CN104913926A - 一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，包括箱体、基架、和凸轮机构，箱体为半圆柱状外壳，一边与基架通过销钉连接，另一边与基架通过螺栓连接，基架与箱体的下半部分固定连接，凸轮机构设置在箱体的内部。可以达到实验时要求的专一性，偏心量可控性，加速寿命程度可控性等方面的要求。本发明还公开了利用可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置进行斜圈弹簧疲劳试验的方法。首先将斜圈弹簧放入箱体内槽中完成装夹；然后进行偏心距的定值定位，完成偏心量的调整；实验前进行平衡微调，直至设备平衡运转。最后启动传动机构，根据试验需求设置偏心量e、转速r，开始进行试验，记录被测斜圈弹簧在试验中疲劳的时间T。

Description

一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于疲劳试验设备技术领域，涉及一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置。本发明还涉及利用该测试装置进行的试验方法。

背景技术

斜圈弹簧因为其体积小、多点接触、导电性良好热稳定性高、可允许误差较大等诸多优点，作为密封零件、屏蔽零件和连接零件广泛用于航空航天、电力系统、密封系统等众多领域。在实际应用中它可靠性的高低、工作寿命的长短直接影响到众多领域设备的可靠性。因为高性能斜圈弹簧生产与制造系国外专利技术，相关技术的封锁严重限制了其在我国的发展和应用。

斜圈弹簧可靠性寿命与疲劳寿命优劣，会对其应用效果产生至关重要的影响，客观的试验仿真模拟与科学性的分析研究是保证产品质量的重要条件。斜圈弹簧是电力系统中重要电器连接元件，在实际的工作中，电力开关的闭合与启动或者被连接件之间的相互动作，会使弹簧不断发生受力压缩现象，有时候还会伴随着整体小角度的转动，在静态连接的情况下，弹簧也会长时间处于受力被压缩的状态，在如此不断受力发生形变的情况下弹簧会出现应力疲劳，进而很大地影响到自身的可靠性寿命。

目前国内对于斜圈弹簧可靠性寿命与疲劳特性方面的研究较少，可获得的文献也有限，现有的针对斜圈弹簧疲劳试验相关设备也很少，很难做到专一性，偏心量可控性，加速寿命程度可控性等方面。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳性能测试装置，可以达到实验时要求的专一性，偏心量可控性，加速寿命程度可控性等方面的要求。

本发明所采用的技术方案是，一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，包括箱体、基架、和凸轮机构，箱体为半圆柱状外壳，一边与基架通过销钉连接，另一边与基架通过螺栓连接，基架与箱体的下半部分固定连接，凸轮机构设置在箱体的内部。

本发明的特点还在于，

箱体的内壁有一环形的槽，用于放置斜圈弹簧，环形槽内一周设有若各干个与斜圈弹簧相卡并防止斜圈弹簧周向转动的小钉。

箱体由可打开的两个半圆柱壳体组成，其一侧有紧固开关，另一侧有销链接，从而可以实现箱体上半部分的开合。

凸轮机构为圆柱形，包括从内向外依次设置的圆柱形内圈和圆柱形外圈，以及位于圆柱形内圈和圆柱形外圈之间预留的一个环形空间环形滚道。

环形滚道的内部设有若干个钢球，钢球之间由保持架相连接并将若干个钢球均匀的隔开，保持架两端通过铆钉铆合连接，滚道两侧设有环形橡胶密封圈密封。

内圈为圆柱形，中间刻有方形中心孔和两个对称的方形滑槽，方形旋转轴与方形中心孔相配合，以方形中心孔的右端面为基准定位面，插入标准活动块进行定位，左边由穿过方形滑槽的两个紧固螺栓和一个辅助固定块进行夹紧。方形滑槽右边有两个穿过滑槽的平衡螺栓，平衡螺栓与左边两个固定螺栓相对称设置。

标准活动块共有四种型号，厚度标准分别为2.5mm，2mm，1.5mm，能实现1mm--6mm共11种不同组合的偏心量大小。

本发明的另一目的是提供一种利用可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置进行斜圈弹簧疲劳试验的方法。

本发明的另一技术方案是，一种利用可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置进行斜圈弹簧疲劳试验的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，拧开紧固螺栓，打开箱体，将斜圈弹簧放入箱体内槽中，并与槽内小钉相卡，保证斜圈弹簧不做周向转动；再合上箱体，拧紧紧固螺栓，完成装夹；

步骤2，调整凸轮机构内圈和旋转轴的相对位置，并且根据实验需要在旋转轴的右边插入若干标准活动块进行偏心距的定值定位，左边通过一对紧固螺栓和一辅助固定块进行夹紧，完成偏心量的调整；

步骤3，实验前每次改变偏心量后，要通过估算预设平衡螺栓的位置，调节转速后并进行预运转，根据运转后的平衡情况再通过微调平衡螺栓的距离或改变螺母垫片的数量进行多次平衡微调，直至设备平衡运转。

步骤4，启动传动机构，根据试验需求设置偏心量e、转速r，开始进行试验，记录被测斜圈弹簧在试验中疲劳的时间T。

本发明的有益效果是，本发明对于完善可靠性寿命与疲劳试验设备体系，开展斜圈弹簧疲劳试验，进而对其可靠性寿命和疲劳特性进行研究分析，具有很高的理论价值和实用意义。

附图说明

图1是本发明的一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置的结构示意图；

图2是本发明一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置结构示意图中A-A剖视图；

图3是本发明一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置中的凸轮结构示意图；

图4是本发明一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置中的凸轮结构的剖面结构示意图；

图5是本发明一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置中的标准活动块的结构示意图。

图中，1.箱体，2.斜圈弹簧，3.外圈，4.铆钉，5.钢球，6.保持架，7.紧固螺栓，8.内圈，9.滑槽，10.辅助固定块，11.紧固螺栓，12.基架，13.平衡螺栓，14.销链接，15.滚道，16.小钉，17.橡胶密封圈，18.标准活动块，19.旋转轴，20.环形槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，如图1所示，包括箱体1、基架12、和凸轮机构，箱体1为半圆柱状外壳，一边与基架通过销钉14连接，另一边与基架通过螺栓7连接，用于斜圈弹簧的装卸；箱体1的内壁有一环形的槽20，用于放置斜圈弹簧2，环形槽内一周设有若各干个与斜圈弹簧2相卡并防止斜圈弹簧周向转动的小钉16。箱体1由可打开的两个半圆柱壳体组成，其一侧有紧固开关，另一侧有销链接14，从而可以实现箱体1上半部分的开合，基架12与箱体1的下半部分固定连接。

凸轮机构设置在箱体1的内部，且凸轮机构为圆柱形，包括从内向外依次设置的圆柱形内圈8和圆柱形外圈3，以及位于圆柱形内圈8和圆柱形外圈3之间预留的一个环形空间环形滚道15；

滚道15的内部设有若干个钢球5，使得内圈8、外圈3和钢球5以滚动轴承的方式工作，将凸轮机构工作面上的滑动摩擦转变为滚动摩擦。

钢球5之间由保持架6相连接并将若干个钢球5均匀的隔开，保证滚动的平稳性，保持架6两端通过铆钉4铆合连接，滚道15两侧设有环形橡胶密封圈17密封。

内圈8为圆柱形，中间刻有方形中心孔和两个对称的方形滑槽9，方形旋转轴19与方形中心孔相配合，以方形中心孔的右端面为基准定位面，插入标准活动块18进行定位，左边由穿过方形滑槽9的两个紧固螺栓11和一个辅助固定块10进行夹紧。偏心距的大小直接由选用的标准活动块18各型号标准厚度相加得出，从而实现一种偏心距可控的特殊凸轮机构。方形滑槽9右边有两个穿过滑槽9的平衡螺栓13，平衡螺栓13与左边两个固定螺栓11相对称设置，通过滑动的距离和螺母的个数，来调节平衡，具体通过一定的平衡计算使左边的辅助固定块18和紧固螺栓11，与右边选用的标准活动块18和平衡螺栓13相平衡，使得实验设备既可以实现偏心也能够在高速运转时保持平衡。标准活动块18共有四种型号，厚度标准分别为2.5mm，2mm，1.5mm，能实现1mm--6mm共11种不同组合的偏心量大小。

本发明的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置的工作原理是，由旋转轴19带动可调偏心距的凸轮机构内圈8做回转运动，凸轮以滚动轴承的方式作回转运动对安装在箱体槽20内的斜圈弹簧2完成了不断循环地扩张和压缩动作，克服对斜圈弹簧的磨损，使得弹簧在有限时间内持续服役工作，完成疲劳试验。

本发明方案的特点是：

1、圆周运动可以实现很高的转速，而且转速可以控制，从而可以对斜圈弹簧实现不同程度的疲劳试验；

2、将凸轮机构与滚动轴承的形式相结合，圆柱形外圈3做小幅度的平面运动，有效减小摩擦力，极大地减少了一般实验模拟中对斜圈弹簧的磨损和误差。

3、内圈8与旋转轴18相对位置的改变，可以实现偏心距的改变，并且偏心量的大小直接由标准活动块决定，偏心距的改变将对斜圈弹簧产生不同的压缩量，从而对斜圈弹簧实现不同幅值的疲劳试验；

该实验设备设有平衡螺栓13，通过调整滑动距离与螺母垫片的数量来调节平衡，使得实验设备既可以实现偏心也能够在高速回转时保持平衡。

本发明还涉及一种利用可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置进行斜圈弹簧疲劳试验的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，拧开紧固螺栓7，打开箱体1，将斜圈弹簧2放入箱体内槽20中，并与槽内小钉16相卡，保证斜圈弹簧不做周向转动；再合上箱体1，拧紧紧固螺栓7，完成装夹；

步骤2，调整凸轮机构内圈8和旋转轴19的相对位置，并且根据实验需要在旋转轴19的右边插入若干标准活动块18进行偏心距的定值定位，左边通过一对紧固螺栓11和一辅助固定块10进行夹紧，完成偏心量的调整；

步骤3，实验前每次改变偏心量后，要通过估算预设平衡螺栓13的位置，调节转速后并进行预运转，根据运转后的平衡情况再通过微调平衡螺栓13的距离或改变螺母垫片的数量进行多次平衡微调，直至设备平衡运转。

步骤4，启动传动机构，根据试验需求设置偏心量e、转速r，开始进行试验，记录被测斜圈弹簧在试验中疲劳的时间T。

Claims (8)

1.一种可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，包括箱体(1)、基架(12)、和凸轮机构，箱体(1)为半圆柱状外壳，一边与基架通过销钉(14)连接，另一边与基架通过螺栓(7)连接，所述的基架(12)与箱体(1)的下半部分固定连接，所述的凸轮机构设置在箱体(1)的内部。

2.根据权利要求1所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的箱体(1)的内壁有一环形的槽(20)，用于放置斜圈弹簧(2)，环形槽内一周设有若各干个与斜圈弹簧(2)相卡并防止斜圈弹簧周向转动的小钉(16)。

3.根据权利要求1所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的箱体(1)由可打开的两个半圆柱壳体组成，其一侧有紧固开关，另一侧有销链接(14)，从而可以实现箱体(1)上半部分的开合。

4.根据权利要求1所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的凸轮机构为圆柱形，包括从内向外依次设置的圆柱形内圈(8)和圆柱形外圈(3)，以及位于圆柱形内圈(8)和圆柱形外圈(3)之间预留的一个环形空间环形滚道(15)。

5.根据权利要求4所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的环形滚道(15)的内部设有若干个钢球(5)，钢球(5)之间由保持架(6)相连接并将若干个钢球(5)均匀的隔开，保持架(6)两端通过铆钉(4)铆合连接，滚道(15)两侧设有环形橡胶密封圈(17)密封。

6.根据权利要求4所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的内圈(8)为圆柱形，中间刻有方形中心孔和两个对称的方形滑槽(9)，方形旋转轴(19)与方形中心孔相配合，以方形中心孔的右端面为基准定位面，插入标准活动块(18)进行定位，左边由穿过方形滑槽(9)的两个紧固螺栓(11)和一个辅助固定块(10)进行夹紧；方形滑槽(9)右边有两个穿过滑槽(9)的平衡螺栓(13)，平衡螺栓(13)与左边两个固定螺栓(11)相对称设置。

7.根据权利要求6所述的可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述的标准活动块(18)共有四种型号，厚度标准分别为2.5mm，2mm，1.5mm，能实现1mm--6mm共11种不同组合的偏心量大小。

8.一种利用可控偏心量的斜圈弹簧疲劳试验装置进行斜圈弹簧疲劳试验的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，拧开紧固螺栓(7)，打开箱体(1)，将斜圈弹簧(2)放入箱体内槽(20)中，并与槽内小钉(16)相卡，保证斜圈弹簧不做周向转动；再合上箱体(1)，拧紧紧固螺栓(7)，完成装夹；

步骤2，调整凸轮机构内圈(8)和旋转轴(19)的相对位置，并且根据实验需要在旋转轴(19)的右边插入若干标准活动块(18)进行偏心距的定值定位，左边通过一对紧固螺栓(11)和一辅助固定块(10)进行夹紧，完成偏心量的调整；

步骤3，实验前每次改变偏心量后，要通过估算预设平衡螺栓(13)的位置，调节转速后并进行预运转，根据运转后的平衡情况再通过微调平衡螺栓(13)的距离或改变螺母垫片的数量进行多次平衡微调，直至设备平衡运转；

步骤4，启动传动机构，根据试验需求设置偏心量e、转速r，开始进行试验，记录被测斜圈弹簧在试验中疲劳的时间T。