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专利名称：一种冲击试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及试验设备，特别是涉及一种用于检测钻机吊杆冲击加速度和冲击力的
试验装置。
背景技术：
目前旋挖钻机提钻下钻过程中常因钻杆的卡滞，钻杆突发性的掉落给旋挖钻机关键部件如马达、减速机、甚至动力头等造成巨大冲击开裂破坏，给企业造成了难以挽回的经济损失。测试冲击力值，验算部件冲击安全性，对部件选型和设计具有重要指导意义。测试冲击力一般有现场在线测试和试验台复现测试。在线测试具有较大的弊端，如卡杆发生在钻杆的管与其相邻内节管之间，卡滞位置高度和脱落节杆的重量不易测量；卡杆具有偶发性，难以实时测量钻机高度大、工况恶劣，传感器和数据线布置无合适的位置针对现有现场测试测量困难，测量结果不准确的问题，这是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种冲击试验装置，以解决现有现场测试测量困难，测量结果不准确的问题。本发明提供了一种冲击试验装置，包括势能机构，用于为冲击试验提供势能；模拟机构，与所述势能机构连接，用于测量模拟不同势能下所受的冲击，该模拟机构上设置有测量机构；释放机构，与所述势能机构连接，该释放机构上设置有冲击件，用于释放所述冲击件冲击模拟机构。进一步地，所述势能机构包括滑轮架和用于为所述模拟机构和释放机构提供势能的势能单元；所述滑轮架上设置有第一拉绳滑轮机构，所述第一拉绳滑轮机构上设置有连接所述模拟机构的第一拉绳；所述滑轮架上设置有第二拉绳滑轮机构，所述第二拉绳滑轮机构上设置有连接所述释放机构的第二拉绳。进一步地，所述第一拉绳滑轮机构为第一钢丝绳滑轮机构，所述第一拉绳为第一钢丝绳；所述势能单元包括支撑所述滑轮架的势能支撑架；和/或，所述势能单元包括试验深井。进一步地，所述测量机构为压力传感器；所述模拟机构包括
与所述第一钢丝绳连接的托板；安装在所述托板上并活动套设在所述第一钢丝绳上的测量机构；安装在所述压力传感器上并活动套设在所述第一钢丝绳上的托盘；安装在所述托盘上并活动套设在所述第一钢丝绳上的弹簧组件。进一步地,所述释放机构包括与所述第二拉绳连接的自动脱钩器；与所述自动脱钩器连接的冲击件；其中，所述冲击件为砝码或重锤；所述冲击件活动套设在所述第一钢丝绳上并置于所述弹簧组件上方。进一步地，所述砝码底部设置有与所述弹簧组件相对应的冲击槽位；所述弹簧组件包括弹簧座和弹簧；其中，所述弹簧座设置在所述托盘上并活动套设在所述第一钢丝绳上；所述弹簧设置在所述弹簧座上并活动套设在所述第一钢丝绳上。进一步地，所述自动脱钩器包括钩体，其上设置有连接第二拉绳的上连接部；设置在所述钩体下部的主板；设置在所述钩体上的扳杠；所述扳杠中部区域通过铰接部铰接在所述钩体上，所述扳杠一端设置有锁定部，另一端设置有控制所述锁定部解锁与锁定的控制端；一端部铰接在所述主板上的钩爪，所述钩爪另一端卡合在所述锁定部上；其中，所述钩爪吊装所述冲击件，所述锁定部控制所述钩爪另一端的开合。进一步地，所述控制端包括连接在所述扳杠另一端部与所述钩体上的拉簧，所述拉簧用于控制所述锁定部锁定;连接在所述扳杠另一端部用于控制所述锁定部解锁的第三拉绳。进一步地，所述扳杠上还设置有控制所述铰接部转动的保险插销；所述保险插销上设置有用于拉出所述保险插销的第四拉绳。 与现有技术相比，本发明的有益效果本发明提供的一种冲击试验装置，包括势能机构，用于为冲击试验提供势能；模拟机构，与所述势能机构连接，用于测量模拟不同势能下所受的冲击，其上设置有测量机构；释放机构，与所述势能机构连接，其上设置有冲击件，用于释放所述冲击件冲击模拟机构。本发明通用性强，不需要更换任何机构，适用于任意机型马达、减速机的冲击试验；串接的冲击能量模拟机构，空间开放，真实地模拟钻机的冲击构造，传感器和数据线容易布置，容易测量，整个试验机构不需要较大动力驱动，节省能量，安全迅速可靠，可实时测量。


图1为本发明实施例的结构示意图；图2为本发明实施例中自动脱钩器的结构示意图。附图标记说明1、底板；2、卷扬；3、第一钢丝绳I ;4、第二钢丝绳；5、第一滑轮；6、第二滑轮；7、第三滑轮；8、滑轮架；9第四滑轮；10、自动脱钩器；11、砝码；12、试验深井；13、弹簧；14、弹簧座；15、托盘；16、压力传感器；17、托板；18、压板;10a、钩体;101、主板；102、钩爪，103、板杠，104、拉簧，105、保险插销，106、第三拉绳；107、第四拉绳；108、第二钢丝绳。
具体实施例方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中的对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。如图1所示，本发明实施例提供一种冲击试验装置，包括势能机构，用于为冲击试验提供势能；模拟机构，与所述势能机构连接，用于测量模拟不同势能下所受的冲击，该模拟机构上设置有测量机构；释放机构，与所述势能机构连接，该释放机构上设置有冲击件，用于在释放所述冲击件冲击模拟机构。通过势能机构为试验提供一定的势能，然后，通过释放机构释放冲击件冲击模拟机构，利用模拟机构上的测量机构测量冲击力等其他冲击参数，适用范围广，可以模拟各种不同冲击试验并测试冲击效果。其中，势能机构及模拟机构，测量机构和释放机构都可以根据不同试验模拟对象设计。优选地，如图1所示，势能机构包括滑轮架8和用于为所述模拟机构和释放机构提供势能的势能单元；所述滑轮架8上设置有第一拉绳滑轮机构，所述第一拉绳滑轮机构上设置有连接所述模拟机构的第一拉绳；所述滑轮架上设置有第二拉绳滑轮机构，所述第二拉绳滑轮机构上设置有连接所述释放机构的第二拉绳。势能单元用于提供势能，第一拉绳滑轮机构和第二拉绳滑轮机构便于试验连接模拟机构和释放机构，使用方便。一般第一拉绳滑轮机构为第一钢丝绳滑轮机构，其上设置有第一钢丝绳4，第二拉绳滑轮机构为第二钢丝绳滑轮机构，其上设置有第二钢丝绳108。进一步优选的，如图1所示，第一拉绳滑轮机构为第一钢丝绳滑轮机构，所述第一拉绳为第一钢丝绳3 ;所述势能单元包括试验深井12。作为另一种选择，势能单元也可以包括支撑所述滑轮架8的势能支撑架，或者是，试验深井12和势能支撑架结合使用。其中，如图1所示，模拟机构包括与所述第一钢丝绳3连接的托板17 ;安装在所述托板17上并套设在所述第一钢丝绳3上的测量机构；安装在所述测量机构上并套设在所述第一钢丝绳3上的托盘15 ;安装在所述托盘15上并套设在所述第一钢丝绳3上的弹簧组件；其中，所述测量机构为压力传感器16。如图1所示，释放机构包括与所述第二拉绳连接的自动脱钩器10 ;与所述自动脱钩器10连接的冲击件；其中，所述冲击件为砝码11或重锤；所述冲击件套设在所述第一钢丝绳3上并置于所述弹簧组件上方。本发明实施例优选冲击件为砝码11，如图1所示，砝码11底部设置有与所述弹簧组件相对应的冲击槽位；所述弹簧组件包括弹簧座14和弹簧13 ;其中，所述弹簧座14设置在所述托盘15上并套设在所述第一钢丝绳3上；所述弹簧13设置在所述弹簧座14上并套设在所述第一钢丝绳3上。如图1和图2所示，自动脱钩器10包括钩体10a，其上设置有连接第二拉绳的上连接部；设置在所述钩体IOa下部的主板101 ;设置在所述钩体IOa上的扳杠103 ;所述扳杠103中部区域通过铰接部铰接在所述钩体IOa上，所述扳杠103 —端设置有锁定部，另一端设置有控制所述锁定部解锁与锁定的控制端；一端部铰接在所述主板101上的钩爪102，所述钩爪102另一端卡合在所述锁定部上；其中，所述钩爪102吊装所述冲击件，所述锁定部控制所述钩爪102另一端的开合。如图2所示，控制端包括连接在所述扳杠103另一端部与所述钩体IOa上的拉簧104，所述拉簧104用于控制所述锁定部锁定；连接在所述扳杠103另一端部用于控制所述锁定部解锁的第三拉绳106。如图2所示，扳杠103上还设置有控制所述铰接部转动的保险插销；所述保险插销上设置有用于拉出所述保险插销的第四拉绳107。本发明实施例具体为，由于旋挖钻机各节钻杆是套接的，形成的间隙仅4mm 6mm，提钻下钻内部的卡杆位置无法确定，所以本发明实施例提供一种由卷扬2(含马达、减速机)驱动，由第一钢丝绳3将一组砝码11、弹簧13、托盘15、压力传感器16、托板17串接，如图1所示，真实再现旋挖钻机中钢丝绳通过心杆将托盘、弹簧阻尼、各节杆串联的结构，真实模拟工况中的冲击和阻尼，而且用裸露在外的串接结构替换了钻杆管与管的套接，使得冲击重量和高度变的容易测量。在线卡杆的意外因素较多，随机性的发生卡杆造成冲击，无法实时捕捉测量。本实施例通过设计一种自动脱钩机构的冲击释放机构，在人工干预下，控制冲击模拟过程的发生时间，实现实时测量。如图1所示，冲击试验装置由势能机构、模拟机构及测量机构、释放机构组成。工作原理如图1和图2所示，卷扬2(含马达、减速机)通过螺栓固定在底板I上，卷扬的油路可以连接旋挖钻机的液压系统提供动力。滑轮架8和12m试验深井12组成势能机构，试验冲击高度达10m，做成深井以减小滑轮架8的高度，第一钢丝绳I由卷扬2(含马达和减速机)绕过滑轮架8的第一滑轮5和第二滑轮6，将弹簧13 (相当于钻机弹簧)、托盘15 (相当于钻机托盘)、压力传感器16 (相当于加速度传感器)、托板17串联，第一钢丝绳13尾端由压绳的压板18用螺栓固定，真实模拟再现了卡滞的钻杆中的弹簧、托盘对卷扬减速机或马达冲击的冲击。如图1所示，第二钢丝绳4 一端与滑轮架8底部固定，另一端绕过滑轮架8上的第四滑轮9和第三滑轮7与自动脱钩器10铰接，自动脱钩器10下挂有一组锻钢做的砝码11 (砝码11可以根据不同试验要求选择不同重量砝码)，作为冲击物模拟不同节数钻杆的重量。试验时卷扬2转动将串联件(模拟机构)提升至弹簧13上端与砝码11底部贴合，记录第一钢丝绳3的初始位置，卷扬2反转使串联件(模拟机构)下降至弹簧13上端与砝码11底部分离，再次记录第一钢丝绳3的终止位置，两次位置差即为试验要求的距离，卷扬2停止反转，弹簧13与砝码11的高度差形成了冲击初始势能。如图1和图2所示，砝码11被自动脱钩器10的钩爪102吊起，钩爪102的一端卡在扳杠103的锁定部内。拉簧105拉力大于板杠103尾部重力和拉绳自重，防止扳杠103自行转动解锁该锁定部。扳杠103和主板101之间设有保险插销，保险插销将钩爪102锁定在闭合位置上。保险插销设有第四拉绳107。脱钩时，先拉动保险插销的第四拉绳107拔出保险插销，然后下拉扳杠103的解锁用的第三拉绳106，扳杠103锁定部沿推动钩爪105向外转动，钩爪102在砝码11重力作用下迅速翻转。砝码11瞬间脱开，冲击势能转化成冲击动能。压力传感器16实时记录了砝码11对串联件(含主卷扬马达、减速机)的冲击的时间历程。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
权利要求
1.一种冲击试验装置，其特征在于，包括: 势能机构，用于为冲击试验提供势能； 模拟机构，与所述势能机构连接，用于测量模拟不同势能下所受的冲击，所述模拟机构上设置有测量机构； 释放机构，与所述势能机构连接，所述释放机构上设置有冲击件，用于释放所述冲击件冲击所述模拟机构。
2.如权利要求1所述的冲击试验装置，其特征在于:所述势能机构包括滑轮架(8)和用于为所述模拟机构和所述释放机构提供势能的势能单元； 所述滑轮架(8)上设置有第一拉绳滑轮机构，所述第一拉绳滑轮机构上设置有连接所述模拟机构的第一拉绳； 所述滑轮架(8)上设置有第二拉绳滑轮机构，所述第二拉绳滑轮机构上设置有连接所述释放机构的第二拉绳。
3.如权利要求2所述的冲击试验装置，其特征在于:所述第一拉绳滑轮机构为第一钢丝绳滑轮机构，所述第一拉绳为第一钢丝绳(3)； 所述势能单元包括支撑所述滑轮架(8)的势能支撑架；和/或， 所述势能单元包括试验深井(12)。
4.如权利要求3所述的冲击试验装置，其特征在于:所述测量机构为压力传感器(16)； 所述模拟机构包括: 与所述第一钢丝绳(3)连接的托板(17)； 安装在所述托板(17)上并活动套设在所述第一钢丝绳(3)上的测量机构； 安装在所述压力传感器(16)上并活动套设在所述第一钢丝绳(3)上的托盘(15)； 安装在所述托盘(15)上并活动套设在所述第一钢丝绳(3)上的弹簧组件O
5.如权利要求4所述的冲击试验装置，其特征在于:所述释放机构包括: 与所述第二拉绳连接的自动脱钩器(10)； 与所述自动脱钩器(10)连接的冲击件；其中， 所述冲击件为砝码(11)或重锤；所述冲击件活动套设在所述第一钢丝绳(3)上并置于所述弹簧组件上方。
6.如权利要求5所述的冲击试验装置，其特征在于:所述砝码(11)底部设置有与所述弹簧组件相对应的冲击槽位； 所述弹簧组件包括弹簧座(14)和弹簧(13);其中， 所述弹簧座(14)设置在所述托盘(15)上并活动套设在所述第一钢丝绳(3)上； 所述弹簧(13)设置在所述弹簧座(14)上并活动套设在所述第一钢丝绳(3)上。
7.如权利要求5所述的冲击试验装置，其特征在于:所述自动脱钩器(10)包括: 钩体(10a)，其上设置有连接第二拉绳的上连接部； 设置在所述钩体(IOa)下部的主板(101)； 设置在所述钩体(IOa)上的扳杠(103);所述扳杠(103)中部区域通过铰接部铰接在所述钩体(IOa)上，所述扳杠(103) —端设置有锁定部，另一端设置有控制所述锁定部解锁与锁定的控制端； 一端部铰接在所述主板(101)上的钩爪(102)，所述钩爪(102)另一端卡合在所述锁定部上；其中， 所述钩爪(102)吊装所述冲击件，所述锁定部控制所述钩爪(102)另一端的开合。
8.如权利要求7所述的冲击试验装置，其特征在于:所述控制端包括: 连接在所述扳杠(103)另一端部与所述钩体(IOa)上的拉簧(104)，所述拉簧(104)用于控制所述锁定部锁定； 连接在所述扳杠(103)另一端部用于控制所述锁定部解锁的第三拉绳(106)。
9.如权利要求7所述的冲击试验装置，其特征在于:所述扳杠(103)上还设置有控制所述铰接部转动的保险插销； 所述保险插销上设置有用于拉 出所述保险插销的第四拉绳(107)。
全文摘要
本发明涉及试验设备技术领域，公开了一种冲击试验装置，该冲击试验装置包括势能机构，用于为冲击试验提供势能；模拟机构，与所述势能机构连接，用于测量模拟不同势能下所受的冲击，其上设置有测量机构；释放机构，与所述势能机构连接，其上设置有冲击件，用于释放所述冲击件冲击模拟机构。本发明通用性强，不需要更换其他机构，适用于任意机型马达、减速机的冲击试验；串接的冲击能量模拟机构，空间开放，真实地模拟钻机的冲击构造，传感器和数据线容易布置，容易测量，整个试验机构不需要较大动力驱动，节省能量，安全迅速可靠，可实时测量。
文档编号G01M7/08GK103076147SQ201210583718
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者孙卫波, 刘奇军 申请人:三一重工股份有限公司