一种用于施加冲击力的锤击设备的制作方法

本实用新型属于测量领域，具体涉及一种建筑工程中一种能手动和自动施加冲击或振动的装置。

背景技术：

装配式建筑结构作为一种新兴的绿色环保节能型建筑方式，其优点众多，得到了国内外相关人员的广泛关注，代表了建筑业技术进步的方向。预制构件现场连接的质量控制对于保证装配式建筑能够安全正常使用至关重要。目前来说，比较行之有效的方法是钢筋套筒连接灌浆密实度直接冲击振动检测方法试验(cn209460091u)。

目前来说，是使用测力锤，在构件的端部施加冲击力，由于构件施加了一定的预压力，所以在钢筋受冲击产生振动后，钢筋振动可传递到构件上，借助于构件上安装的传感器上，可采集到来自钢筋水平振动的振动信息。对采集到的振动信号进行时域信号和频域信号的分析，可以分析得到钢筋套筒连接的灌浆密实程度。

但是，由于控制的人往往都不一样，每个人对测力锤的力度都不一样，这样的结果就造成了所施加的冲击力不是一个固定值，导致其得出的数据结果都不一样，这对于推广来说是极大的限制。同时由于此类检测往往是批量进行的，每一个钢筋套筒结构的检测有需要施加多次冲击力，因此完全手动的进行冲击也造成了工作量过大的问题。

技术实现要素：

本实用新型正是基于这一背景，提出了一种用于施加冲击力的锤击设备，其目的在于解决现有技术中存在的缺陷，从而对冲击力或者是振动的定量控制，为钢筋套筒连接灌浆密实度直接冲击振动检测方法试验提供一个更加小的误差以及更加精准的方法。

本实用新型具体采用的技术方案如下：

一种用于施加冲击力的锤击设备，其包括连杆、弹性组件、质量块和固定装置；所述固定装置中开有底部开口的装配孔，所述固定装置的装配孔用于与待锤击构件构成螺纹配合；弹性组件和质量块置于所述装配孔中，所述连杆从固定装置的顶部伸入装配孔中并与质量块连接固定，质量块在被连杆朝固定装置顶部拉动过程中对弹性组件进行压缩，在连杆不受外力约束时利用弹性组件的压缩弹力推动质量块对待锤击构件顶部施加沿待锤击构件轴向的冲击力。

在上述方案基础上，本实用新型还可以进一步提供以下优选方式。本实用新型中各个优选方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

作为优选，所述的待锤击构件为刚性的传力棒，传力棒的顶部外攻螺纹，所述固定装置的装配孔嵌套安装于传力棒顶部的螺纹段上。

作为优选，所述的固定装置为固定架，其顶部开有一个孔径大于连杆的通孔，连杆从固定装置的顶部通孔伸入装配孔中并与质量块连接固定。

作为优选，所述的弹性组件为弹簧，其位于质量块与装配孔顶部之间，且弹性组件同轴套于连杆外部；所述连杆与质量块通过铰座可拆卸式相连。

作为优选，所述的锤击设备中还包括自动拉伸装置，所述自动拉伸装置中具有位移输出端，位移输出端用于推动连杆，并在对弹性组件定量压缩后释放连杆。

进一步的，所述的自动拉伸装置包括马达、凸轮和垫块，垫块置于所述固定装置顶部，马达安装于垫块上，马达的输出轴上安装凸轮；连杆的顶部具有一个弯折部，凸轮的旋转路径经过该弯折部，使得凸轮转动过程中能向上推动连杆同时使弹性组件压缩蓄能；当凸轮转动至一定角度时，凸轮脱离连杆的弯折部，利用弹性组件的压缩弹力推动质量块锤击传力棒顶部。

进一步的，所述连杆为t型杆件，其顶部的水平部伸出固定装置并作为所述的弯折部与凸轮间歇式配合传动。

作为优选，所述的装配孔中，下部内攻螺纹，上部为光孔。

进一步的，所述的质量块的侧壁沿周向安装有活塞环，质量块与装配孔中的光孔部分形成活塞结构，限制质量块的移动方向仅能够沿装配孔的轴向。

作为优选，所述的锤击设备中还包括自动振动装置，所述的自动振动装置包括马达、偏心轮和垫块，垫块置于所述固定装置顶部，马达安装于垫块上，马达的输出轴上安装偏心轮，连杆的顶部与偏心轮相连，偏心轮转动过程中能带动连杆周期性轴向伸缩，使质量块在不接触传力棒顶部的状态下来回振动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型通过手动/自动冲击锤代替测力锤，实现对构件固定能量输出的冲击力，使误差降低以及增加测量结果的精度；

2.本实用新型还可以通过增设机械振动器，对构件施加相同振动幅度、可变振动频率的简谐振动，可找出构件的固有频率；

3.本实用新型的锤击设备中在固定装置内腔里含有内攻螺纹，可以轻易的安装在外攻螺纹的构件上，且可以在使用完毕后进行拆卸，重复利用。

附图说明

图1为实施例1中的手动冲击锤的结构示意图；

图2为实施例1中的手动冲击锤的立体图；

图3为实施例2中的自动冲击锤的结构示意图；

图4为实施例2中的自动冲击锤的立体图；

图5为实施例3中的机械振动器的结构示意图；

图6为实施例3中的机械振动器的立体图；

图7为实施例1中手动冲击锤安装到传力棒上的装配图；

图8为实施例2中自动冲击锤安装到传力棒上的装配图；

图9为实施例3中机械振动器安装到传力棒上的装配图；

图中：固定架1、螺纹2、质量块3、铰座4、活塞环5、连杆6、马达7、垫块8、弹簧9、凸轮10、偏心轮11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述和说明。以下给出本实用新型的一部分较佳实施例，以便于本领域技术人员更好地理解本实用新型。

本实用新型所针对的应用场景是钢筋套筒连接结构。常见的钢筋套筒连接结构中，一般是在两条钢筋之间通过连接套筒进行连接，而套筒内部进行混凝土灌浆加固。由于套筒连接结构注浆之后，套筒内有可能存在注浆密实度不足的问题，从而使抗拉承载力比设计值偏低，影响套筒连接结构的安全正常使用，因此需要提供一种检测装置对钢筋套筒连接结构内的灌浆体密实度进行定量检测，消除工程施工隐患。灌浆体密实度不足的表现形式为：灌浆量不足或者漏浆导致部分钢筋裸露，或者灌浆过程中出现空腔造成钢筋外的灌浆体固化后出现空洞。

在现有技术中，申请人设计了一种锤击预压式测试套筒连接结构注浆密实度的装置及方法，其具体方案参见cn201811592823.2的中国发明专利。该装置虽然能够实现一定程度的检测工作，但是在实际工程中，通常需要批量检测许多钢筋套筒连接结构内的灌浆体密实度，而且单次测量时也需要不断施加数次冲击力才能获得相应的检测数据。而该专利中时通过冲击锤手动施加冲击力的，这导致整个检测工序耗时较长，而且无法保证每次施加的冲击力大小相同。因此，本实用新型中，设计了一种更适用于工程上批量检测的用于施加冲击力的锤击设备，下面详细描述其结构。

本实用新型中提供的用于施加冲击力的锤击设备，其基本部件包括连杆、弹簧、质量块和固定架。固定架中开有底部开口的装配孔，固定架的装配孔用于与待锤击构件构成螺纹配合。在本实用新型的应用场景中，待锤击构件一般为刚性的传力棒，传力棒的顶部外攻螺纹，固定架的装配孔嵌套安装于传力棒顶部的螺纹段上。弹簧和质量块均置于装配孔中，连杆从固定架的顶部伸入装配孔中并与质量块连接固定。弹簧位于质量块与装配孔顶部之间，且弹簧同轴套于连杆外部。质量块在被连杆朝固定架顶部拉动过程中对弹簧进行压缩，在连杆不受外力约束时利用弹簧的压缩弹力(即弹簧压缩后再释放产生的回复力)推动质量块对待锤击构件顶部施加沿待锤击构件轴向的冲击力。因此该锤击设备使用时，仅需要拉动连杆即可施加冲击力，而且由于冲击力大小取决于弹簧的弹力大小，而弹簧的弹力大小取决于连杆的拉动距离，因此仅需保证拉动距离相等就可以保证每次施加的冲击力大小相同。由此大大提高了检测的准确性。

需要注意的是，本实用新型中的冲击力可以是单次的瞬时锤击力，也可以是由振动形成的周期性冲击力。但由于检测原理的需要，冲击力的方向始终是沿传力棒轴向的。

下面通过不同的实施例来展示本实用新型的锤击设备的具体实现形式。

实施例1

如图1和2所示，为一种手动控制的锤击设备，其基本部件包括连杆6、弹簧9、质量块3和固定架1。固定架1中开有底部开口的装配孔。装配孔的下部内攻螺纹2，刚性的传力棒顶部外攻螺纹，传力棒可以拧入装配孔中，两者构成螺纹配合。使用时，固定架1就可以通过装配孔嵌套安装于传力棒顶部的螺纹段上。弹簧9和质量块3均置于装配孔中。固定架1的顶部开有一个孔径大于连杆6的通孔，连杆6从固定架1的顶部通孔伸入装配孔中并与质量块3连接固定。为了便于更换不同的质量块3，连杆6与质量块3之间可以通过铰座4可拆卸式连接。弹簧9位于质量块3与装配孔顶部之间，且弹簧9同轴套于连杆6外部。质量块3在被连杆6朝固定架1顶部拉动过程中对弹簧9进行压缩。在连杆6不受外力约束时，就可以利用弹簧9的压缩弹力推动质量块3朝传力棒顶部快速弹出，进而对传力棒顶部施加沿待锤击构件轴向的冲击力。此时该锤击设备为手动冲击锤，使用时仅需保证拉动距离相等就可以保证每次施加的冲击力大小相同，由此大大提高了检测的准确性。

另外，由于冲击力必须是沿着传力棒轴线方向的，因此本实施例中还可以进一步在质量块3的侧壁沿周向安装有活塞环5。装配孔中上部不设置内螺纹2，而是保持光孔，由此质量块3与装配孔中的光孔部分可以形成活塞结构，以此来限制质量块3的移动方向仅能够沿装配孔的轴向，锤击力也可以沿着传力棒轴向施加。

弹簧9通过质量块3产生的冲击力可以换算为f＝kx，即f为力，k为刚度，x为压缩距离。根据试验对冲击力不同的要求，改变不同刚度k的弹簧9；通过更换质量块3、改变弹簧9的拉伸或是压缩距离x，调整不同位移的弹簧9，使得对质量块3施加不同的冲击力。质量块3可以使用铁质的，也可以根据不同的试验条件，选择如尼龙等其他材质的质量块3。

上述手动冲击锤的使用方法步骤如下：

步骤1、把手动冲击锤装配于传力棒顶部，传力棒拧入装配孔的深度应当保持在合适的位置，使得质量块3能够向其顶部施加锤击力，装配完毕的状态如图7所示。传力棒的安装方式可参见cn201811592823.2的中国发明专利，不再赘述。

步骤2、使用人工的方式，拨动连杆6朝固定架1顶部拉动一定距离，对弹簧9进行压缩然后释放连杆6，利用弹簧9的压缩弹力推动质量块3对传力棒顶部施加沿传力棒轴向的冲击力，记录检测数据。

步骤3、根据检测次数的要求，重复步骤1至2，直到满足用户对构件施加的冲击力次数，记录得到满足要求的信号数据。

当检测完毕后，把手动冲击锤拆卸成零配件并进行整理清洁，以便下次使用。

实施例2

上述手动冲击锤中的连杆6需要依靠操作人员手动拉动，其拉动距离会决定冲击力的大小。本实施例中为了便于控制，在该手动冲击锤基础上进一步设置了自动拉伸装置，进而构成自动冲击锤。自动拉伸装置中应当具有位移输出端，位移输出端用于推动连杆6，但连杆6并不是一直被位移输出端推动的，应当在弹簧9定量压缩后使位移输出端与连杆6脱离，释放连杆6使其能够释放弹簧9的弹力，进而推动质量块3形成锤击力。

如图3和4所示，为本实施例中的自动冲击锤结构示意图，其自动拉伸装置包括马达7、凸轮10和垫块8，垫块8置于固定架1顶部，马达7安装于垫块8上，马达7的输出轴上安装凸轮10。垫块8的作用是使马达7的输出轴具有一定的高度，避免凸轮10撞到固定架1的顶面。连杆6的顶部具有一个弯折部，凸轮10的旋转路径应当经过该弯折部，使得凸轮10转动过程中能向上推动连杆6同时使弹簧9压缩蓄能。本实施例中，连杆6为t型杆件，其顶部的水平部伸出固定架1并作为弯折部与凸轮10间歇式配合传动。由于两者之间并非完全固定连接的，因此当凸轮10转动至一定角度时，凸轮10就会脱离连杆6的弯折部，连杆6不再受凸轮10的外力作用，仅受到弹簧9的弹力，进而利用弹簧9的压缩弹力推动质量块3锤击传力棒顶部。

在实施例的手动冲击锤基础上，安装马达7和凸轮10，就形成了本实施例的自动冲击锤。

上述自动冲击锤的的使用方法步骤如下：

步骤1、把自动冲击锤装置，顺着构件的螺纹往里推进，直到合适的位置，如图8所示。

步骤1、把自动冲击锤装配于传力棒顶部，传力棒拧入装配孔的深度应当保持在合适的位置，使得质量块3能够向其顶部施加锤击力。传力棒的安装方式可参见cn201811592823.2的中国发明专利，不再赘述。

步骤2、启动马达7，使马达7上的凸轮10拨动连杆6朝固定架1顶部拉动，对弹簧9进行压缩。当凸轮10旋转到一定的角度时，与连杆6脱开，利用弹簧9压缩产生的弹力推动质量块3对构件顶部施加沿构件轴向的冲击力。凸轮10不断的旋转，使质量块3在一定的频率对构件施加冲击力，记录检测数据。

步骤3、根据检测次数的要求，重复步骤1至2，直到满足用户对构件施加的冲击力次数，记录得到满足要求的信号数据。

当检测完毕后，对手动冲击锤进行拆卸和整理，以便下次使用。

实施例3

在实施例1和2中，其施加的冲击力均是质量块3直接作用在传力棒上的锤击力，但在实际检测时，也可以向传力棒施加轴向的激振力。因此，本实施例中基于实施例1的手动冲击锤，进一步设计了一种能自动施加振动的机械振动器。

如图5和6所示，为本实用新型的一个机械振动器装置结构示意图，其与实施例1的手动冲击锤相比，区别在于增加了自动振动装置。该自动振动装置包括马达7、偏心轮11和垫块8，垫块8置于固定架1顶部，马达7安装于垫块8上，马达7的输出轴上安装偏心轮11，连杆6的顶部与偏心轮11相连。垫块8的作用是使马达7的输出轴具有一定的高度，避免偏心轮11撞到固定架1的顶面。连杆6应当铰接在偏心轮11的非转动中心位置，由此偏心轮11转动过程中能带动连杆6周期性轴向伸缩，使质量块3在不接触传力棒顶部的状态下来回振动。由于质量块3本身具有重量，因此即使质量块3没有撞击传力棒顶部，其依然能够借助其惯性，通过弹簧9对固定架1施加不同方向的力。而固定架1又是与传力棒固定的，因此会进一步对传力棒施加方向周期性变化的作用力，形成沿传力棒轴向的振动，构成了机械振动器。质量块3被连杆6朝固定架1顶部和底部来回拉动过程中，实际上形成一个往复的简谐振动。通过调整电机的转速，使质量块3呈现不同振动的频率。通过改变机械振动器的振动频率，并对传力棒施加振动，可以找出传力棒的固有频率，由于传力棒是支顶在钢筋上的，钢筋周围的注浆密实度会直接影响其固有频率。因此通过固有频率就可以反应套筒内的注浆密实度。

在该装置中，通过改变偏心轮11的直径或者改变质量块3的大小，均可以改变振动幅度。

上述机械振动器可以对传力棒施加固定振动幅度和可变振动频率的简谐振动，其使用方法步骤如下：

步骤1、把机械振动器的固定架1装配于传力棒顶部，传力棒拧入装配孔的深度应当保持在合适的位置，使得质量块3振动过程中不会撞击传力棒顶部，装配完毕的状态如图9所示。传力棒的安装方式可参见cn201811592823.2的中国发明专利，不再赘述。

步骤2、启动马达7，使机械振动器15装置对传力棒进行简谐振动。

步骤3、调整马达7转速，使机械振动器15改变简谐振动的频率。

步骤4、不断重复上述步骤调整频率，直到找到传力棒的固有频率，记录该数据后停止试验。固有频率可以反映注浆套筒内部的灌浆密实度。

检测完毕后，可以把机械振动器从传力棒上拧出，并拆卸成零配件并进行整理清洁，以便下次使用。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。