(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210850892.9 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 上海秦耀航空试验技 术有限公司 地址 201324 上海市浦东 新区自由贸易试 验区临港新片区河滨东一路2683号 （临） 申请人 中国飞机强度研究所 (72)发明人 王彬文　杨强　白春玉　郭玉佩　 (74)专利代理 机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 专利代理师 喻学兵 (51)Int.Cl. G01M 7/08(2006.01) G01N 3/34(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种高载荷冲击疲劳试验 装置 (57)摘要 一种高载荷冲击疲劳试验装置， 包括冲锤和 用于驱动冲锤的凸轮， 其中冲锤配置为长杆形， 底端中央设置有冲头， 顶端连接蓄能弹簧， 凸轮 设置在冲锤中段的长孔中， 凸轮通过跨接在长孔 中的转轴对冲锤进行顶升， 实现轴向的往复运 动， 以对待测零件进行冲击加载。 本发明在高载 荷下能够持久 工作， 不易发生磨损和载荷偏移。 权利要求书1页 说明书6页 附图8页 CN 115077838 A 2022.09.20 CN 115077838 A 1.一种高载荷冲击疲劳试验 装置， 包括冲锤和用于驱动冲锤的凸轮， 其特 征在于： 所述冲锤配置为长杆形， 底端中央设置有用于施加冲击载荷的冲头， 顶端与蓄能弹簧 相连接， 所述冲锤的中段设置有转轴和沿杆身方向延伸的长孔， 所述 转轴横穿所述长孔； 所述凸轮穿设在所述长孔中位于所述转轴下方的位置， 所述凸轮包括自由段和顶升 段， 所述自由段的最大半径小于所述凸轮的中心与所述转轴表面的最小距离， 所述顶升段 的半径不小于所述凸轮的中心与所述转轴表面的最小距离， 所述自由段与所述顶升段的第 一连接位置 设置为平滑的过渡， 第二连接位置 设置为台阶结构， 以使 所述凸轮每转动一周， 通过推动所述 转轴， 带动所述冲锤完成一次顶升 ‑下落的轴向运动。 2.根据权利要求1所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 所述凸轮的所述顶升 段包括依次设置的等加速顶升段、 等减速顶升段和 匀速段。 3.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 所述蓄能弹簧的 顶端设置有蓄能调节装置， 所述蓄能调节装置能够调节所述蓄能弹簧的预紧力， 从而连续 调节所述冲锤向下运动的冲击载荷。 4.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 所述蓄能弹簧的 固有频率与所述凸轮的转动频率 不同。 5.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 还包括测量系统， 所述测量系统包括载荷测量系统和光学测量系统； 所述载荷测量系统包括设置在待检测样 品下方的力传感器， 用于测 量冲击载荷； 所述光学测 量系统包括分别指向所述待检测样品 和所述冲锤的光学测量装置， 用于记录冲击后的样品变形量和冲击 速度。 6.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 还包括整体框架， 所述整体框架包括机架和设置在机架下方的基座， 所述机架采用 钢结构制造， 用于安装所 述冲锤、 凸轮和放置待检测样品； 所述基座由钢结构和混凝土制成， 所述机架的底部与延伸 入基座内的连接件固定连接， 以将冲击载荷分散给整个 基座。 7.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 还包括限位装置， 所述冲锤上设置有与所述限位装置匹配的限位结构， 在所述冲锤向下的位移超过限定范围 时， 所述限位装置与所述限位结构发生接触以阻止所述冲锤继续下移。 8.根据权利要求1或2所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 还包括防二次冲 击机构， 所述防二次冲击机构包括驱动机构和阻挡机构， 所述驱动机构的一端接 收所述凸 轮的凸轮轴的转动， 另一端与所述阻挡机构连接； 所述阻挡机构能够在所述驱动机构作用 下移动， 在所述冲锤冲击待检测样品后移动至阻挡位置， 阻止与所述待检测样品发生二次 冲击， 并在所述冲锤开始下落前移出 所述阻挡位置 。 9.根据权利要求8所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 所述阻挡机构包括滑 块， 所述驱动机构包括防二次冲击凸轮和连杆机构， 所述防二次冲击凸轮安装在所述凸轮 轴上， 以将所述凸轮轴的运动传递给所述连杆机构， 使所述连杆机构牵引所述滑块移动到 所述阻挡位置 。 10.根据权利要求9所述的高载荷冲击疲劳试验装置， 其特征在于， 所述连杆机构包括 复位弹簧， 所述复位弹簧用于驱动所述连 杆机构牵引所述滑块移出 所述阻挡位置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115077838 A 2一种高载荷冲击疲劳试验装 置 技术领域 [0001]本发明属于结构部件测试 领域， 具体涉及一种高载荷冲击疲劳试验 装置。 背景技术 [0002]随着航空技术的发展， 对高强度结构件冲击疲劳性能的研究需求日益增加。 如舰 载机在航空母舰上着陆时， 需要依靠阻拦钩钩住甲板上 的阻拦索以缩短着陆距离， 而阻拦 钩释放时会以极高的速度在甲板上碰撞弹跳， 在这种高载荷冲击条件下结构部件的疲劳寿 命亟需试验和验证。 阻拦钩一般采用强度超过1500MPa的超高强度材料制造， 因此需要采用 能够提供高载荷的冲击疲劳试验 装置进行测试。 [0003]而目前现有的冲击疲劳试验装置， 如专利CN102393286公开的大吨位冲击疲劳试 验机， 采用双 凸轮结构以滑动接触的方式驱动滑块纵向往复运动来提供冲击载荷， 在高冲 击载荷下凸轮与 滑块滑动磨损严重， 设备寿命无法满足测试要求； 进一步地， 长期使用时其 双凸轮结构磨损程度不均， 有导致冲击载荷偏 离垂直方向的风险， 影响试验结果的准确性。 类似地， CN109142105A公开了一种可变载荷冲击试验装置， 也是通过凸轮以滑动接触的方 式在驱动 杠杆结构来提供冲击载荷， 同样面临磨损与载荷偏移的问题。 因此， 提供一种长时 间服役仍能保持冲击载荷不发生偏移的高载荷冲击疲劳试验 装置， 具有很高的应用价 值。 发明内容 [0004]本发明的目的在于， 提供一种高载荷冲击疲劳试验装置， 能够在施加高载荷的状 态下长期工作不发生载荷偏移。 [0005]根据本发明的实施例， 提供一种高载荷冲击疲劳试验装置， 包括冲锤和用于驱动 冲锤的凸轮， 其中： 所述冲锤配置为长杆形， 底端中央设置有用于施加冲击载荷的冲头， 顶 端与蓄能弹簧相连接， 所述冲锤的中段设置有转轴和沿杆身方向延伸的长孔， 所述转轴横 穿所述长孔； 所述凸轮穿设在所述长孔中位于所述转轴 下方的位置； 所述凸轮包括自由段 和顶升段， 所述自由段的最大半径小于所述凸轮的中心与所述转轴表面的最小距离， 所述 顶升段的半径不小于所述凸轮的中心与所述转轴表面的最小距离； 所述自由段与所述顶升 段的第一连接位置设置为平滑的过渡， 第二连接位置设置为台阶结构； 所述凸轮每转动一 周， 通过推动所述 转轴， 带动所述冲锤完成一次顶升 ‑下落的轴向运动。 [0006]通过将凸轮设置在冲锤的中部， 该装置可以在冲锤顶端设置高载荷弹簧， 通过冲 锤自重和弹簧的弹力共同准确地沿冲锤轴线方向提供百kN及以上量级的冲击载荷， 满足 高 载荷冲击疲劳试验的需求。 凸轮通过转轴驱动冲锤做上下的往复运动， 这一过程中， 凸轮处 于冲锤的轴线上， 能够保证冲锤的垂直运动， 避免发生偏移； 同时， 由于凸轮与转轴成滑动 摩擦， 有效降低了高载荷下零件的磨损， 使 该装置能够稳定地长期服役， 实现较长周期的疲 劳测试。 [0007]进一步地， 所述凸轮 的所述顶升段包括依次设置 的等加速顶升段、 等减速顶升段 和匀速段。 通过合理地设置凸轮轮廓， 优化冲锤的顶升过程， 能够提高冲击试验系统的稳定说　明　书 1/6 页 3 CN 115077838 A 3