专利名称：冲击能标定试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用直接传导到检测器的方法测量固体中的振动，采用应力波法微机系统测试整机主性能参数时，进行冲击能量标定的试验装置。
用“应力波法”测试凿岩机性能，最先被世界著名矿业公司——瑞典阿特拉斯公司(Atlas copco)建于斯德哥尔摩的凿岩试验中心(Atlas copco MCT AB)所应用，该公司的试验研究水平基本上代表了该行业目前的国际水平(摘自出国考察报告煤科院北京建井研究所 王维华 郭孝先 成福康 张子良等)。但其冲击能标定采用的是机械限位碰撞脱勾释放落锤，此机构必然存在限位調节不便，提升撞碰噪声以及落锤振动或微摆动尚未消除就立即释放落锤的缺点，影响测试精度的提高。
我国少数单位也曾进行了“落锤自动化”的试验研究。类似于瑞典阿特拉斯公司机械碰撞释放落锤的装置已获得成功，但存在的问题基本类同，个别单位试验过“电动落锤”。但因电磁干扰无法解决而未成功。目前国内多仍用人工手持落锤进行标定，由操作者将落锤举至两米高的标定位置，按自由落体要求手持释放。连打五次至二十五次，此方法不仅劳动强度大、测试速度慢，而且因手持放锤的瞬间不易掌握，打击点又不稳定，重复精度低。
本实用新型的目的在于针对以往该技术存在的问题，提供一种先进易行，便于在距模拟工况实验室远距离的中心微机室进行控制操作，自动化程度高，标定速度快，重复精度高，减少劳动强度及抗电磁干扰的试验装置。
本实用新型冲击能标定试验装置，是通过以下具体措施来实现的1、标定高度限位所采用的光电跟踪装置，是在5.5米高的落锤标定机架36上，按确定的高度值与导向机构相对应，上下分别设置两组光电跟踪器41、42，自动跟踪上升或下降运动中安装在电动机械爪34上的光电靶3，光电跟踪器41、42，的信号输出线与控制电路中延时继电器接口输入端相连接，将光信号转变为电信号，驱动升降动作开关，来完成高度的自动限位。
2、电动机械爪34其电动力部份采用环状电磁铁配以与悬铁接近处局部强磁场的异形电磁感应线圈10组成；异形电磁感应线圈10是在靠近悬铁的上端采用多股多匝漆包线紧密叠绕，形成大外径台阶的环状线圈来提高对悬铁的吸合力；其内孔套固在线圈内骨架6小外径上，大径端面与线圈内骨架6的外园台阶面贴平粘牢，线圈外骨架8套于小径线圈外并粘牢，线圈小径处匝数较少，用以减轻对下部的电磁干扰，线圈内骨架6为台阶状园环，大径端在上与悬铁对应，并通过螺钉17与盖16相连接，传动芯轴12同轴线安装在其内孔中，下端与爪体9相联。
3、环状电磁铁由线圈内骨架6、线圈外骨架8、悬铁内环7和悬铁外环5组成，其材料采用磁通量在每奥斯特二万高斯以上的高磁饱和软磁金属，目的在于减少通电后的磁滞现象，增大电磁能量转换率，使机构在低电压下动作灵敏、可靠。
4、传动芯轴12由非导磁材料制成，防止了磁场下传外漏，并使机构动作可靠；上端为园錐体，用于把传动芯轴的轴向运动转化为对卡爪29上支臂的径向运动，中部有台阶，悬铁外环5通过螺钉固定其上，其上部为导向园柱管，心部沿轴向有导向线孔，穿入垂直导向钢丝进行运动导向。
5、爪体9与异形电磁感应线圈10同轴线上下叠装，通过螺钉与线圈内骨架6相连，其内沿径向对称设置卡爪29，卡爪为一杠杆，上支臂装有微型滚轮27与传动芯轴12下端园錐面接触，下支臂为内钩状，上支力臂小于下支力臂。
通电时，吸合悬铁带动传动芯轴12下行，錐面推动卡爪29上臂沿径向小行程外移，则下臂大行程向心抱合，卡入钎杆落锤32的园槽内，实现“抓锤动作”，提升到位后，光电控制使落锤停止运动，电路自动翻转为延时状态，经延时器延时，待落锤微摆动消除后自动断电，线圈磁场消失，复位弹簧11推动悬铁及传动芯轴上行，卡爪29由沿径向安装的双塔形压缩弹簧25推动其上分支臂，打开卡爪完成“放锤动作”。
6、固定在传动芯轴12上的悬铁为组合浮动式悬铁，由悬铁内环7和外环5组成，悬铁内环套于悬铁外环中，有台阶相互配合与限制，内环台阶上下留有一定间隙，可在此范围内上下浮动，用于自动消除传动芯轴与悬铁外环向下吸合运动中的微倾斜使其吸合牢固。
7、钎杆落锤32上端为园柱体，可与爪体9下端内孔相配，其上有环槽，用于卡爪29的抓持，钎杆落锤32为配重可調换机构，配重体31是多种重量规格的园环，由錐端紧固螺钉30固定其上。
8、针对电磁感应对应力波测试系统的干扰，全电路采用了精密稳压和经多级滤波后，波纹系数很小，18伏－36伏的低压直流电源，降低了电源的磁场对外幅射能量，为使落锤定标时将电磁干扰控制在最小限度，采用了“断电放锤”，当落锤与设置在机架36下面的模拟吸能装置38撞击时，其应力传感器39测得的标准势能电信号已不受电动机械爪动力电源及其它相关外电场的电磁干扰。
9、在电动机械爪34的外部，整体安装非导磁材料的金属屏蔽罩4进行抗电磁干扰屏蔽，屏蔽罩4采用非磁性金属材料制成，并将屏蔽罩4作为电磁感应线圈10的电源负极安装负电极夹23，与整个自动控制电路的屏蔽装置相连接地。
冲击能标定与以往技术相比有如下优点1、冲击能标定试验装置的使用，由于标定重复精度的提高，从而使得应力波法微机测试系统的测试精度有了明显的提高。按国际标准ISO2787－1984中的规定，测试系统闭合精度应为≤±10％，而本系统大量实测为≤±1％。
2、标定采样点多，按上述国际标准规定“至少有10个点”，而本装置的采样点≥200个点，标定速度快，完成一次应力波采集仅需3.95毫秒的时间。
3、自动化程度高，减少了测试现场的工作人数，并大大降低了操作者的劳动强度。
4、结构紧凑、体积小，电动机械爪的抓持、释放动作灵活准确，特别是延时断电放锤，使释放瞬间落锤平稳、自由落体运动标准，避免了人为操作误差，提高了标定重复精度，延时調整范围大，
可从几秒至120秒，任意調节，操作方便。
5、结构合理、实用、可靠、电磁场外漏少、抗电磁干扰。
6、标定高度采用光电限位，不仅提高了自动化程度，而且克服了以往装置限位調节不便，存在碰撞噪声等缺点。
冲击能标定试验装置，使原有的冲击能标定技术有了进一步地发展提高，本实用新型可以取代已有装置，在凿岩机行业和冲击类行业中具有较大推广前景。
图1为冲击能标定试验装置 结构图图2为冲击能标定试验装置 系统图其中1－光靶固定螺钉2－连接板3－光电靶4－屏蔽罩5－悬铁外环6－线圈内骨架7－悬铁内环8－线圈外骨架9－爪体10－异形电磁感应线圈11－芯轴复位弹簧12－传动芯轴13－起吊滑轮14－滑轮轴15－滑轮架16－盖17－螺钉18－螺钉19－悬铁隔环20－屏蔽线21－正电极夹22－绝缘垫23－负电极夹24－弹簧堵头
25－双塔形弹簧26－卡爪转轴27－微型滚轮28－滚轮轴29－卡爪30－錐端紧固螺钉31－可换配重环32－钎杆落锤33－导向提升机构34－电动机械爪35－落锤36－标定机架37－内燃凿岩机38－模拟吸能装置39－应力传感器40－地下潜井41－上光电跟踪器42－下光电跟踪器43－自控电柜44－导向线孔实施例本实用新型冲击能标定试验装置是按图1所示的结构进行实施的该装置的电动机械爪采用园柱形，最大外径为φ110毫米，沿轴心线加工有φ4毫米通孔贯穿于传动芯轴12和钎杆落锤32，作为导向线孔44上段由盖16上安装一对起吊滑轮13进行起吊提升，用螺钉17将盖与线圈内骨架6相连。中段为机械爪的电动力部份，异形电磁感应线圈10浸固后粘牢在其内。外骨架上，传动芯轴12通过连接板2与浮动式悬铁连接，安装于线圈内骨架6之内孔中，并靠复位弹簧11施加回程推力，浮动悬铁内环7与外环5安装时的轴向间隙为1－2毫米。下段爪体9由螺钉同轴线固定在线圈内骨架6上，其内沿径向铣4毫米宽的槽，作为卡爪29的安装活动空间，卡爪在传动芯轴12下行时实现对钎杆落锤32的抓持；传动芯轴12上行时，卡爪在双塔形压缩弹簧的推动下开爪放锤。
此机构被安装使用于图2所示的冲击能落锤标定系统中，在测试凿岩机冲击能主参数前，首先必须用冲击能标定试验装置，对整个微机测试系统进行“冲击能定标”，才能“对比”测出凿岩机冲击能的准确值。
标定时，先由导向提升机构33带动电动机械爪34抓持钎杆落锤35，经上下光电跟踪器41、42，按指定标高限位，将电信号输至自控电柜43，依其程序自动进行抓持、提升、标定高度停留、延时断电释放落锤，下降至下方光电跟踪器42限位后，再次抓持钎杆落锤35，连续进行下一次标定。
钎杆落锤32在指定高度释放后，按自由落体下落撞击模拟吸能装置38，经应力传感器39把获得的冲击微应变转化为电信号输给微机电测系统，进行A／D转换，将模拟量转换为数字量，完成能量值的计算和数据存储，作为该次测试的标定值。
权利要求1.应用直接传导到检测器的方法测量固体中的振动，进行冲击能量标定用试验装置，由标定高度限位机构，抓持机构26，钎杆落锤32，控制电路、导向提升机构33组成，其特征在于①标定高度限位采用在标定机架36上方和下方分别设置垂直于导向线的自动光电跟踪器41、42，由安装在电动机械爪34上的环状光靶3反射形成电信号。光电跟踪器41、42的信号输出线与控制柜43中的延时继电器接口输入端相连；②电动力部份采用环状电磁铁配以与悬铁接近处局部强磁场的异形电磁感应线圈10，通过传动芯轴12与构成抓持机构的爪体9同轴上下叠装组成电动机械爪；爪体9内对称于轴线设置卡爪29，卡爪为一杠杆，其上臂支点与传动芯轴12下端錐面接触，在上臂分支沿爪体9径向设双塔形压缩弹簧25施加回程推力；③控制电路采用18-36伏全线路低压直流电源与异形电磁感应线圈10相连；采用非导磁材料的金属屏蔽罩4，将电动机械爪整体蒙盖，其上设电极作为异形电磁感应线圈10的电源负极引出端，并与整个自动控制电路的屏蔽装置相连接地。
2.依据权利要求1所述的试验装置，其特征在于电动力部份采用环状电磁铁由线圈内骨架6，线圈外骨架8，悬铁内环5和悬铁外环7组成，其材料为磁通量在每奥斯特二万高斯以上的高磁饱和软磁金属。
3.依据权利要求1所述的试验装置，其特征在于传动芯轴12同轴线安装在线圈内骨架6中，传动芯轴12由非导磁材料制成，其下端为园錐体，錐面与卡爪29上臂微型滚轮27接触。传动芯轴12中部有台阶，用于固定悬铁，上部为导向园柱管，心部沿轴向设导向线孔44。
4.依据权利要求1所述的试验装置，其特征在于所用局部强磁场的异形电磁感应线圈10是在靠近悬铁端多股、多匝紧密叠绕，形成上端外径大，下端外径小的台阶线圈，小径端由线圈外骨架8套于其上，并作为线圈电源的引入电极。
5.依据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于悬铁采用浮动式与传动芯轴12相联。所用浮动悬铁由内环5和外环7组成，悬铁外环7固定在传动芯轴12中部台阶上，内环套于外环中，通过内设台阶相互衔接，内环沿轴向有一定间隙，在外环限定范围内上下浮动。
专利摘要应用直接传导到检测器的方法测量固体中的振动，主要用于应力波法测试凿岩机的主性能参数时，冲击能量标定试验装置。由光电跟踪高度限位，抗干扰电动机械爪，配重可调落锤、低压自控电柜以及导向提升机构组成。该试验装置解决了以往凿岩机及其它冲击类机具模拟工况试验中，利用重力势能标定冲击能装置自动化程度低、测试速度慢、劳动强度大、工作可靠性差，并且存在有多种干扰的问题。
文档编号G01H11/00GK2067403SQ9020761
公开日1990年12月12日 申请日期1990年5月24日 优先权日1990年5月24日
发明者蒋家鸿, 莫普, 游葵 申请人:蒋家鸿, 莫普, 游葵