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拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

閱讀:2478        發(fā)布時(shí)間:2014-8-4

(1)拉力機(jī),沖擊試驗(yàn)機(jī)的功能原理
根據(jù)理論力學(xué)的原理,我們知道勢(shì)力場(chǎng)中,有勢(shì)力的功等于質(zhì)點(diǎn)(系)始末兩位置勢(shì)能之差。由功能原理,有勢(shì)力的功等于質(zhì)點(diǎn)(系)始末兩位置動(dòng)能之差。因此,無(wú)論是落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)還是擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī),下式恒成立:
m一沖擊錘質(zhì)量;
g一試驗(yàn)機(jī)工作當(dāng)?shù)刂亓铀俣?br />LA一沖擊錘在4點(diǎn)位置高度;
LB一沖擊錘在S點(diǎn)位置高度;
VA一沖擊錘在4點(diǎn)位置速度;
VR一沖擊錘在B點(diǎn)位置速度。
式(2-43)中,系統(tǒng)內(nèi)的勢(shì)能和動(dòng)能(地球的動(dòng)能看著不變)是可以相互轉(zhuǎn)換的:勢(shì)能的增加等于動(dòng)能的減少,而動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少。上式也可寫(xiě)成:
拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

式(2-44)左邊表示沖擊錘質(zhì)心在位置/I時(shí)的系統(tǒng)的機(jī)械能,公式右邊表示沖擊錘質(zhì)心在位置A時(shí)的系統(tǒng)的機(jī)械能。公式右邊表明,在系統(tǒng)內(nèi)的勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中,系統(tǒng)的總機(jī)械能保持不變。因此有機(jī)械能守恒定律:
如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守力(如果重力、彈性力)作功,其他內(nèi)力和一切外力都不做功 (或其他內(nèi)力和一切外力的總功為零),那么,系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì) 能)可以互相轉(zhuǎn)換,但是,他們的總和保持不變。

(2)落錘沖擊試驗(yàn)
落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)時(shí),將質(zhì)量為m重錘提升到位置A (距試樣接觸表面距離為H)高度后,對(duì)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn),由機(jī)械能守恒定律得公式(2-44),可以分別計(jì)算下列結(jié)果。
a)落錘的沖擊速度
已知落錘沖擊點(diǎn)距試樣接觸表面髙度為H,落錘的動(dòng)能為零,并且取此為坐標(biāo)零點(diǎn),方向向下為正。又當(dāng)落錘自由下落至試樣接觸表面時(shí),落錘沖擊點(diǎn)至zui低位置,落錘的勢(shì)能為零,因 此,由式(2-44),
拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

在整個(gè)沖擊過(guò)程中,作用在沖擊錘上的力有兩個(gè),一個(gè)是錘的重力f,另一個(gè)是試樣對(duì)錘的正壓力。由于重錘在整個(gè)過(guò)程中,它的初、末速度均為零,也即它的初、末動(dòng)量均為零,如果取豎直向上的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向,那么,根據(jù)動(dòng)能原理,得:


由式(2-46)可以看出,重錘自由下落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力與錘的重力、下落高度成正比關(guān) 系、與試樣的作用時(shí)間成反比關(guān)系。
為方便看出正壓力P與沖擊高度及作用時(shí)間r的關(guān)系,假設(shè)重錘的沖擊高度H=14.7m,錘 重F= 1N時(shí)。按照上式計(jì)算得相應(yīng)結(jié)果如表2-2。
表2-2落體沖擊力與離度,作用時(shí)間的關(guān)系
 

正壓力/N24102040100200
時(shí)間AI0.50.20. I0. 050. 020.01

 

在其他條件不變的條件下,正壓力作用時(shí)間越短,重錘產(chǎn)生的沖擊力越大,當(dāng)作用時(shí)間為 0.1s時(shí),重錘產(chǎn)生的沖擊力竟達(dá)到其靜重的20倍。

(4)擺錘沖擊原理
我們可以將擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的擺當(dāng)作繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體。在重力場(chǎng),當(dāng)擺錘處于初始揚(yáng)角a處時(shí),具有一定的勢(shì)能,動(dòng)能為零;自由下落至zui低點(diǎn),勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能, 這時(shí)勢(shì)能為零,轉(zhuǎn)換為zui大動(dòng)能。試驗(yàn)時(shí),具有巨大動(dòng)能的擺錘沖擊試樣,試樣在破壞過(guò)程中吸 收部分?jǐn)[錘動(dòng)能,擺錘在剩余動(dòng)能的驅(qū)使下繼續(xù)前沖直至動(dòng)能為零的一個(gè)新位置后回落,這個(gè)擺 錘在沖斷試樣后繼續(xù)前沖直至動(dòng)能為零的一個(gè)新位置就可表示為試樣破壞所消耗的能量。
 
上式確定了碰撞沖量作用點(diǎn)K的位置。只有作用于剛體的碰撞沖量的作用線在剛體對(duì)稱(chēng)平 面內(nèi),并垂直于質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,作用線到轉(zhuǎn)軸的距離= 才能使(具有與轉(zhuǎn)軸垂直的 對(duì)稱(chēng)面)的轉(zhuǎn)動(dòng)剛體在轉(zhuǎn)軸處不產(chǎn)生碰撞沖量。這個(gè)K點(diǎn)稱(chēng)為打擊中心,A稱(chēng)作打擊中心距。
由于在檢測(cè)過(guò)程中,并不容易求得擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)作為轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量乃, 因?yàn)椋ǔV挥屑夹g(shù)人員在設(shè)計(jì)擺錘時(shí)用于計(jì)算打擊中心位置。所以,我們可以根據(jù)剛體繞定軸 轉(zhuǎn)動(dòng)的微分方程來(lái)導(dǎo)出計(jì)算打擊中心距的簡(jiǎn)捷公式。

因此,可以測(cè)量擺的微幅擺動(dòng)周期來(lái)確定擺的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。有利于操作拉力機(jī)沖擊試驗(yàn)機(jī)的工作人員以及,儀器計(jì)量、儀器校準(zhǔn)、檢測(cè)人員在現(xiàn)場(chǎng)使用,作為一個(gè)參考.

上面我講述了拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,我們來(lái)看一款恒宇的拉力機(jī)

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