CN104006939A - 弹簧非线性特性的测量装置 - Google Patents

Abstract

一种弹簧非线性特性的测量装置，属于弹簧弹力检测技术领域。包括弹簧安装座、用于对弹簧施加推力以使得弹簧产生变形的施力装置和检测传感器，所述施力装置包括导向机构、驱动机构、中部滑板，所述驱动机构中的上部支撑板和弹簧安装座间通过导向机构相连，驱动机构端部与中部滑板相接触，测量时，中部滑板另一端与弹簧相接触，压缩弹簧，传递力到置于弹簧安装座上的传感器，传感器与外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。本发明既能检测弹簧在一定变形量下所需压力大小，又能测量该弹簧在某力下的变形量，以便对弹簧的非线性性能进行研究，为弹簧的制造工艺或结构的改进提供参考数据。

Description

弹簧非线性特性的测量装置

技术领域

本发明属于弹簧弹力检测技术领域，特别是涉及一种弹簧非线性特性的测量装置，用来间接确定某种弹簧所受力与变形之间的非线性关系。

背景技术

弹簧作为一种常用缓冲减振元件安装在汽车等其它地方上，需要对其型号规格凭经验或者实验选取。目前，大多数测量减振弹簧的装置虽然自动化程度较高，但是成本高，占据空间较大，维护不方便，而且一般弹簧测量装置只用来测量弹簧所受力大小或者检验弹簧是否合格。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种弹簧非线性特性的测量装置，它结构简单，既能检测弹簧在一定变形量下所需压力大小，又能测量此弹簧在某力下的变形量，并且也适用于线性弹簧的测量，以便对弹簧的非线性性能进行更方便的研究。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括弹簧安装座、用于对弹簧施加推力以使得弹簧产生变形的施力装置和检测传感器，所述施力装置包括导向机构、驱动机构、中部滑板，所述驱动机构中的上部支撑板和弹簧安装座间通过导向机构相连，驱动机构端部与中部滑板相接触，测量时，中部滑板另一端与弹簧相接触，压缩弹簧，传递力到置于弹簧安装座上的传感器，传感器与外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。

进一步地，所述弹簧安装座包括下座、下垫板、圆筒及至少三个弹簧片，所述置于下座上的圆筒内设置传感器，传感器上方设置安放弹簧的下垫板，弹簧片沿圆筒圆周均匀设置，弹簧片一端固定在圆筒外的下座上，另一端置于圆筒内下垫板外周，安装待测弹簧后，与待测弹簧相接触，横向定位待测弹簧。

进一步地，沿所述下座放置传感器的圆周设置有至少三个定位传感器的凸台，下座上开有传感器出线孔，传感器为压力传感器。

进一步地，所述弹簧片与待测弹簧接触侧的边缘上部倾斜，下部竖直，竖直部与待测弹簧接触。

进一步地，所述中部滑板与驱动机构接触端设置有止推轴承，与待测弹簧接触端设置有上垫板；在所述中部滑板上沿止推轴承圆周均匀设置至少三个限定止推轴承位置的凸台，凸台的高度小于等于止推轴承的止推垫片高度。

进一步地，所述的上垫板和下垫板结构相同，均是在一圆形板中间连接一圆杆，检测时，弹簧压缩后的长度大于两圆杆长度之和。

进一步地，所述导向机构包括三个导向定位杆，分别连接于驱动机构中的上部支撑板和弹簧安装座的下座之间，导向定位杆中部带有测量弹簧变形大小的刻度。

进一步地，所述驱动机构包括上部支撑板、手柄和丝杠螺母副，其中螺母副固定于上部支撑板上，与其配合连接的丝杠副一端连接有手柄；所述的丝杠副与止推轴承接触端还连接有挡板，所述的挡板大于止推轴承止推垫片的内径。

进一步地，所述下座、中部滑板、上部支撑座均为等边三角形板，其三个尖角为圆滑倒角；其中上部支撑座和中部滑板均开有与导向定位杆配合的三个定位孔；下座上对应导向杆位置设置橡胶支脚。

或者，所述下座上开有连接导向杆的定位孔，定位导向杆的端部穿过下座连接有支撑板，所述橡胶支脚连接在支撑板上。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过施力装置施力和弹簧安装座配合，通过中部滑板和下座的上下垫板夹持、压缩弹簧，传递力到置于弹簧安装座上的传感器，通过外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。既能检测弹簧在一定变形量下所需压力大小，又能测量此弹簧在某力下的变形量，以便对弹簧的非线性性能进行更方便的研究。

2.通过本发明测量弹簧所受力及其变形，以便对弹簧的制造工艺或结构的改进提供参考数据，另外也为实验室和数值模拟提供对比数据。

3.本发明结构简单并不涉及操作者的技术或经验，占据空间小，操作方便。本发明适用于螺旋弹簧等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视结构示意图的剖视图。

图3为图2中安装座的俯视剖视图。

图4为本发明试验时绘制的力-位移曲线图。

图中：1.手柄，2.上部支撑板，3.螺母，4.导向定位杆，5.支撑板，6.下座，7.弹簧片，8.中部滑板，9.丝杠副，10.止推轴承， 11.上垫板， 12. 圆筒， 13.传感器，14.螺钉，15.橡胶支脚，16.凸台，17.挡板，18.下垫板，19.螺母副，20.圆形板，21.圆杆。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。

实施例1：如图1、图2所示，本发明包括弹簧安装座、用于对弹簧施加推力以使得弹簧产生变形的施力装置和检测传感器13，所述施力装置包括导向机构、驱动机构、中部滑板8，所述驱动机构中的上部支撑板2和弹簧安装座间通过导向机构相连，驱动机构端部与中部滑板8相接触，测量时，中部滑板8与弹簧相接触，压缩弹簧，传递力到置于弹簧安装座上的传感器13，传感器13与外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。

如图2、图3所示，所述弹簧安装座包括下座6、下垫板18、圆筒12及至少三个弹簧片7（本例采用三个弹簧片7），所述置于下座6上的圆筒12内设置传感器13，传感器13上方设置安放弹簧的下垫板18，弹簧片7沿圆筒12圆周均匀设置，弹簧片7一端固定在圆筒12外的下座6上，另一端置于圆筒12内下垫板17外周，安装待测弹簧后，与待测弹簧相接触，横向定位待测弹簧。如图2所示，所述弹簧片7与待测弹簧接触侧的边缘上部倾斜，方便弹簧的装入，下部竖直，竖直部与待测弹簧接触，方便对弹簧的定位，所述弹簧片7起到定心和横向固定弹簧的作用，弹簧片7采用刚度较小的材料，以不至于影响力向下的传递。

如图2所示，所述圆筒12的内径由待测弹簧的外径大小所决定，大于弹簧及下垫板18的圆形板外径。沿所述下座6放置传感器13的圆周设置有至少三个定位传感器13的凸台16（本例采用三个凸台16），下座6上开有传感器13出线孔。所述传感器13为压力传感器，与外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。

所述中部滑板8与驱动机构接触端设置有止推轴承10，与待测弹簧接触端设置有上垫板11。在所述中部滑板8上沿止推轴承10圆周均匀设置至少三个限定止推轴承10位置的凸台（本例采用三个凸台），凸台的高度小于等于止推轴承10的止推垫片高度，用于横向定位。止推轴承10即可以传递力，还可以旋转，配合丝杠旋转接触效果好。

所述的上垫板11和下垫板18结构相同，均是在一圆形板20中间焊接一圆杆21，检测时，弹簧达到最大压缩量时，两圆杆21端部间留有距离；防止两圆杆21碰触，影响检测结果。所述上垫板11起防护作用防止弹簧在外力的干扰下弹出发生危险。由于弹簧形状的特殊性不能与传感器13很好接触，需要通过下垫板18来传递力，此时下垫板18上的竖直圆杆是为了拆装方便，下垫板的圆形板20直径小于圆筒12的内径。

如图2所示，所述驱动机构包括上部支撑板2、手柄1和丝杠螺母副，其中螺母副19固定于上部支撑板2上，与其配合连接的丝杠副9一端连接有手柄1，另一端连接有挡板17，在工作时与中部滑板8的止推轴承10接触，通过止推轴承10可以减小丝杠副9与中部滑板8间的摩擦，提高效率减小噪音。所述该挡板17为圆形钢板或者其他形状钢板，其外径大于止推轴承10止推垫片的内径。避免由于丝杠副9的外径小于止推轴承10的内径时，伸进止推轴承10中；通过挡板17传递力，受力均匀。

如图1-图3所示，所述导向机构包括三个导向定位杆4，分别连接于驱动机构上部支撑板2和弹簧安装座的下座6之间，导向定位杆4中部带有测量弹簧变形大小的刻度，导向定位杆4连接下座6的一端焊接一正方形钢板5，以增加受力面积起支撑作用，正方形钢板5下方粘接一橡胶支脚15，起支持整个装置的作用。

本发明中所述下座6、中部滑板8、上部支撑座2均为开有三个定位孔的等边三角形板，其三个尖角为圆滑倒角。

本发明的工作过程：

通过本发明测量弹簧的非线性特性，主要是测量弹簧的受力和变形。将中部滑板8手动抬起，然后将待测弹簧套装在下座6的圆筒12内下垫板18的圆杆21上，由沿圆筒12圆周设置的弹簧片7横向固定，此时把显示器读数归零。轻轻下放中部滑板8，当其上的上垫板11与弹簧接触时，记录中部滑板8一侧在定位导向杆4上的刻度值，然后放下中部滑板8，记录新的刻度值和外接显示器上的压力读数，以保证不受中部滑板8重量的影响，旋转手柄1，按照试验要求增加力的大小并记录定位导向杆4上的刻度变化，通过试验数据可以绘制力—位移曲线，如图4所示。

实施例2：本例与实施例1不同的是：本例中的下座6上不开安装导向定位杆4的定位孔，导向定位杆4与下座焊接，在下座6上对应导向定位杆4的位置设置有橡胶支脚15，以支撑导向定位杆4。

Claims (10)

1.一种弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：包括弹簧安装座、用于对弹簧施加推力以使得弹簧产生变形的施力装置和检测传感器，所述施力装置包括导向机构、驱动机构、中部滑板，所述驱动机构中的上部支撑板和弹簧安装座间通过导向机构相连，驱动机构端部与中部滑板相接触，测量时，中部滑板另一端与弹簧相接触，压缩弹簧，传递力到置于弹簧安装座上的传感器，传感器与外接的显示器连接以显示弹簧受力的大小。

2.根据权利要求1所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述弹簧安装座包括下座、下垫板、圆筒及至少三个弹簧片，所述置于下座上的圆筒内设置传感器，传感器上方设置安放弹簧的下垫板，弹簧片沿圆筒圆周均匀设置，弹簧片一端固定在圆筒外的下座上，另一端置于圆筒内下垫板外周，安装待测弹簧后，与待测弹簧相接触，横向定位待测弹簧。

3.根据权利要求2所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：沿所述下座放置传感器的圆周设置有至少三个定位传感器的凸台，下座上开有传感器出线孔，传感器为压力传感器。

4.根据权利要求2所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述弹簧片与待测弹簧接触侧的边缘上部倾斜，下部竖直，竖直部与待测弹簧接触。

5.根据权利要求1或2所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述中部滑板与驱动机构接触端设置有止推轴承，与待测弹簧接触端设置有上垫板；在所述中部滑板上沿止推轴承圆周均匀设置至少三个限定止推轴承位置的凸台，凸台的高度小于等于止推轴承的止推垫片高度。

6.根据权利要求5所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述的上垫板和下垫板结构相同，均是在一圆形板中间连接一圆杆，检测时，弹簧压缩后的长度大于两圆杆长度之和。

7.根据权利要求1所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述导向机构包括三个导向定位杆，分别连接于驱动机构中的上部支撑板和弹簧安装座的下座之间，导向定位杆中部带有测量弹簧变形大小的刻度。

8.根据权利要求1所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述驱动机构包括上部支撑板、手柄和丝杠螺母副，其中螺母副固定于上部支撑板上，与其配合连接的丝杠副一端连接有手柄；所述的丝杠副与止推轴承接触端还连接有挡板，所述的挡板大于止推轴承止推垫片的内径。

9.根据权利要求2或8所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述下座、中部滑板、上部支撑座均为等边三角形板，其三个尖角为圆滑倒角；其中上部支撑座和中部滑板均开有与导向定位杆配合的三个定位孔；下座上对应导向杆位置设置橡胶支脚。

10.根据权利要求9所述弹簧非线性特性的测量装置，其特征在于：所述下座上开有连接导向杆的定位孔，定位导向杆的端部穿过下座连接有支撑板，所述橡胶支脚连接在支撑板上。