非牛顿流体抗冲击效果研究装置

摘要

本发明适用于非牛顿流体研究装置技术领域，提供了一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，包括：操作台，所述操作台的顶部设有支架，所述支架上设有第一横杆和第二横杆，第一横杆设置于第二横杆的底部；调速组件，包括内部设有滑动孔的导向管和套接于所述导向管外侧的线圈；冲击组件，包括带有磁性的滑动座、可拆卸连接于所述滑动座底部的冲击头和吸附于所述滑动座顶部的配合件；设置于第二横杆上并且可通过撞针孔将滑动座撞离配合件的撞针组件，借此，本发明通过撞击组件和测量组件，测量在对非牛顿流体进行撞击时的流体的内部的受到的冲击力的变化，通过改变撞击的速度和撞击面积，研究撞击速度和面积对于非牛顿流体撞击效果的影响。

权利要求

1.一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，包括：操作台，所述操作台上设有一支架，所述支架上设有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆设置于所述第二横杆的底部；

调速组件，包括内部设有滑动孔的导向管和套接于所述导向管的线圈，所述导向管的顶部和线圈的顶部固接于所述第一横杆的底部；

冲击组件，包括带有磁性的滑动座、可拆卸连接于所述滑动座的底部的冲击头和吸附于所述滑动座的顶部的配合件，所述滑动座可通过配合件固定于所述导向管的顶部，并且所述滑动座和冲击头可在所述滑动孔内滑动，所述配合件的中心设有撞针孔；

撞针组件，所述撞针组件设置于所述第二横杆上并且所述撞针组件可通过撞击将所述滑动座和配合件分离；

固接于所述操作台上并且设置于所述冲击组件下方的非牛顿流体容器，所述非牛顿流体容器内部设有非牛顿流体和设置于所述非牛顿流体容器的底部并且可调节高度的调节测量件。

2.根据权利要求1所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述操作台的底部设有升降底脚，所述操作台的顶面设有两个垂直设置的水平测量仪。

3.根据权利要求1所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述导向管的顶部和线圈的顶部分别设有导向管法兰盘和线圈法兰盘，所述导向管法兰盘和线圈法兰盘螺栓连接于第一横杆的底部。

4.根据权利要求1所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述撞针组件包括：

撞针，所述撞针穿设于所述第二横杆上，所述撞针在第二横杆的上下两侧均设有限位凸起；

撞针弹簧，所述撞针弹簧套接于所述撞针外侧，所述撞针弹簧设置于所述第二横杆的底部。

5.根据权利要求4所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述第二横杆上设有供所述撞针滑动的通孔，所述通孔的上下两端均设有防止撞针倾斜的延长管。

6.根据权利要求1所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述非牛顿流体容器的底部设有螺纹孔，所述操作台上与所述螺纹孔对应位置设有安装孔。

7.根据权利要求6所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述调节测量件包括设置于所述调节测量件顶部的受力盘、设置于所述受力盘的顶面中心的测力计和固接于所述受力盘的底部的调节螺杆，所述调节螺杆与所述螺纹孔和安装孔配合并且所述调节螺杆可调节所述受力盘的上下位置，所述调节螺杆底部设有手柄。

8.根据权利要求7所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述受力盘可在所述非牛顿流体容器内部转动并且所述受力盘上设有若干均匀布置的溢液孔。

9.根据权利要求7所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述测力计为贴片式压力传感器。

10.根据权利要求1所述的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其特征在于，所述线圈通电后与所述滑动座之间的洛伦兹力的方向为导向管的轴线方向。

说明书

非牛顿流体抗冲击效果研究装置

技术领域

[0001] 本发明涉及非牛顿流体研究装置技术领域，尤其涉及一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置。

背景技术

[0002] 随着科技的发展，现在对于非牛顿流体的利用越来越广泛，非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿
流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。
人身上淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。

[0003] 现在非牛顿流体在户外运动防碰撞、防弹和减震器等方面的应用越来越多，而且非牛顿流体具有外形可变性强，成本底等优点，但是，现有技术中对于非牛顿流体的研究装
置较少，对于非牛顿流体缺乏比较系统的实验装置，导致了非牛顿流体的各项参数了解较
少，在应用时缺乏实验数据支撑。

[0004] 综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

[0005] 针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，其可以通过设置撞击组件和测量组件，测量在对非牛顿流体进行撞击时的流体的内部的受
到的冲击力的变化，还通过改变撞击的速度和撞击面积，研究撞击速度和面积对于非牛顿
流体撞击效果的影响。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，包括：操作台，所述操作台上设有一支架，所述支架上设有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆设置于
所述第二横杆的底部；调速组件，包括内部设有滑动孔的导向管和套接于所述导向管外侧
的线圈，所述导向管的顶部和线圈的顶部固接于所述第一横杆的底面；冲击组件，包括带有
磁性的滑动座、可拆卸连接于所述滑动座底部的冲击头和吸附于所述滑动座顶部的配合
件，所述滑动座可通过配合件固定于所述导向管的顶部，并且所述滑动座和冲击头滑动连
接于所述滑动孔内，所述配合件中心设有撞针孔；撞针组件，所述撞针组件设置于所述第二
横杆上并且所述撞针组件可通过撞击将所述滑动座和配合件分离；设置于所述操作台上并
且设置于所述冲击组件下方的非牛顿流体容器，所述非牛顿流体容器内部设有非牛顿流体
和设置于所述非牛顿流体容器的底部并且可调节高度的调节测量件。

[0007] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述操作台底部设有升降底脚，所述操作台的顶部还设有两个垂直设置的水平测量仪。

[0008] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述导向管的顶部和线圈的顶部分别设有导向管法兰盘和线圈法兰盘，所述导向管法兰盘和线圈法兰盘螺栓连接于第一横
杆的底部。

[0009] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述撞针组件包括：撞针，所述撞针穿设于所述第二横杆上，所述撞针在第二横杆的上下两侧均设有限位凸起；撞针弹簧，所
述撞针弹簧套接于所述撞针，所述撞针弹簧设置于所述第二横杆底部。

[0010] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述第二横杆上设有供所述撞针滑动的通孔，所述通孔的上下两侧均设有防止撞针倾斜的延长管。

[0011] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述非牛顿流体容器底部设有螺纹孔，所述操作台与所述螺纹孔对应位置设有安装孔。

[0012] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述调节测量件包括设置于所述调节测量件顶部的受力盘、设置于所述受力盘的顶面中心的测力计和固接于所述受力盘的
底部的调节螺杆，所述调节螺杆与所述螺纹孔和安装孔配合并且所述调节螺杆可调节所述
受力盘的上下位置，所述调节螺杆底部设有手柄。

[0013] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述受力盘可在所述非牛顿流体容器内部转动并且所述受力盘上设有若干均匀布置的溢液孔。

[0014] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述测力计为贴片式压力传感器。

[0015] 根据本发明的非牛顿流体抗冲击效果研究装置，所述线圈通电后与所述滑动座之间的作用力的方向为导向管的轴线方向。

[0016] 本发明提供了一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，包括：操作台，所述操作台的顶部设有支架，所述支架上设有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆设置于所述第二横杆
的底部；调速组件，包括内部设有滑动孔的导向管和套接于所述导向管外侧的线圈，所述导
向管顶部和线圈顶部固接于所述第一横杆中心的底部，这样保证在固定后调速组件呈竖直
状态，通过对线圈进行通电，产生磁场后作用在带有磁性的滑动座上，调节通电的大小和方
向，便于对冲击组件的速度进行调节；冲击组件，包括带有磁性的滑动座、可拆卸连接于所
述滑动座底部的冲击头和吸附于所述滑动座顶部的配合件，所述配合件直径大于所述滑动
孔直径，并且所述滑动座和冲击头滑动连接于所述滑动孔内，所述配合件中心设有撞针孔，
这样设置通过配合件将滑动座和冲击头通过吸附力固定在导线管的顶部，在后续的撞针撞
击后时滑动座和配合件脱离，在线圈作用下实现速度调节并且撞击设置在非牛顿流体容器
内部的非牛顿流体，观察和测量撞击效果；设置于所述第二横杆上并且可通过撞针孔将所
述滑动座撞离所述配合件的撞针组件；设置于所述操作台上的非牛顿流体容器，所述非牛
顿流体容器内部设有非牛顿流体和可通过一调节螺杆上下移动的受力盘，所述受力盘顶面
的中心设有测力计，所述非牛顿流体容器设置于所述冲击组件的正下方，保证在冲击头撞
击到非牛顿流体后，通过测力计对撞击的参数进行测量。

附图说明

[0017] 图1是本发明的立体结构示意图；图2是本发明的调速组件和冲击组件爆炸图；图3是本发明的冲击组件爆炸图；图4是本发明的第一工作状态结构示意图；图5是本发明的第
二工作状态结构示意图；图6是本发明的A部分放大结构示意图；图7是本发明的B部分放大
结构示意图；在图中，1‑升降底脚，2‑操作台，3‑水平测量仪，4‑支架，5‑第一横杆，6‑第二横
杆，7‑限位板，8‑撞针组件，81‑拉杆，82‑上限位凸起，83‑延长管，84‑撞针弹簧，85‑下限位
凸起，86‑撞针，9‑冲击组件，91‑配合件，911‑取放板，912‑撞针孔，92‑滑动座，921‑撞击凸
起，922‑冲击头安装孔，93‑冲击头，931‑冲击头安装杆，10‑调速组件连接环，11‑调速组件，
111‑导向管，1111‑导向管法兰盘，1112‑滑动孔，112‑线圈，1121‑线圈法兰盘，1122‑避障
区，1123‑线圈主体，12‑调节测量件，121‑测力计，122‑溢液孔，123‑受力盘，124‑调节螺杆，
125‑手柄，13‑非牛顿流体容器，14‑非牛顿流体。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。

[0019] 参见图1，本发明提供了一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，该非牛顿流体抗冲击效果研究装置包括操作台2、调速组件11、冲击组件9、撞针组件8和非牛顿流体容器13，支
架4是设置在操作台2上的顶面的两侧的两个竖杆结构，在两个竖杆之间横跨设置有第一横
杆5和第二横杆6，第一横杆5设置在第二横杆6的底部，为后续实现实验装置的安装做基本
框架，在操作台2的底部设有四根升降底脚1，通过调节升降底脚1的高度，再对比设置在操
作台5顶面的两个垂直设置的水平测量仪3，实现调节操作台2的水平状态，通过将两个水平
测量仪3垂直设置，分别对两个方向的水平进行调节，增加实验时的数据的可靠性。

[0020] 参见图2，优选的是，本发明的调速组件11包括导向管111和线圈112，导向管111包括导向管法兰盘1111和滑动孔1112，导向管法兰盘1111与第一横杆5上设置的调速组件连
接环10配合，通过螺栓固接在调速组件连接环10上，保证导向管111的稳定性，线圈112套接
在导向管111的外侧，在线圈112的顶部设有与导向管法兰盘1111配合的线圈法兰盘1121，
实现将线圈法兰盘1121和导向管法兰盘1111同时固定在调速组件连接环10上，在线圈主体
1123的顶部和线圈法兰盘1121之间设有避障区1122，便于通过螺栓将调速组件11安装在调
速组件连接环10上。

[0021] 参见图2、图3和图6，另外，本发明的滑动座92采用的是永磁体材料制作，保证在线圈112通电时，滑动座92受到由线圈112磁场产生的磁场力，在滑动座92的底部可拆卸连接
有一个冲击头93，冲击头93的顶部设有冲击头安装杆931，同时滑动座92的底部设有与冲击
头安装杆931对应设置的冲击头安装孔922，冲击头安装杆931和冲击头安装孔922之间采用
螺纹配合方式安装，保证冲击头93可进行拆卸，更换不同冲击面积的冲击头93，保证实验时
的冲击头93的面积的可变性，便于研究冲击面积和非牛顿流体14抗冲击效果之间的关系，
冲击头93和滑动座92滑动连接在滑动孔1112内部，配合件91通过滑动座92的吸附作用，吸
附在滑动座92的顶部，配合件91的中心设有一个撞针孔912，同时在滑动座92的顶部设有与
撞针孔912对应设置的撞击凸起921，在滑动座和配合件吸附时，撞击凸起921内嵌在撞针孔
912的内部，并且配合件91可以将滑动座92固定在导向管111的顶部，在导向管111的顶部设
有与配合件91配合的配合件槽，这样将配合件91放置在配合槽内部，同时配合件91的直径
大于滑动孔1112的直径，防止配合件91滑入到滑动孔1112内部，将滑动座92的初始位置固
定在滑动孔1112的顶部。

[0022] 进一步的，本发明的配合件91的顶面设有取放板911，便于对配合件91进行取放操作，也方便滑动座92和冲击头93完成冲击操作后再次进行安装操作。

[0023] 参见图1，更好的，本发明的撞针86穿设于第二横杆6上的限位板上7，撞针86在第二横杆6的限位板7的上下两侧分别设有上限位凸起82和下限位凸起85，这样设置限制撞针
86在运动时的上下限，防止撞针86直接从通孔内穿出，影响使用的效率；撞针弹簧84套接于
撞针86上，撞针弹簧84的顶部与限位板7的底部接触，撞针弹簧84的底部与下限位凸起85接
触，保证在使用时将撞针86弹至滑动座92顶部的撞击凸起921，实现对滑动座92的撞击，实
现将滑动座92和配合件91分离；在限位板7和撞针86之间设有延长管83，保证撞针86在运动
时的方向，防止发生偏移，在上限位凸起82的顶部设有拉杆81，方便对撞针86进行拉动操
作，实现对滑动座92的撞击，将滑动座92和配合件91进行分离。

[0024] 参见图1和图7进一步的，本发明的非牛顿流体容器13设置在操作台2的顶面上，非牛顿流体容器13内部设有非牛顿流体14和可通过一调节螺杆124上下移动的调节测量件
12，调节测量件12包括设置于调节测量件12顶部的受力盘123、设置于受力盘123的顶面中
心的测力计121和固接于受力盘123的底部的调节螺杆124，非牛顿流体容器13设置于冲击
组件9的正下方，保证在冲击头93撞击到非牛顿流体14后，通过测力计121对撞击的参数进
行测量。

[0025] 更好的，本发明的非牛顿流体容器13底部设有螺纹孔，操作台2与所述螺纹孔对应位置设有安装孔，调节螺杆124与螺纹孔和安装孔配合并且调节螺杆124可调节受力盘123
的上下位置，并且在调节螺杆124的底部设有手柄125，通过手柄125带动调节螺杆124旋转，
实现将非牛顿流体容器13内部的调节测量件12进行上下移动。

[0026] 更优的，本发明的调节测量件12可在非牛顿流体容器13内部转动并且受力盘123上设有若干均匀布置的溢液孔122，通过受力盘123上下移动的同时，设置在非牛顿流体容
器13内部的非牛顿流体14通过溢液孔122在受力盘123的上下区域穿梭，防止在受力盘123
上下移动时非牛顿流体14不能在受力盘123的上下区域内部平衡穿梭，测力计121为贴片式
压力传感器，测量在冲击头93冲击受力盘123时的力，研究冲击头93的冲击速度、冲击面积
和非牛顿流体14的厚度对于冲击力的大小的影响。

[0027] 参见图4和图5，在本实施例中，在测量前，通过手柄125调节受力盘123在非牛顿流体容器13内部的高度，从而控制位于受力盘123顶部的非牛顿流体14的厚度，然后通过配合
件91和滑动座92之间的吸附力将滑动座92和冲击头93固定在导向管111的顶部，然后再拉
动撞针86压缩撞针弹簧84，在撞针弹簧84的作用力下，撞针86撞击滑动座92顶部的撞击凸
起921，同时，线圈112进行供电，通过控制线圈112供电的大小和方向对滑动座92的速度进
行控制，此时冲击头93撞击到非牛顿流体14的表面，通过设置在受力盘123上的测力计121
测量撞击力的大小，需要注意的是，线圈112作用在滑动座92的洛伦兹力是可以通过通电的
方向和大小控制的，并且洛伦兹力的方向是导向管111的轴线方向，也就是调速组件11可以
对滑动座92进行加速和减速操作，另外冲击头93是可以拆卸的，通过更换冲击头93顶部面
积不同的冲击头93控制冲击面积。

[0028] 综上所述，本发明提供了一种非牛顿流体抗冲击效果研究装置，包括：操作台，所述操作台的顶部设有支架，所述支架上设有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆设置于所
述第二横杆的底部；调速组件，包括内部设有滑动孔的导向管和套接于所述导向管外侧的
线圈，所述导向管顶部和线圈顶部固接于所述第一横杆中心的底部，这样保证在固定后调
速组件呈竖直状态，通过对线圈进行通电，产生磁场后作用在带有磁性的滑动座上，调节通
电的大小和方向，便于对冲击组件的速度进行调节；冲击组件，包括带有磁性的滑动座、可
拆卸连接于所述滑动座底部的冲击头和吸附于所述滑动座顶部的配合件，所述配合件直径
大于所述滑动孔直径，并且所述滑动座和冲击头滑动连接于所述滑动孔内，所述配合件中
心设有撞针孔，这样设置通过配合件将滑动座和冲击头通过吸附力固定在导线管的顶部，
在后续的撞针撞击后时滑动座和配合件脱离，在线圈作用下实现速度调节并且撞击设置在
非牛顿流体容器内部的非牛顿流体，观察和测量撞击效果；设置于所述第二横杆上并且可
通过撞针孔将所述滑动座撞离所述配合件的撞针组件；非牛顿流体容器，包括设置于所述
非牛顿流体容器内部的非牛顿流体和可上下移动的受力盘，所述受力盘中心设有测力计，
所述非牛顿流体容器设置于所述操作台顶面和冲击组件的正下方，保证在冲击头撞击到非
牛顿流体后，通过测力计和受力盘对撞击的参数进行测量。

[0029] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变
形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

[0030] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相
对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可
以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。