本发明涉及测试与实验技术领域，尤其是一种适应高强度冲击的柔性冲击锤头。
背景技术：
强碰撞冲击机是现如今考核潜艇设备冲击的主要设备之一，其提供的载荷输入必须能够覆盖艇上设备所需的载荷输入范围。冲击锤结构是强碰撞冲击机主要部件之一，是控制输入载荷及实现碰撞的装置。冲击锤结构通常由摆臂、冲击锤头、冲击锤碰撞块组成，冲击锤结构的可靠性关系到整个强碰撞冲击机能否正常工作。
现有强碰撞式冲击机的摆臂与冲击锤头均为刚性连接。试验过程中，摆臂及其转轴在冲击锤头与砧台碰撞时承受较大的冲击载荷，局部应力状态较差。由于长期直接承受碰撞产生的冲击载荷，冲击锤结构内部紧固件易发生松动现象，导致测量、实验结果产生偏差。
技术实现要素：
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的一种适应高强度冲击的柔性冲击锤头，在冲击锤头的上下左右周向设置减震器，减震器采用楔块连接的方式，从而改善碰撞时摆臂转轴的应力状态，满足更高的载荷输入要求，提高测试结果的精准度。
本发明所采用的技术方案如下：
一种适应高强度冲击的柔性冲击锤头，包括摆臂、安装于摆臂摆动端的锤头，所述锤头周围对应安装减震器组，锤头的碰撞端安装有冲击锤碰撞头，
所述减震器组分布在锤头轴向四周，包括上侧减震器、下侧减震器、左侧减震器和右侧减震器，减震器组与锤头之间楔块相连，
减震器组与锤头组合响应时间大于与外界砧台碰撞的时间，单个减震器横向刚度满足如下公式：
锤头发生碰撞时，水平位移小于或等于许用水平位移最大值，单个减震器的横向刚度满足如下公式：
单个减震器的垂向刚度满足如下公式：
式中：
k1——单个减震器的横向刚度；
k2——单个减震器的垂向刚度；
m1——锤头及冲击锤碰撞头的质量；
l——摆臂撞击中心至重心的距离；
n——减震器数量；
vmax——最大冲击速度；
s1max——发生碰撞时，冲击锤头许用最大水平位移；
s2max——发生碰撞时，冲击锤头许用最大垂向位移。
所述摆臂的摆动端设置为中空腔室，此腔室沿摆动路径方向的两端敞口设置，锤头安装在此腔室内。
所述锤头与摆臂腔室内壁接触的侧面上设有槽，减震器朝向锤头侧壁的一面上设有嵌入槽中的楔块。
锤头侧壁上的槽以所在侧壁的中点为基准，在侧壁上对称设置。
所述减震器组的单个减震器上延伸出连接片，连接片位于减震器的相对面上，且与所在面共面，连接片与锤头、摆臂腔室内壁之间通过连接件固定安装。
所述冲击锤碰撞头包括与锤头端面相连的翻边、位于翻边圆心位置的圆台。
所述锤头沿运动方向的两端面与摆臂沿运动方向的两端面齐平。
所述摆臂尺寸从摆动圆弧的圆心位置向圆周位置逐渐扩大。
所述摆臂安装锤头的一端外轮廓面上呈格状设置。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，通过在锤头周围设置减震器组，提高测量结果的精度。
在相同的冲击锤质量、锤头落高、转轴半径的前提下，本发明能够有效改善碰撞时摆臂转轴的应力状态，变相提高水平冲击机的结构强度，改善水平冲击机整体的应力状态。
本发明能够提高水平冲击机的最大许用碰撞速度、最大许用加速度，从而满足更高的载荷输入要求。
本发明的摆臂、锤头、冲击锤碰撞头和减震器组所组成的整体系统频率较低，系统响应时间远小于冲击锤与外界砧台碰撞时间，不会对后续测量结果产生影响，提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的爆炸图。
图3为图2的a部放大图用于体现槽的位置。
图4为图2的b部放大图用于体现楔块的位置。
图5为本发明的整体后视图。
图6为本发明的摆动端后视图。
图7为本发明的减震器刚度示意图。
其中：1、摆臂；2、锤头；3、冲击锤碰撞头；4、上侧减震器；5、下侧减震器；6、左侧减震器；7、右侧减震器；8、槽；9、楔块；10、连接片；11、连接件。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图7所示，本实施例的适应高强度冲击的柔性冲击锤头，包括摆臂1、安装于摆臂1摆动端的锤头2，锤头2周围对应安装减震器组，锤头2的碰撞端安装有冲击锤碰撞头3，
减震器组分布在锤头2轴向四周，包括上侧减震器4、下侧减震器5、左侧减震器6和右侧减震器7，减震器组与锤头2之间楔块9相连，
减震器组与锤头2组合响应时间大于与外界砧台碰撞的时间，单个减震器横向刚度满足如下公式：
锤头2发生碰撞时，水平位移小于或等于许用水平位移最大值，单个减震器的横向刚度满足如下公式：
单个减震器的垂向刚度满足如下公式：
式中：
k1——单个减震器的横向刚度；
k2——单个减震器的垂向刚度；
m1——锤头2及冲击锤碰撞头3的质量；
l——摆臂1撞击中心至重心的距离；
n——减震器数量；
vmax——最大冲击速度；
s1max——发生碰撞时，冲击锤头2许用最大水平位移；
s2max——发生碰撞时，冲击锤头2许用最大垂向位移。
摆臂1的摆动端设置为中空腔室，此腔室沿摆动路径方向的两端敞口设置，锤头2安装在此腔室内。
锤头2与摆臂1腔室内壁接触的侧面上设有槽8，减震器朝向锤头2侧壁的一面上设有嵌入槽8中的楔块9。
锤头2侧壁上的槽8以所在侧壁的中点为基准，在侧壁上对称设置。
减震器组的单个减震器上延伸出连接片10，连接片10位于减震器的相对面上，且与所在面共面，连接片10与锤头2、摆臂1腔室内壁之间通过连接件11固定安装。
冲击锤碰撞头3包括与锤头2端面相连的翻边、位于翻边圆心位置的圆台。
锤头2沿运动方向的两端面与摆臂1沿运动方向的两端面齐平。
摆臂1尺寸从摆动圆弧的圆心位置向圆周位置逐渐扩大。
摆臂1安装锤头2的一端外轮廓面上呈格状设置。
本实施例的具体结构及缓冲原理如下：
锤头2与冲击锤碰撞头3之间通过连接件11锁紧连接，本实施例中的连接件11采用螺栓。如图1安装完成后，能够保证锤头2摆动到运动路径最低点时，锤头2的中心与冲击锤碰撞头3的重心在同一水平线上。
锤头2与上侧减震器4、下侧减震器5、左侧减震器6和右侧减震器7之间通过螺栓连接，同时，冲击锤头2与减震器组的四个减震器之间还通过楔块9连接，单个减震器上的楔块9嵌入锤头2侧壁上的槽8中，楔块9连接在螺栓连接的基础上提高了连接的可靠程度，并且相较于螺纹连接，在冲击过程中，更加不易松脱、磨损，能够防止螺栓在碰撞时受剪失效，保证减震器组的缓冲效果，确保冲击锤头2与减震器组之间的连接关系，在碰撞后仍能保持完好的结构性能。减震器组与摆臂1的腔室侧壁之间也通过螺栓连接。
本实施例中，高强度水平冲击机正常工作时，摆臂1先提升到预期高度，随后摆臂1自由释放，整个装置利用重力围绕转轴进行加速；当锤头2运动到最低点时，锤头2达到最大速度，冲击锤碰撞头3与外界砧台发生碰撞，如图7所示，m2为外界砧台的重力，m1为锤头2和冲击锤碰撞头3的重力之和，m3为支架重力；锤头2对摆臂1的径向冲击力在碰撞瞬间达到最大，减震器组对整体结构进行缓冲减震，大幅改善摆臂1的应力状态。
图7为本发明简化后的刚度原理示意图，在发生碰撞时，减震器组与锤头2组成的整体系统的响应时间应当远大于冲击锤碰撞头3与外界砧台的碰撞时间；由于锤头2和冲击锤碰撞头3可以等效为一个刚体，因此单个减震器的横向刚度需满足如下公式：
同时，锤头2在发生碰撞时，水平位移不得超过许用水平位移最大值，因此单个减震器的横向刚度还需满足如下公式：
锤头2和冲击锤碰撞头3、减震器组所组成的整体系统在锤头2摆动到最低点时，对摆臂1的径向冲击力最大，同时锤头2在径向离心力的作用下，径向位移达到最大值，因此单个减震器的垂向刚度需满足如下公式：
本发明的柔性冲击锤头2能够有效环节锤头2与冲击机砧台碰撞时，对摆臂1转轴的冲击，改善了水平冲击机整体的应力状态及最大许用碰撞速度。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
