高加速沖擊試驗臺

概述

SY10-50是全自動液壓提升沖擊測試系統(tǒng)，用于測量和確定產品或包裝的抗沖擊性能，考核試品在沖擊環(huán)境下功能的可靠性和結構的完好性。SY10系列沖擊臺可執(zhí)行常規(guī)的半正弦波、后峰鋸齒波等波形的沖擊試驗，以實現(xiàn)產品在實際環(huán)境中所遭受的沖擊波及沖擊能量，從而改進系統(tǒng)或優(yōu)化產品的包裝結構。本設備滿足GB/T2423.5《電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程Ea：沖擊試驗方法》、GJB150.18－86《軍用設備環(huán)境試驗方法：沖擊試驗》等相關試驗標準對沖擊試驗的要求。

1、系統(tǒng)功能和技術指標

a） 基于Windows的控制測量系統(tǒng)；

b） 多軌導向支柱：結合液壓平衡升降系統(tǒng)，潤滑性好，無噪音，全自動定位臺面；

c） 升降高度的自動控制：高度設定完成后，計算機自動控制臺面升降高度，準確度高，重復性能好；

d） 高性能的鑄造鋁制臺面：鑄造鋁制臺面具有較高的強度和硬度以及較高的一階諧振頻率，噪音低，無雜波產生；

e） 最可靠的剎閘系統(tǒng)：內置制動機構，避免二次反彈碰撞，更安全的定位臺面；

f） 多種波形：更換不同的波形發(fā)生器，可執(zhí)行常規(guī)的半正弦波、后峰鋸齒波波形；

g） 安裝方便：設備自帶高性能緩沖隔振裝置，無需專用地基，安裝方便、可靠；

h） 完善的測量系統(tǒng)：系統(tǒng)內存各種波形容差帶，方便用戶調整、套用，自動完成試驗結束后的試驗報告生成；

i） 系統(tǒng)的兼容性能：可與多種沖擊測量分析軟件系統(tǒng)兼容，提供用戶更多的選擇空間。

1.1 主要技術指標

設備的主要技術指標如表1所示。

表 1 設備主要技術指標

額定負載（kg）：

50（含夾具、試驗件）

沖擊波形

半正弦波

沖擊形式

自由跌落

峰值加速度（半正弦波） 150～6000 m/s2,

脈沖持續(xù)時間（半正弦波） 30～1.5ms

臺面尺寸（長×寬）

480mm×500mm

外形尺寸（長×寬×高）

1500mm×960mm×2600mm。

設備重量（kg）

2500

電 源

220VAC±10％ 50Hz

380VAC±10％,4.5kVA

液壓源

隨機配置

環(huán)境條件

溫度（℃）

0～40

濕度（25℃）

＜85％

可靠性

平均無故障積累工作時間≥1000h；

半正弦波形發(fā)生器連續(xù)沖擊次數(shù)不小于5000次；

半正弦波形發(fā)生器的在干凈、常溫環(huán)境下的存儲時間不小于5年。

測控系統(tǒng)

SHOCKDAQ沖擊測量控制系統(tǒng)

適用標準

GB2423.5、GJB150.18、GJB360.23、IEC68-2-27、MIL-STD810B對沖擊試驗機的要求。

檢定標準

加速度幅值、脈寬、均勻度和橫向運動比滿足JJG541-88的要求。

2 、系統(tǒng)組成

SY10-50型沖擊臺由沖擊臺臺體，液壓系統(tǒng)，控制測量系統(tǒng)四大部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。



圖1 系統(tǒng)組成框圖

2.1 沖擊臺體

本沖擊臺為SY10系列沖擊臺，是一種液壓提升、液壓剎車的大型跌落式垂直沖擊試驗臺。產品圖片和沖擊臺結構示意如如圖2a、圖2b所示。







圖2a 沖擊臺照片 圖2b 沖擊臺試驗原理圖



SY10-50型沖擊臺由于負載和平臺重量較大，為了使試品平穩(wěn)緩慢上升，系統(tǒng)采用兩個液壓缸為提升動力，一方面可以減小液壓源壓力，克服液壓油溫的上升，主要是為了減小和工作臺連接處受力，提高了系統(tǒng)的可靠性。

液壓缸活塞桿設計伸出長度為1m，活塞桿上部為一滑輪，通過鋼絲繩帶動工作臺提升。因此系統(tǒng)提升力大，提升平穩(wěn)，且提升速度可調。另一方面，雖然液壓缸活塞桿伸出長度為1m，但通過滑輪繞組后，工作臺最大可以提升近2m高度，可以實現(xiàn)較大的沖擊能量。

系統(tǒng)的到位后鎖緊和防止二次反彈均由安裝在工作臺導耳和導向柱之間的液壓剎車機構實現(xiàn)。液壓剎車機構采用增壓缸為動力源，液體壓力可達16MPa，可以快速、可靠地制動，防止二次反彈。

提升的高度通過安裝在底座上的光電編碼器組件測量，光電編碼器測量具有精度高、抗干擾能力強，可靠性高，保證了沖擊的重復性。

為了減小系統(tǒng)對地面的沖擊力，沖擊臺設計了自緩沖系統(tǒng)，系統(tǒng)由大質量底座、高性能阻尼器、進口氣囊組成。不考慮負載，固有頻率設計為5Hz左右。減振系統(tǒng)一方面大大減小工作臺沖擊傳遞到地面的沖擊力（在沖擊脈沖為6～20ms時，對地面沖擊力的為原沖擊力的10～30%），另一方面，對沖擊波形也具有很好的高頻濾波作用，使沖擊波形更加平滑。

2.1.1 固定脈寬半正弦波發(fā)生器

半正弦波形發(fā)生器主要用工程橡膠制造（考慮橡膠的剛度和聚合力）。波形發(fā)生器采用圓柱形，一般設計成幾種不同的厚度，如圖3所示。不同的厚度相互串聯(lián)，組成多種剛度，實現(xiàn)不同的沖擊脈沖寬度。



圖3 固定式半正弦波形發(fā)生器

2.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由油泵電機，低壓油泵，高壓油泵，各種壓力控制閥，流量控制閥，方向控制閥，功能控制閥以及油箱，油管，濾油器，壓力表等組成，它們分別完成對壓力，流量，方向的控制，以及完成特定的功能。

液壓系統(tǒng)為工作臺面的升降，制動提供了動力，與計算機系統(tǒng)一起完成對沖擊臺體的自動控制。液壓系統(tǒng)構成如圖4所示。



圖4 液壓系統(tǒng)原理圖

結合圖4，SY10-50沖擊臺的工作方式如下：三位四通電磁閥1DT得電，提升油缸活塞桿上升，當上升到吊耳與工作臺面接觸后，行程開關K1閉合，二位四通電磁閥3DT得電，高壓油液失壓，制動活塞松開，臺面上升；當臺面上升到預定的高度時，二位四通電磁閥3DT失電，高壓油液推動制動活塞制動工作臺面，同時三位四通電磁閥1DT失電，提升油缸活塞桿停止上升；三位四通電磁閥2DT得電，提升油缸活塞桿下降，當活塞桿下降到最低位置，微動開關K2觸點閉合；此時，工作臺面仍制動于預設的跌落高度，處于待跌落狀態(tài)。當?shù)玫降湫盘柡?，二位四通電磁閥3DT得電，制動缸活塞失壓，工作臺面自由跌落，與底座通過脈沖發(fā)生器產生碰撞；產生沖擊波形，測量系統(tǒng)完成對沖擊波形的測量；工作臺面反彈上升，此時，二位四通電磁閥3DT失電，制動缸活塞制動工作臺面，防止二次沖擊。

2.3 沖擊測量控制儀

系統(tǒng)采用ShockDAQ軟件，它包括沖擊控制和沖擊測量兩部分功能。沖擊測量系統(tǒng)主要用于測量沖擊過程中的加速度、脈沖持續(xù)時間、速度變化量等沖擊試驗參量，并能打印出所有的測量數(shù)據(jù)。采集板采用ADLink公司多通道采集板，通道采樣率100kHz。ShockDAQ測量軟件用LabWindow開發(fā)平臺研制，具有界面友好、操作方便、系統(tǒng)可靠等優(yōu)點。軟件界面如下圖5所示。