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沖擊臺原理

發布時間:2014-09-18 16:40????? 瀏覽次數:

 沖擊臺原理

整機結構如圖2-5所示,由塔架、沖擊臺面、等壓緩沖器、升降機構、遙控裝置和自動釋放機構等部分組成。當帶試件的沖擊臺面(負荷)升到一定高度H,突然釋放后沿軌道垂直下落并與底部緩沖器的活塞相碰,由于膠墊和緩沖器的制動,負荷速度急劇減小,在壓縮行程產生方向朝上的沖擊加速度。
 沖擊臺原理 
圖2-5下落式沖擊臺原理圖
1.刻度尺      2.緩沖器     3.沖擊臺面
4.自動釋放機構5.活塞配重   6.減震膠墊
7.塔架         8.升降機構   9遙控裝置
 
實際上負荷下落的整個過程分為下落與沖擊兩個過程:
1. 下落過程:負荷沿軌道垂直下落時,實際上受到空氣和軌道的摩擦阻力,因為速度不大,阻力與速度成比例。適當調正沖擊臺面與導軌的接觸方式,減小摩擦,阻力可以忽略不計。
2. 沖擊過程:在此過程按時間先后大體分為碰撞和緩沖兩個階
段,但這兩個階段不能絕然分開互相重疊。
(1) 碰撞階段:負荷下落到底部以速度與緩沖器活塞相碰撞,根據碰撞理論碰撞后負荷的速度減小為:
                          速度減小為                     (2-17)
式中e一減振墊的彈性恢復系數(0<e<1);m一活塞與配重的質量;M一負荷質量。
由于在時間間隔△t內負荷速度發生了變化,即
                       了變化,即                  (2-18)
因此產生近似半正弦脈沖加速度,其峰值為:
                 峰值(半正弦波)                (2-19)
因為沖擊臺面的沖頭是一定壁厚的管子,見圖2-6,相當于減振彈簧,故能減小沖擊強度。若沖擊加速度峰值為的半正弦波,根據等效原理,圖2-7可以求出作用在試件上的加速度峰值為:
                       見圖2-6,相當              (2-20)
因此加速度隔振系數為:
                    (振系數為          (2-21)
式中振系數為
     為脈沖加速度持續時間
     為等效系統的固有圓頻率
     為沖頭彈簧剛度(其質量忽略)
     M為負載質量
 
  
圖2-6沖擊臺面示意圖
1.沖頭     2.管子   3.臺面
                           4.掛架     5.指針
 
  
圖2-7碰撞過程原理圖
 
根據碰撞理論,可求出碰撞后負載能量損失為:
                                      (2-22)
(2) 緩沖階段:碰撞開始后,同時進入緩沖階段,因緩沖器阻力制動負荷速度減為零,此時負荷與活塞系統的運動微分方程近似為:
                                     (2-23)
式中 為負載與活塞系統的質量和;
     C為阻尼系統;K為空氣彈簧剛度系數,
     G(t)為外力(包括重力),
      ;
      為活動系統固有圓頻率,
      。
解此方程可得位移(x-t)的關系式,即負載與活塞系統進行偏離起始位置的衰減振動。(x-t)、(a-t)實測曲線如圖2-7所示。
在緩沖階段,緩沖器對負荷的平均阻力可按下式估算:
                                                  (2-24)
 
  
圖2-8活塞位移曲線與負載加速度曲線
 
  
圖2-9沖擊過程分解圖
 
(3) 綜合分析:在碰撞階段產生窄脈沖加速度a(圖2-9曲線1);在緩沖階段產生寬脈沖加速度歡:(圖2-9曲線2),整個過程的加速度為a:
與勺矢量合成(圖2-9曲線3),沖擊加速度波形取決兩階段器速度的波形及其疊加的結果。

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