CN106596270A - 一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置及测试方法，所述测试装置包括机架、用于驱动待测试弹簧变形的移动板、用于驱动移动板作竖向往复运动的竖向驱动机构以及设在移动板和机架之间的竖向导向机构，其特征在于，还包括用于定位弹簧的定位轴、拉压力传感器、位移传感器以及数据处理单元，其中，待测试弹簧套在定位轴上，所述定位轴向上穿过移动板并形成滑动结构，所述拉压力传感器与弹簧的底端连接，弹簧的顶端与移动板连接；所述位移传感器与移动板连接；所述拉压力传感器和位移传感器与数据处理单元的信号输入端连接。本发明的衰减测试装置能够对拉伸弹簧和压缩弹簧进行衰减测试。

Description

一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种机械试验设备及方法，具体涉及一种拉伸弹簧和压缩弹簧的测试装置及测试方法。
背景技术
弹簧是一种机械零件，它利用材料的弹性和结构特点，在工作时产生变形，把机械功或动能转变为变形能，或把变形能转变为机械功或动能。弹簧的类型很多，按结构形状来分，弹簧大致分为圆柱螺旋弹簧、非圆柱螺旋弹簧和其他弹簧。圆柱螺旋弹簧又可分为螺旋压缩弹簧、螺旋拉伸弹簧和螺旋扭转弹簧等。
对于每一批次生产的弹簧，需要抽检一些样品进行弹簧的相关试验，而现有的弹簧测试装置只能对弹簧的寿命进行测试。即是将弹簧进行反复压缩，经过若干次后，检查弹簧产品是否出现裂纹或断裂，从而判断弹簧是否符合产品的寿命要求；然而，对于弹簧在使用过程中的衰减特性，并没有相关的测试装置，弹簧的衰减是指弹簧的弹性系数k在使用过程中的变化，弹簧发生衰减影响到弹簧的使用性能，是弹簧的重要性能指标。并且，现有弹簧测试装置只能对同类型、同型号的弹簧(压簧、中径、长度一致等)进行测试，而无法对多种类型、多种规格的弹簧进行测试，通用性较低，存在局限性。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，该装置能够对拉伸弹簧和压缩弹簧进行衰减测试。
本发明的另外一个目的在于提供一种应用上述拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置实现的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，包括机架、用于驱动待测试弹簧变形的移动板、用于驱动移动板作竖向往复运动的竖向驱动机构以及设在移动板和机架之间的竖向导向机构，其特征在于，还包括用于定位弹簧的定位轴、拉压力传感器、位移传感器以及数据处理单元，其中，待测试弹簧套在定位轴上，所述定位轴向上穿过移动板并形成滑动结构，所述拉压力传感器与弹簧的底端连接，弹簧的顶端与移动板连接；所述位移传感器与移动板连接；所述拉压力传感器和位移传感器与数据处理单元的信号输入端连接。
上述拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置的工作原理是：测试前将待测试弹簧安装到定位轴上，弹簧的上下两端分别与移动板和拉压力传感器连接；测试时，竖向驱动机构驱动移动板在竖向导向机构的导向下作竖向往复运动，从而对待测试弹簧产生压力(针对压缩弹簧，下同)或拉力(针对拉伸弹簧，下同)，通过拉压力传感器实时检测弹簧的当前压力或拉力F，并通过位移传感器实时检测弹簧当前的变形量x，从而通过数据处理单元可以实时计算弹簧的弹性系数k＝F/x，这样，就可以同时对拉伸弹簧和压缩弹簧进行衰减特性的测试。
本发明的一个优选方案，其中，所述竖向驱动机构包括电机以及丝杆传动机构，其中，所述电机固定在机架上，该电机的主轴与丝杆传动机构中的丝杆连接，所述丝杆的两端分别通过上轴承座和下轴承座连接在机架上，丝杆传动机构中的丝杆螺母设置在所述移动板上。利用上述竖向驱动机构可以精确地驱动移动板作竖向往复运动，结构简单，便于控制。
本发明的一个优选方案，其中，所述机架上在移动板的上方设有上限位开关，在移动板的下方设有下限位开关。通过设置上限位开关和下限位开关来限定移动板的竖向运动行程，确保移动板按设定的行程进行往复运动，所述上限位开关和下限位开关的位置可以灵活调节，从而适应不用的测试行程要求。
本发明的一个优选方案，其中，所述竖向导向机构包括导向杆和匹配于导向杆上的直线滑块，其中，所述导向杆的两端固定在机架上，所述直线滑块设置于移动板上。通过上述的竖向导向机构对移动板的竖向运动进行精确的导向，提高测试精度。
本发明的一个优选方案，其中，所述机架包括上板、下板、立柱以及立板，其中，所述立柱连接在上板和下板之间形成框架结构，所述立板的上端和下端分别与上板和下板连接。上述结构的机架结构简单，刚度好，便于各个部件的布置。
优选地，所述电机固定在上板上；所述上轴承座、下轴承座、上限位开关以及下限位开关均设置在立板上；所述导向杆的两端分别与上板和下板连接；所述定位轴的两端分别与上板和下板连接。这样可以紧凑的将各个部件设置到机架中。
本发明的一个优选方案，其中，所述下板的底部设有调节脚和脚轮，以便于调节机架的高度以及对衰减测试装置进行移动。
本发明的一个优选方案，其中，当所述弹簧为拉伸弹簧时，该拉伸弹簧的上下两端设有拉钩，两个拉钩分别连接在移动板和拉压力传感器上。
本发明的一个优选方案，其中，所述位移传感器通过螺纹连接结构与移动板连接，这样便于安装和拆卸。
一种应用上述拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置实现的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)竖向驱动机构驱动移动板在竖向导向机构的导向下作竖向往复运动，促使待测试弹簧产生进行反复的伸缩变形；
(2)所述拉压力传感器实时检测弹簧当前的弹力F，所述位移传感器实时检测弹簧当前的变形量x，弹簧每作一次伸缩变形对应的弹力F和变形量x数据均输送至数据处理单元保存；
(3)数据处理单元根据所述弹力F和变形量x数据，并结合胡克定律F＝k·x，其中k为弹性系数，计算弹簧每作一次伸缩变形对应的弹性系数k，通过判断弹性系数k的变化，可知弹簧的衰减率。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明的衰减测试装置通过设置拉压力传感器和位移传感器实时检测弹簧的弹力和变形量，通过数据处理单元的计算得到弹簧的弹性系数k的变化情况，实现了对弹簧衰减特性的测量。
2、本发明的衰减测试装置既能用于测试拉伸弹簧，也能用于测试压缩弹簧，通用性好，应用更加广泛。
附图说明
图1-图3为本发明所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置的一个具体实施方式结构示意图，其中，图1为主视图，图2为左视图，图3为立体图，图中显示的待测试弹簧为螺旋压缩弹簧。
图4为本发明所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置中当待测弹簧为螺旋拉伸弹簧时的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-图3，本发明的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置包括机架6、用于驱动待测试弹簧变形的移动板4、用于驱动移动板4作竖向往复运动的竖向驱动机构以及设在移动板4和机架6之间的竖向导向机构；此外，还包括用于定位弹簧的定位轴2、拉压力传感器8、位移传感器13以及数据处理单元，其中，待测试弹簧套在定位轴2上，所述定位轴2向上穿过移动板4并形成滑动结构，所述拉压力传感器8与弹簧的底端连接，弹簧的顶端与移动板4连接；所述位移传感器13与移动板4连接；所述拉压力传感器8和位移传感器13与数据处理单元的信号输入端连接。
参见图1-图3，所述竖向驱动机构包括电机1以及丝杆传动机构，其中，所述电机1固定在机架6上，该电机1的主轴通过减速器18与丝杆传动机构中的丝杆5连接，所述丝杆5的两端分别通过上轴承座15和下轴承座19连接在机架6上，丝杆传动机构中的丝杆螺母14设置在所述移动板4上。利用上述竖向驱动机构可以精确地驱动移动板4作竖向往复运动，结构简单，便于控制。
参见图1-图3，所述机架6上在移动板4的上方设有上限位开关16，在移动板4的下方设有下限位开关17，工作时，移动板4触碰上述上限位开关16和下限位开关17后，电机1停止工作，并反转。通过设置上限位开关16和下限位开关17来限定移动板4的竖向运动行程，确保移动板4按设定的行程进行往复运动，所述上限位开关16和下限位开关17的位置还可以灵活调节，从而适应不用的测试行程要求。
参见图1-图3，所述竖向导向机构包括导向杆10和匹配于导向杆10上的直线滑块12，其中，所述导向杆10的两端固定在机架6上，所述直线滑块12设置于移动板4上。通过上述的竖向导向机构对移动板4的竖向运动进行精确的导向，提高测试精度。
参见图1-图3，所述机架6包括上板3、下板9、立柱22以及立板21，其中，所述立柱22连接在上板3和下板9之间形成框架结构，所述立板21的上端和下端分别与上板3和下板9连接。上述结构的机架6结构简单，刚度好，便于各个部件的布置。
参见图1-图3，所述电机1固定在上板3上；所述上轴承座15、下轴承座19、上限位开关16以及下限位开关17均设置在立板21上；所述导向杆10的两端分别与上板3和下板9连接；所述定位轴2的两端分别与上板3和下板9连接。这样可以紧凑的将各个部件设置到机架6中。
参见图1-图3，所述下板9的底部设有调节脚7和脚轮20，以便于调节机架6的高度以及对衰减测试装置进行移动。
参见图1-图3，所述位移传感器13通过螺纹连接结构与移动板4连接，这样便于安装和拆卸。工作时，位移传感器13中的滑动件在滑轨13-1中作上下滑动，位移传感器13通过检测滑动件的滑动距离来获得移动板4的移动距离。
参见图1-图3，当所述弹簧为螺旋压缩弹簧11时，该螺旋压缩弹簧11的上下两段分别抵紧在移动板4和拉压力传感器8上。
参见图4，当所述弹簧为螺旋拉伸弹簧23时，该螺旋拉伸弹簧23的上下两端设有拉钩23-1，两个拉钩23-1分别连接在移动板4和拉压力传感器8上。
下面结合附图对本发明的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置的工作原理作进一步的描述：
参见图1-图4，测试前将待测试弹簧安装到定位轴2上，弹簧的上下两端分别与移动板4和拉压力传感器8连接；测试时，竖向驱动机构驱动移动板4在竖向导向机构的导向下作竖向往复运动，从而对待测试弹簧产生压力(针对压缩弹簧)或拉力(针对拉伸弹簧)，通过拉压力传感器8实时检测弹簧的当前压力或拉力F，并通过位移传感器13实时检测弹簧当前的变形量x，从而通过数据处理单元可以实时计算弹簧的弹性系数k＝F/x，这样，就可以同时对拉伸弹簧和压缩弹簧进行衰减特性的测试。
本发明的应用上述拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置实现的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试方法，包括以下步骤：
(1)竖向驱动机构驱动移动板4在竖向导向机构的导向下作竖向往复运动，促使待测试弹簧产生进行反复的伸缩变形；
(2)所述拉压力传感器8实时检测弹簧当前的弹力F，所述位移传感器13实时检测弹簧当前的变形量x，弹簧每作一次伸缩变形对应的弹力F和变形量x数据均输送至数据处理单元保存；
(3)数据处理单元根据所述弹力F和变形量x数据，并结合胡克定律F＝k·x，其中k为弹性系数，计算弹簧每作一次伸缩变形对应的弹性系数k，通过判断弹性系数k的变化，可知弹簧的衰减率。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，包括机架、用于驱动待测试弹簧变形的移动板、用于驱动移动板作竖向往复运动的竖向驱动机构以及设在移动板和机架之间的竖向导向机构，其特征在于，还包括用于定位弹簧的定位轴、拉压力传感器、位移传感器以及数据处理单元，其中，待测试弹簧套在定位轴上，所述定位轴向上穿过移动板并形成滑动结构，所述拉压力传感器与弹簧的底端连接，弹簧的顶端与移动板连接；所述位移传感器与移动板连接；所述拉压力传感器和位移传感器与数据处理单元的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述竖向驱动机构包括电机以及丝杆传动机构，其中，所述电机固定在机架上，该电机的主轴与丝杆传动机构中的丝杆连接，所述丝杆的两端分别通过上轴承座和下轴承座连接在机架上，丝杆传动机构中的丝杆螺母设置在所述移动板上。
3.根据权利要求2所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述机架上在移动板的上方设有上限位开关，在移动板的下方设有下限位开关。
4.根据权利要求3所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述竖向导向机构包括导向杆和匹配于导向杆上的直线滑块，其中，所述导向杆的两端固定在机架上，所述直线滑块设置于移动板上。
5.根据权利要求4所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述机架包括上板、下板、立柱以及立板，其中，所述立柱连接在上板和下板之间形成框架结构，所述立板的上端和下端分别与上板和下板连接。
6.根据权利要求5所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述电机固定在上板上；所述上轴承座、下轴承座、上限位开关以及下限位开关均设置在立板上；所述导向杆的两端分别与上板和下板连接；所述定位轴的两端分别与上板和下板连接。
7.根据权利要求1所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述下板的底部设有调节脚和脚轮。
8.根据权利要求1所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，当所述弹簧为拉伸弹簧时，该拉伸弹簧的上下两端设有拉钩，两个拉钩分别连接在移动板和拉压力传感器上。
9.根据权利要求1所述的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置，其特征在于，所述位移传感器通过螺纹连接结构与移动板连接。
10.一种应用上述拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试装置实现的拉伸弹簧和压缩弹簧的衰减测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)竖向驱动机构驱动移动板在竖向导向机构的导向下作竖向往复运动，促使待测试弹簧产生进行反复的伸缩变形；
(2)所述拉压力传感器实时检测弹簧当前的弹力F，所述位移传感器实时检测弹簧当前的变形量x，弹簧每作一次伸缩变形对应的弹力F和变形量x数据均输送至数据处理单元保存；
(3)数据处理单元根据所述弹力F和变形量x数据，并结合胡克定律F＝k·x，其中k为弹性系数，计算弹簧每作一次伸缩变形对应的弹性系数k，通过判断弹性系数k的变化，可知弹簧的衰减率。
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