也可为其他任何可实现提升的小型起重设备。

冲击台9上还设置有波形发生器8。

本发明中工作台2为铝合金，相对较轻，冲击台9为钢合金，相对较重。在工作台2上固定设置有铁块，此铁块与工作台2刚性连接。铁块与第一电磁吸盘14相对应设置，第一电磁吸盘14能吸附铁块带动其移动，即第一电磁吸盘14能够带动工作台2移动。

实施例1：

如图1和2所示，一种高速强冲击试验机，包括工作台2、冲击台9、提升装置、机架12和顶板1，其还包括第一加速装置和第二加速装置；机架12和顶板1之间通过导柱13连接，导柱13上还连接有工作台2和冲击台9，提升装置的一端设置在顶板1上，提升装置的另一端能与工作台2连接或者分离，第一加速装置的一端设置在顶板1上，第一加速装置的另一端能与工作台2连接或者接触或者分离，第二加速装置的一端设置在机架12上，第二加速装置的另一端能与冲击台9接触或者分离。

第一加速装置提供工作台2向下的冲击力，第二加速装置提供冲击台9向上的冲击力，工作台2和冲击台9沿着导柱13相向运动。

所述提升装置为位于顶板1的第一电动葫芦21，第一电动葫芦21的圆环链末端连接有第一电磁吸盘14，第一电磁吸盘14能够吸附于工作台2上。第一电磁吸盘14通电生磁吸附于工作台2上，用于提升工作台2到预定实验高度；第一电磁吸盘14断电时脱磁用以释放工作台2。

第一加速装置为弹力绳5，弹力绳5的一端连接顶板1，弹力绳5的另一端绕过定滑轮6能连接在工作台2上，滑轮6位于机架12上。也可以理解为定滑轮6固定在地面上；弹力绳5用以工作时提供冲击台2向下加速驱动力，这样工作台2具有了向下的重力势能及弹性势能。工作台2上刚性连接有卡扣装置，弹力绳5为环状，弹力绳5勾在卡扣2上。弹力绳5与工作台2也可为其他可拆卸的连接方式，比如螺栓连接等现有连接方式。

第二加速装置为位于机架12底部的弹射装置10，弹射装置10的一端能与冲击台9接触，弹射装置10的另一端连接有蓄能器11。蓄能器11提供弹射装置10能量用以冲击冲击台9。弹射装置10为液压缸，通过阀门的开关控制液压缸活塞杆的升降，为现有设备。

第二加速装置为位于机架12底部的直线电机23，直线电机23上连接有推杆24，推杆24竖直伸出机架12顶触冲击台9的下表面。直线电机23也可以替换为电磁弹射线圈，直线电机23或电磁弹射线圈为现有设备，直线电机23或电磁弹射线圈市场上可以购买到，电磁弹射线圈为国内诸多公司都有系列产品。直线电机23或电磁弹射线圈需要的具体型号，可以根据具体试验需求选择。

如图2、图3所示，高速强冲击试验机还包括第一制动装置，第一制动装置包括阻尼器20、活塞杆25和阻尼轴19，阻尼器20设置在机架12底部，阻尼器20的活塞杆25与阻尼轴19连接，阻尼轴19上端穿过顶板1并与转动装置连接，转动装置设置在顶板1上，转动装置为能使阻尼轴19轴向往复转动90°的结构，逆止装置4设置在工作台2两端的两侧，逆止装置4与阻尼轴19连接，逆止装置4为能限制工作台2向上运动的结构。

工作台2与冲击台9碰撞后，逆止装置4能够限制工作台2向上运动，产生相应负波。

如图2、图8和图9所示，转动装置包括往复液压缸17、齿条16和圆柱齿轮15，往复液压缸17设置在顶板1上，往复液压缸17的活塞杆连接齿条16，阻尼轴19顶端穿过圆柱齿轮15的孔15-1，并可在孔15-1中沿轴向上下滑动，阻尼轴19与孔15-1通过一个较长的导向平键19-1连接，齿条16与圆柱齿轮15相啮合。

往复液压缸17往复运动能够带动齿条16往复运动，齿条16往复运动能够带动圆柱齿轮15轴向转动，圆柱齿轮15轴向转动能够带动阻尼轴19轴向转动，本发明中齿条16的运动量程为圆柱齿轮15周长的四分之一，即齿条16带动圆柱齿轮15转动能够实现阻尼轴19轴向的90°往复旋转。在试验结束后，往复液压缸17带动齿条16驱动圆柱齿轮15与阻尼轴19旋转90°，使阻尼轴19倒钩与制动销轴404分离，即可将工作台2提升，实现复位。

如图2、图3和图7所示，逆止装置4包括制动销轴404和压缩弹簧403，逆止装置4设置在工作台2两端的两侧，工作台2两端的两侧均设置有横向通孔2-1和纵向通孔2-2，横向通孔2-1和纵向通孔2-2交叉垂直设置，阻尼轴19穿过纵向通孔2-2，阻尼轴19左右两侧设置有锯齿形状倒钩19-2，前后两侧光滑，横向通孔2-1中以间隙配合方式插入带有平键401的制动销轴404，平键401抑制制动销轴404轴向转动，制动销轴404前端的斜面a与倒钩19-2的斜面b相向设置，制动销轴404的后端与压缩弹簧403的一端连接，压缩弹簧403的另一端顶触端盖402，端盖402固定在工作台2上。

斜面a迎向斜面b，工作台2向下运动时，a与静止不动的阻尼轴19斜面b产生相对滑动，阻尼轴19的倒钩斜面b压迫制动销轴404向孔内运动，并使其后方的压缩弹簧403压紧，当阻尼轴19的倒钩完全越过制动销轴404后，压缩弹簧403释放弹性势能将制动销轴404推出孔外，此时制动销轴404的斜面a将与阻尼轴19的下一个倒钩的斜面b接触，再一次被推回孔内，如此往复，直至工作台2与阻尼轴19相对静止，即尼轴19不限制工作台2向下运动；工作台2向上运动时，制动销轴404的前端能够卡入19倒钩内，即阻尼轴19能够限制工作台2向上运动。

当制动销轴404卡入阻尼轴19的锯齿形状倒钩内，此时若工作台2受到冲击台9的冲击向上运动时，工作台2带动制动销404上行，制动销404带动阻尼轴19一起上行，上行的阻尼轴19带动第一活塞杆22上行，阻尼器装置20限制第一活塞杆22上行，即产生工作台2受到冲击台9的冲击向上运动的阻尼制动。当阻尼轴19转过90°，则制动销404顶在阻尼轴19光滑面上，此时，当工作台2带动制动销404一起上行时，制动销404将从阻尼轴19光滑面滑过，阻尼器装置20的第一活塞杆22不动，此时工作台2可被第一电动葫芦21自由提起到预定高度。

如图2和图4所示，工作台2通过设置的第一锁紧装置3与导柱13连接，冲击台9通过设置的第二锁紧装置18与导柱13连接，第二锁紧装置18的一侧与冲击台9连接，第二锁紧装置18的另一侧能与压紧装置7连接或者分离；第一锁紧装置3和第二锁紧装置18内部结构相同，均包括液压缸303，活塞302，自润滑轴承301和液压端盖304，导柱13穿入液压缸303的内孔，液压缸303内孔上下两端设置有自润滑轴承301，液压缸303侧面插入两个活塞302，液压端盖304固定在液压缸303设置有活塞302的一侧，活塞302后端与液压端盖304之间形成注油型腔307，注油型腔307外壁设置有注油口303-1，注油口303-1连接蓄能器11，在活塞302上卡套大密封圈305，在液压端盖304两个凸台304-1上卡套小密封圈306。防止液压油泄露。台面完成冲击后，蓄能器11即液压系统通过注油口303-1向注油型腔307内供油，进而推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导柱13圆柱面上增大摩擦力，以至使台面稳定不动。自润滑轴承301使第一锁紧装置3和第二锁紧装置18沿导柱13上下滑动摩擦力小。

压紧装置7包括压紧液压缸7-1和杠杆7-3装置，压紧液压缸7-1上端通过液压杆7-2与杠杆7-3的一端连接，当液压杆7-2向上顶触杠杆7-3的一端时，杠杆7-3的另一端下压液压制动套18，此时，压紧装置7能够抵触冲击台9向上的力。压紧装置7，用以压紧冲击台9，防止冲击台9受碰撞后反弹。

第一锁紧装置3的作用是当工作台2受冲击台9向上冲击力后工作台2向上运动时，第一锁紧装置3能够立刻锁住工作台2不动，避免被测试样品产生二次回落冲击；第二锁紧装置18的作用是，当冲击台9向上运动与下行的工作台2对撞后立刻锁紧冲击台9，避免冲击台9与工作台2共同上行或下行。

1.普通工作模式

实验开始前，拆除弹力绳5与工作台2的连接。通过压紧装置7将冲击台9压紧于机架12底座上，防止碰撞反弹。启动往复液压缸17带动齿条16缩回运动，使阻尼轴19转动90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19光滑的圆柱面上，以至工作台2沿导柱13上下运动无阻碍。将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21带动工作台2沿导柱13向上提升至预定高度后。再次启动往复液压缸17带动齿条16伸出运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19反向回转90°，此时阻尼轴19带有锯齿形状的倒钩顶在制动销轴404上，由于制动销轴404带有斜面a，阻尼轴19的倒钩也有斜面b，工作台2向下运动，斜面a与静止不动的阻尼轴19斜面b产生相对滑动，因此静止不动的阻尼轴19的倒钩对工作台2向下运动无阻碍。开始试验时，电磁吸盘14断电脱磁释放工作台2，在重力势能的作用下，工作台2沿导柱13自由下落撞击在冲击台9上的波形发生器8产生正波，使被测试样品受到正波冲击。撞击完成后，根据动量守恒，工作台2运动方向发生改变，即返回沿导柱13向上运动，此时，制动销轴404被弹簧403推出，立即卡在阻尼轴19倒钩上，工作台2拉动阻尼轴19一起上行，阻尼轴19又通过活塞杆22拉动阻尼器装置20，由此对工作台2的上行产生减速效应，减速过程中对工作台2及其上面的被测试样品产生负波冲击。工作台2被减速至停止瞬间，锁紧用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第一锁紧装置3使工作台2抱在导柱13上不致下滑，避免工作台2再次自由落体造成二次冲击。该种自由落体的冲击模式，冲击速度较小，产生的冲击力也较小，产生的冲击加速度响应峰值也较小，适用于普通设备的冲击试验。

2.中等工作模式

启用第一加速装置，即弹力绳5加速。试验开始前，将弹力绳5绕过定滑轮6连接在工作台2上，启动压紧装置7将冲击台9压紧于机架12底座上方，防止冲击台9受工作台2碰撞后反弹。启动往复液压缸17带动齿条16缩回运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19转动90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19光滑的圆柱面上，以至工作台2沿导柱13向上运动无阻碍。将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，启动第一电动葫芦21将工作台2沿导柱13向上提升至预定高度，此时弹力绳5被拉长，对工作台2产生向下的弹性势能。当达到预定高度后，再次启动往复液压缸17带动齿条16伸出运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19反向回转90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19带有锯齿形状的某个倒钩下方，如同普通工作模式所述，此时工作台2在向下加速运动时并无阻碍。试验开始，电磁吸盘14断电脱磁，工作台2在自身重力势能和弹力绳5弹性势能的双重作用下沿导柱13加速向下运动，撞击在静止冲击台9上表面安放的波形发生器8，使被测试样品受到正波冲击。撞击完成后，根据动量守恒，工作台2运动方向发生改变，即返回沿导柱13向上运动，此时，制动销轴404被弹簧403推出，立即卡在阻尼轴19倒钩上，工作台2拉动阻尼轴19一起上行，阻尼轴19又通过活塞杆22拉动阻尼器装置20，由此对工作台2的上行产生减速效应，减速过程中对工作台2及其上面的被测试样品产生负波冲击。工作台2被减速停止瞬间，锁紧用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第一锁紧装置3使工作台2抱在导柱13上不致下滑，避免工作台2再次自由落体造成二次冲击。该种模式，可实现中等冲击速度，产生的冲击力较大，产生的加速响应峰值也比较大，适应于设备做中等程度冲击试验。

3.高强工作模式

启用第一加速装置和第二加速装置。将弹力绳5绕过定滑轮6连接在工作台2上，打开压紧冲击台9的压紧装置7，使冲击台9也可以沿导柱13自由运动。启动往复液压缸17带动齿条16缩回运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19转动90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19光滑的圆柱面上，以至工作台2沿导柱13向上运动无阻碍。冲击台9沿导柱13上下运动也无阻碍。将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21将工作台2沿导柱13向上提升至预定高度，此时弹力绳5被拉长。当达到预定高度后，再次启动往复液压缸17带动齿条16伸出运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19反向回转90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19带有锯齿形状的某个倒钩下方，如同普通工作模式所述，此时工作台2在向下加速运动时并无阻碍。本实施例中弹射装置10为弹射液压缸，弹射液压缸的弹射过程属于现有技术，弹射液压缸的活塞位于下方，泵站给蓄能器11供油储能。试验开始，通过控制系统，给电磁吸盘14断电失磁释放工作台2，工作台2在自身重力势能和弹力绳5的弹力势能双重作用下沿导柱13加速向下运动。同时接通第二加速装置中弹射装置10，蓄能器11将储存的液压油快速注入弹射装置10活塞下，弹射装置10的活塞杆急速伸出，将冲击台9突然向上弹起，迎向工作台2，工作台2与冲击台9迎面相向运动，接触时发生剧烈碰撞。撞击瞬间，控制第二锁紧装置18用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第二锁紧装置18使冲击台9抱在导柱13上不能滑动，以阻止冲击台9随工作台2向上运动。撞击完成后，根据动量守恒，工作台2运动方向发生改变，即返回沿导柱13向上运动，此时，制动销轴404被弹簧403推出，立即卡在阻尼轴19倒钩上，工作台2拉动阻尼轴19一起上行，阻尼轴19又通过活塞杆22拉动阻尼器装置20，由此对工作台2的上行产生减速效应，减速过程中对工作台2及其上面的被测试样品产生负波冲击。工作台2被制动停止瞬间，控制第一锁紧装置3用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第一锁紧装置3使工作台2抱在导柱13上不致下滑，避免工作台2再次自由落体造成二次冲击。该种模式，可实现高撞击速度，产生很大的冲击力，产生的加速响应峰值也很大，适应于设备做高强程度冲击试验。

实施例2：

如图1和图5所示，一种高速强冲击试验机，包括工作台2、冲击台9、提升装置、机架12和顶板1，其还包括第一加速装置和第二加速装置；机架12和顶板1之间通过导柱13连接，导柱13上还连接有工作台2和冲击台9，提升装置的一端设置在顶板1上，提升装置的另一端能与工作台2连接或者分离，第一加速装置的一端设置在顶板1上，第一加速装置的另一端能与工作台2连接或者接触或者分离，第二加速装置的一端设置在机架12上，第二加速装置的另一端能与冲击台9接触或者分离。

第一加速装置提供工作台2向下的冲击力，第二加速装置提供冲击台9向上的冲击力，工作台2和冲击台9沿着导柱13相向运动。

所述提升装置为位于顶板1的第一电动葫芦21，第一电动葫芦21的圆环链末端连接有第一电磁吸盘14，第一电磁吸盘14能够吸附于工作台2上。第一电磁吸盘14通电生磁吸附于工作台2上，用于提升工作台2到预定实验高度；第一电磁吸盘14断电时脱磁用以释放工作台2。

如图5所示，第一加速装置为弹力绳5，弹力绳5的一端连接顶板1，弹力绳5的另一端绕过定滑轮6能连接在工作台2上，滑轮6位于机架12上。也可以理解为定滑轮6固定在地面上；弹力绳5用以工作时提供冲击台2向下加速驱动力，这样工作台2具有了向下的重力势能及弹性势能。工作台2上刚性连接有卡扣装置，弹力绳5为环状，弹力绳5勾在卡扣2上。弹力绳5与工作台2也可为其他可拆卸的连接方式，比如螺栓连接等现有连接方式。

第二加速装置为位于机架12底部的直线电机23，直线电机23上连接有推杆24，推杆24竖直伸出机架12顶触冲击台9的下表面。直线电机23也可以替换为电磁弹射线圈，直线电机23或电磁弹射线圈为现有设备，直线电机23或电磁弹射线圈市场上可以购买到，电磁弹射线圈为国内诸多公司都有系列产品。直线电机23或电磁弹射线圈需要的具体型号，可以根据具体试验需求选择。

如图5和图3所示，高速强冲击试验机还包括第一制动装置，第一制动装置包括阻尼器20、活塞杆25和阻尼轴19，阻尼器20设置在机架12底部，阻尼器20的活塞杆25与阻尼轴19连接，阻尼轴19上端穿过顶板1并与转动装置连接，转动装置设置在顶板1上，转动装置为能使阻尼轴19轴向往复转动90°的结构，逆止装置4设置在工作台2两端的两侧，逆止装置4与阻尼轴19连接。逆止装置4为能限制工作台2向上运动的结构。

工作台2与冲击台9碰撞后，逆止装置4能够限制工作台2向上运动，产生相应负波。

如图5、图8和图9所示，转动装置包括往复液压缸17、齿条16和圆柱齿轮15，往复液压缸17设置在顶板1上，往复液压缸17的活塞杆连接齿条16，阻尼轴19顶端穿过圆柱齿轮15的孔15-1，并可在孔15-1中沿轴向上下滑动，阻尼轴19与孔15-1通过一个较长的导向平键19-1连接，齿条16与圆柱齿轮15相啮合。

往复液压缸17往复运动能够带动齿条16往复运动，齿条16往复运动能够带动圆柱齿轮15轴向转动，圆柱齿轮15轴向转动能够带动阻尼轴19轴向转动，本发明中齿条16的运动量程为圆柱齿轮15周长的四分之一，即齿条16带动圆柱齿轮15转动能够实现阻尼轴19轴向的90°往复旋转。在试验结束后，往复液压缸17带动齿条16驱动圆柱齿轮15与阻尼轴19旋转90°，使阻尼轴19倒钩与制动销轴404分离，即可将工作台2提升，实现复位。

如图5、图3和图7所示，逆止装置4包括制动销轴404和压缩弹簧403，逆止装置4设置在工作台2两端的两侧，工作台2两端的两侧均设置有横向通孔2-1和纵向通孔2-2，横向通孔2-1和纵向通孔2-2交叉垂直设置，阻尼轴19穿过纵向通孔2-2，阻尼轴19左右两侧设置有锯齿形状倒钩19-2，前后两侧光滑，横向通孔2-1中以间隙配合方式插入带有平键401的制动销轴404，平键401抑制制动销轴404轴向转动，制动销轴404前端的斜面a与倒钩19-2的斜面b相向设置，制动销轴404的后端与压缩弹簧403的一端连接，压缩弹簧403的另一端顶触端盖402，端盖402固定在工作台2上。

斜面a迎向斜面b，工作台2向下运动时，a与静止不动的阻尼轴19斜面b产生相对滑动，阻尼轴19的倒钩斜面b压迫制动销轴404向孔内运动，并使其后方的压缩弹簧403压紧，当阻尼轴19的倒钩完全越过制动销轴404后，压缩弹簧403释放弹性势能将制动销轴404推出孔外，此时制动销轴404的斜面a将与阻尼轴19的下一个倒钩的斜面b接触，再一次被推回孔内，如此往复，直至工作台2与阻尼轴19相对静止，即尼轴19不限制工作台2向下运动；工作台2向上运动时，制动销轴404的前端能够卡入19倒钩内，即阻尼轴19能够限制工作台2向上运动。

当制动销轴404卡入阻尼轴19的锯齿形状倒钩内，此时若工作台2受到冲击台9的冲击向上运动时，工作台2带动制动销404上行，制动销404带动阻尼轴19一起上行，上行的阻尼轴19带动第一活塞杆22上行，阻尼器装置20限制第一活塞杆22上行，即产生工作台2受到冲击台9的冲击向上运动的阻尼制动。当阻尼轴19转过90°，则制动销404顶在阻尼轴19光滑面上，此时，当工作台2带动制动销404一起上行时，制动销404将从阻尼轴19光滑面滑过，阻尼器装置20的第一活塞杆22不动，此时工作台2可被第一电动葫芦21自由提起到预定高度。

如图5和图4所示，工作台2通过设置的第一锁紧装置3与导柱13连接，冲击台9通过设置的第二锁紧装置18与导柱13连接，第二锁紧装置18的一侧与冲击台9连接，第二锁紧装置18的另一侧能与压紧装置7连接或者分离；第一锁紧装置3和第二锁紧装置18内部结构相同，均包括液压缸303，活塞302，自润滑轴承301和液压端盖304，导柱13穿入液压缸303的内孔，液压缸303内孔上下两端设置有自润滑轴承301，液压缸303侧面插入两个活塞302，液压端盖304固定在液压缸303设置有活塞302的一侧，活塞302后端与液压端盖304之间形成注油型腔307，注油型腔307外壁设置有注油口303-1，注油口303-1连接蓄能器11，在活塞302上卡套大密封圈305，在液压端盖304两个凸台304-1上卡套小密封圈306。防止液压油泄露。台面完成冲击后，蓄能器11即液压系统通过注油口303-1向注油型腔307内供油，进而推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导柱13圆柱面上增大摩擦力，以至使台面稳定不动。自润滑轴承301使第一锁紧装置3和第二锁紧装置18沿导柱13上下滑动摩擦力小。

压紧装置7包括压紧液压缸7-1和杠杆7-3装置，压紧液压缸7-1上端通过液压杆7-2与杠杆7-3的一端连接，当液压杆7-2向上顶触杠杆7-3的一端时，杠杆7-3的另一端下压液压制动套18，此时，压紧装置7能够抵触冲击台9向上的力。压紧装置7，用以压紧冲击台9，防止冲击台9受碰撞后反弹。

第一锁紧装置3的作用是当工作台2受冲击台9向上冲击力后工作台2向上运动时，第一锁紧装置3能够立刻锁住工作台2不动，避免被测试样品产生二次回落冲击；第二锁紧装置18的作用是，当冲击台9向上运动与下行的工作台2对撞后立刻锁紧冲击台9，避免冲击台9与工作台2共同上行或下行。

1.普通工作模式与实施1中相同；

2.中等工作模式与实施1中相同；

3.高强工作模式

启用第一加速装置和第二加速装置。将弹力绳5绕过定滑轮6连接在工作台2上，打开压紧冲击台9的压紧装置7，使冲击台9也可以沿导柱13自由运动。启动往复液压缸17带动齿条16缩回运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19转动90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19光滑的圆柱面上，以至工作台2沿导柱13向上运动无阻碍。冲击台9沿导柱13上下运动也无阻碍。将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21将工作台2沿导柱13向上提升至预定高度，此时弹力绳5被拉长。当达到预定高度后，再次启动往复液压缸17带动齿条16伸出运动，使圆柱齿轮15带动阻尼轴19反向回转90°，此时制动销轴404顶在阻尼轴19带有锯齿形状的某个倒钩下方，如同普通工作模式所述，此时工作台2在向下加速运动时并无阻碍。本实施例中第二加速装置采用直线电机23，直线电机23的工作过程属于现有技术，直线电机23用电容器储存电能。试验开始，通过控制系统，给电磁吸盘14断电失磁释放工作台2，工作台2在自身重力势能和弹力绳5的弹力势能双重作用下沿导柱13加速向下运动。同时，通过控制系统控制电容器脉冲放电，直线电机23连续加速上行，推动冲击台9加速向上运动，与相向加速下降的工作台2迎面对撞。接触时发生剧烈碰撞。调节直线电机23动子速度，进而达到弹射冲击台9的加速效果。撞击瞬间，控制第二锁紧装置18用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第二锁紧装置18使冲击台9抱在导柱13上不能滑动，以阻止冲击台9随工作台2向上运动。撞击完成后，根据动量守恒，工作台2运动方向发生改变，即返回沿导柱13向上运动，此时，制动销轴404被弹簧403推出，立即卡在阻尼轴19倒钩上，工作台2拉动阻尼轴19一起上行，阻尼轴19又通过活塞杆22拉动阻尼器装置20，由此对工作台2的上行产生减速效应，减速过程中对工作台2及其上面的被测试样品产生负波冲击。工作台2被制动停止瞬间，控制第一锁紧装置3用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第一锁紧装置3使工作台2抱在导柱13上不致下滑，避免工作台2再次自由落体造成二次冲击。该种模式，可实现高撞击速度，产生很大的冲击力，产生的加速响应峰值也很大，适应于设备做高强程度冲击试验。

实施例3：

如图1和图6所示，一种高速强冲击试验机，包括工作台2、冲击台9、提升装置、机架12和顶板1，其还包括第一加速装置和第二加速装置；机架12和顶板1之间通过导柱13连接，导柱13上还连接有工作台2和冲击台9，提升装置的一端设置在顶板1上，提升装置的另一端能与工作台2连接或者分离，第一加速装置的一端设置在顶板1上，第一加速装置的另一端能与工作台2连接或者接触或者分离，第二加速装置的一端设置在机架12上，第二加速装置的另一端能与冲击台9接触或者分离。

第一加速装置提供工作台2向下的冲击力，第二加速装置提供冲击台9向上的冲击力，工作台2和冲击台9沿着导柱13相向运动。

提升装置，包括位于顶板1的第一电动葫芦21和第二电动葫芦25，第一电动葫芦21的圆环链末端连接有第一电磁吸盘14，第一电磁吸盘14能够吸附于工作台2上，第二电动葫芦25的圆环链末端连接有第二电磁吸盘27，第二电磁吸盘27能够吸附于冲击台9上；第一电磁吸盘14通电时生磁用以提升工作台2，断电时脱磁用以释放工作台2；第二电磁吸盘27通电时生磁用以提升冲击台9，断电时脱磁用以释放冲击台9。

第一加速装置为上压缩弹簧26，上压缩弹簧26套在导柱13上，上压缩弹簧26的一端通过螺栓固定连接在顶板1上，上压缩弹簧26的另一端悬空，上压缩弹簧26的另一端能与工作台2接触；当工作台2向上运动至压缩上压缩弹簧26时，上压缩弹簧26的另一端能与工作台2上设置的第一锁紧装置3接触；上压缩弹簧26用以提供工作台2加速向下驱动力。当工作台2向上运动时，第一锁紧装置3压缩上压缩弹簧26，上压缩弹簧26被压缩，其弹性势能施加在工作台2上，这样工作台2也具有了向下的重力势能及弹性势能。当工作台2向下运动时，上压缩弹簧26提供工作台2向下运动的反弹力，此时上压缩弹簧26的另一端悬空。

第二加速装置包括位于机架12底部的支撑液压缸31和下压缩弹簧30，支撑液压缸31的第三活塞杆31-1伸出机架12能够支撑冲击台9，支撑液压缸31用以普通和中等工作模式下支撑冲击台9。下压缩弹簧30的一端通过螺栓连接在机架12上，下压缩弹簧30的另一端能与冲击台9接触；

高速强冲击试验机还包括第二制动装置，第二制动装置的阻尼缸29设置在冲击台9下方，阻尼缸29的第二活塞杆29-1竖直穿过冲击台9上表面，第二活塞杆29-1顶端连接有一个法兰盘29-2，工作台2下方与阻尼缸29的法兰盘29-2相对应的位置安装有电磁铁28，支撑液压缸31还连接有蓄能器11。蓄能器11提供支撑液压缸31能量冲击冲击台9。当工作台2上与冲击台9上的波形发生器8碰撞后将要分离时，电磁铁28通电吸住阻尼缸29的法兰盘29-2端面，阻尼缸29通过第二活塞杆29-1限制法兰盘29-2运动，即使工作台2减速产生负波。

如图6和图4所示，工作台2通过设置的第一锁紧装置3与导柱13连接，冲击台9通过设置的第二锁紧装置18与导柱13连接，第二锁紧装置18的一侧与冲击台9连接，第二锁紧装置18的另一侧能与压紧装置7连接或者分离；第一锁紧装置3和第二锁紧装置18内部结构相同，均包括液压缸303，活塞302，自润滑轴承301和液压端盖304，导柱13穿入液压缸303的内孔，液压缸303内孔上下两端设置有自润滑轴承301，液压缸303侧面插入两个活塞302，液压端盖304固定在液压缸303设置有活塞302的一侧，活塞302后端与液压端盖304之间形成注油型腔307，注油型腔307外壁设置有注油口303-1，注油口303-1连接蓄能器11，在活塞302上卡套大密封圈305，在液压端盖304两个凸台304-1上卡套小密封圈306。防止液压油泄露。台面完成冲击后，蓄能器11即液压系统通过注油口303-1向注油型腔307内供油，进而推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导柱13圆柱面上增大摩擦力，以至使台面稳定不动。自润滑轴承301使第一锁紧装置3和第二锁紧装置18沿导柱13上下滑动摩擦力小。

压紧装置7包括压紧液压缸7-1和杠杆7-3装置，压紧液压缸7-1上端通过液压杆7-2与杠杆7-3的一端连接，当液压杆7-2向上顶触杠杆7-3的一端时，杠杆7-3的另一端下压液压制动套18，此时，压紧装置7能够抵触冲击台9向上的力。压紧装置7，用以压紧冲击台9，防止冲击台9受碰撞后反弹。

第一锁紧装置3的作用是当工作台2受冲击台9向上冲击力后工作台2向上运动时，第一锁紧装置3能够立刻锁住工作台2不动，避免被测试样品产生二次回落冲击；第二锁紧装置18的作用是，当冲击台9向上运动与下行的工作台2对撞后立刻锁紧冲击台9，避免冲击台9与工作台2共同上行或下行。

1.普通工作模式

采用自由跌落式，实验开始前，拆除下压缩弹簧30和上压缩弹簧26，将冲击台9放置在支架12上方，启动压紧装置7将冲击台9压紧在支架12上，电磁吸盘27断电。开始实验时，将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21带动工作台2沿导柱13向上提升至预定高度。第一电磁吸盘14断电脱磁释放工作台2，在重力的作用下，工作台2沿导柱13自由下落撞击在冲击台9上的波形发生器8产生正波。撞击完成后，在工作台2和冲击台9碰撞分离的瞬间，电磁铁28通电吸住阻尼缸29的法兰盘29-2端面，阻尼缸29通过第二活塞杆29-1限制法兰盘29-2运动，即使工作台2减速产生负波，限制工作台2运动，向注油口28-1内冲入液压油，储能器11供油推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导杆13圆柱面上增大摩擦力，以至使工作台2稳定不动。即第一锁紧装置3使工作台2抱闸悬停在工作后的位置。该种模式，可实现较小的速度变化量，产生的相应加速度响应峰值也较小，适用于普通设备的冲击试验。

2.中等工作模式

采用加速跌落方式，启用第一加速装置。实验开始前，拆除下压缩弹簧30，将冲击台9放置在支架12上，启动压紧装置7将冲击台9压紧在支架12上，电磁吸盘27断电。开始实验时，将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21带动工作台2沿导柱13向上提升至预定高度后，工作台2压缩上压缩弹簧26。第一电磁吸盘14断电脱磁释放工作台2，在工作台2自身的重力和上压缩弹簧26反弹力的作用下，工作台2沿导柱13自由下落撞击在冲击台9上的波形发生器8产生正波。撞击完成后，在工作台2和冲击台9碰撞分离的瞬间，电磁铁28通电吸住阻尼缸29的法兰盘29-2端面，阻尼缸29通过第二活塞杆29-1限制法兰盘29-2运动，即使工作台2减速产生负波，限制工作台2运动，向注油口28-1内冲入液压油，储能器11供油推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导杆13圆柱面上增大摩擦力，以至使工作台2稳定不动。即第一锁紧装置3使工作台2抱闸悬停在工作后的位置。该种模式，可实现中等程度的速度变化量，产生的加速响应峰值比较大，适应于设备做中等程度冲击试验。

3.高强工作模式

启用第一加速装置和第二加速装置。实验开始前，不拆除压缩弹簧26、下压缩弹簧30，松开压紧装置7，使冲击台9沿导柱13运动无阻碍。将测试样品放置于工作台2上，电磁吸盘14通电吸住工作台2，第一电动葫芦21带动工作台2沿导柱13向上提升至预定高度后，工作台2压缩上压缩弹簧26，上压缩弹簧26蓄能。同时，启动第二电动葫芦25，通过第二电磁吸盘27带动冲击台9向上运动到预定高度后，通过控制系统，先释放冲击台9，冲击台9在重力势能作用下自由跌落撞击并压缩下压缩弹簧30，冲击台9受下压缩弹簧30反弹力，冲击台9向上弹起。同时，电磁吸盘14断电释放工作台2，工作台2在上压缩弹簧26的弹性势能和自身重力势能共同作用下沿导杆13加速向下运动，相向运动的工作台2与冲击台9发生剧烈对撞，波形发生器8产生正波。撞击完成后，在工作台2和冲击台9碰撞分离的瞬间，电磁铁28通电吸住阻尼缸29的法兰盘29-2端面，阻尼缸29通过第二活塞杆29-1限制法兰盘29-2运动，即使工作台2减速产生负波，限制工作台2运动，储能器11向注油口28-1内冲入液压油，液压系统供油推动活塞302伸出，活塞302前端顶在导杆13圆柱面上增大摩擦力，以至使工作台2稳定不动。即第一锁紧装置3使工作台2抱闸悬停在工作后的位置。控制第二锁紧装置18用的液压系统启动，即储能器11向注油口303-1内充入液压油，推动活塞302圆弧面的前端顶在导柱13圆柱面上，产生足够大的摩擦力，第二锁紧装置18使冲击台9抱在导柱13上不能滑动，以阻止冲击台9随工作台2向上运动。该种模式，适用于特殊设备的高强冲击试验要求，并且由于撞击不依托于地面，因此，伴随撞击后产生的振动不会对周围环境产生影响。且采用下压缩弹簧30的蓄能模式，简化了本发明的结构及成本。

实施例1-3中高强工作模式中根据动量守恒公式：

m1v1+m2v2＝m1v′1+m2v′2

得出，通过调节第一加速装置和第二加速装置改变碰撞前速度，可实现碰撞后工作台2具备更高的加速度响应峰值。

在实际冲击试验过程中，正波脉宽和加速度峰值取决于波形发生器8材料(橡胶)、结构参数以及碰撞前的速度大小；负波的脉宽和加速度峰值与负阻尼装置4阻尼力相关。通过合理设计波形发生器8材料、结构、厚度，碰撞前的速度以及负阻尼装置4的阻尼力，在满足冲击强度的前提下，可获得所需要的理想正负波形。该种模式，适用于特殊设备的高强冲击试验要求，并且由于撞击不依托于地面，因此，伴随撞击后产生的振动不会对周围环境产生影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。