CN106840625A - 一种曲柄滑块机构及使用该机构的弹簧寿命试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种曲柄滑块机构及使用该机构的弹簧寿命试验装置，该弹簧寿命试验装置包括曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括曲柄、沿前后方向延伸的导轨以及可沿导轨导向移动的滑块和连接在曲柄和滑块之间的连杆，所述导轨与所述滑块之间设有滚动体，所述导轨与所述滑块通过所述滚动体实现滚动配合。本发明中的滑块与导轨之间由现有的滑动摩擦配合转换为滚动摩擦配合，减少爬行现象的发生，进而减少滑块和导轨之间的磨损，该弹簧寿命试验装置可对弹簧进行上万次拉伸疲劳试验，装置使用寿命长。

Description

一种曲柄滑块机构及使用该机构的弹簧寿命试验装置
技术领域
本发明涉及一种曲柄滑块机构及使用该机构的弹簧寿命试验装置，属于弹簧检测技术领域。
背景技术
高压隔离开关和高压接地开关的静触头部分使用弹簧对触指进行施加压力，保证动静触头之间的接触可靠，该隔离开关用弹簧的结构如图1所示，弹簧的两端具有挂钩。该隔离开关用弹簧在产品装配时通常不会出现问题，但是在产品调试或运行检修过程中容易出现断裂现象，给产品运行埋下了隐患，这就需要利用弹簧测试装置对弹簧的寿命进行检测。
例如授权公告日为2014.12.03、授权公告号为CN203981517U的中国实用新型专利公开的一种弹簧疲劳测试装置，该装置包括滑轨，滑轨上沿滑轨的延伸方向间隔设置有弹簧座和滑块，弹簧座与滑轨固定连接，滑块能够沿滑轨导向移动，滑块通过连杆与凸轮连接，凸轮转动带动滑块沿滑轨往复运动，凸轮、连杆、滑块和滑轨组成了一个曲柄滑块机构，凸轮构成曲柄滑块机构的曲柄。该弹簧疲劳测试装置在测试时，将弹簧连接在弹簧座和滑块之间，凸轮不停转动带动滑块往复运动，进而对弹簧进行重复拉伸。
由于上述弹簧疲劳测试装置的滑块与滑轨之间为滑动接触配合，滑动接触配合在一定运动速度下，滑块容易出现时快时慢时走时停的运动现象，即所谓的爬行现象；滑块出现爬行现象对滑块和滑轨的磨损破坏十分严重，对滑块和滑轨十分不利；另外，连杆的端部铰接在滑块的顶部，连杆作用在滑块上的作用力偏离滑块的重心位置，拉动滑动时，滑块容易发生倾斜，导致滑块与滑轨不能够很好接触，造成滑块与滑轨之间静、动摩擦力差值较大，加重爬行现场的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲柄滑块机构，用以解决现有技术中弹簧试验装置容易出现爬行现象的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用该曲柄滑块结构的弹簧寿命试验装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种曲柄滑块机构，包括曲柄、沿前后方向延伸的导轨以及可沿导轨导向移动的滑块和连接在曲柄和滑块之间的连杆，所述导轨与所述滑块之间设有滚动体，所述导轨与所述滑块通过所述滚动体实现滚动配合。
所述导轨由轴线沿前后方向延伸的导套构成，滑块设于导套内，滑块的与导套相对的侧面上设有滚动体安装孔，滚动体安装于滚动体安装孔内，所述连杆铰接于滑块的后端，滑块的前端设有用于安装待测试弹簧的安装结构。
滑块的横截面为方形，导套的导向孔横截面为方形且与滑块相适配，滑块的上下侧面和/或左右侧面上开设有所述滚动体安装孔。
滑块的上下侧面和左右侧面上均开设有所述滚动体安装孔，滑块内开设有贯穿滑块左右的连通孔，两个分别位于左侧面和右侧面的滚动体安装孔通过所述连通孔连通，连通孔内设有用于对滑块与导套之间润滑以减少运动阻力的吸油条。
所述曲柄为可绕中心轴线转动的转盘，转盘上固设有沿径向延伸的齿条，齿条上通过可拆连接结构连接有齿板，齿板与齿条啮合，所述连杆与所述齿板铰接。
所述可拆连接结构包括设于齿条和齿板上的螺栓孔和连接螺栓，齿板上的螺栓孔为沿齿条长度方向延伸的长孔。
一种弹簧寿命试验装置，包括工作台，工作台上设有曲柄滑块机构和弹簧座，曲柄滑块机构包括曲柄、沿前后方向延伸的导轨以及可沿导轨导向移动的滑块和连接在曲柄和滑块之间的连杆，弹簧座与滑块之间具有用于供待测试弹簧安装的安装空间，所述导轨与所述滑块之间设有滚动体，所述导轨与所述滑块通过所述滚动体实现滚动配合。
所述导轨由轴线沿前后方向延伸的导套构成，滑块设于导套内，滑块的与导套相对的侧面上设有滚动体安装孔，滚动体安装于滚动体安装孔内，所述连杆铰接于滑块的后端，滑块的前端设有用于安装待测试弹簧的安装结构。
滑块的横截面为方形，导套的导向孔横截面为方形且与滑块相适配，滑块的上下侧面和/或左右侧面上开设有所述滚动体安装孔。
滑块的上下侧面和左右侧面上均开设有所述滚动体安装孔，滑块内开设有贯穿滑块左右的连通孔，两个分别位于左侧面和右侧面的滚动体安装孔通过所述连通孔连通，连通孔内设有用于对滑块与导套之间润滑以减少运动阻力的吸油条。
所述曲柄为可绕中心轴线转动的转盘，转盘上固设有沿径向延伸的齿条，齿条上通过可拆连接结构连接有齿板，齿板与齿条啮合，所述连杆与所述齿板铰接。
所述可拆连接结构包括设于齿条和齿板上的螺栓孔和连接螺栓，齿板上的螺栓孔为沿齿条长度方向延伸的长孔。
本发明的有益效果是：本发明中，弹簧寿命试验装置包括曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括曲柄、滑块和导轨，滑块可沿导轨的延伸方向前后导向移动，滑块与导轨之间由现有的滑动摩擦配合转换为滚动摩擦配合，减少爬行现象的发生，进而减少滑块和导轨之间的磨损，该弹簧寿命试验装置可对弹簧进行上万次拉伸疲劳试验，装置使用寿命长。
附图说明
图1为隔离开关用弹簧的结构示意图；
图2为本发明实施例1中弹簧寿命试验装置的立体结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图5为图3中B-B向剖视图；
图6为本发明实施例1中弹簧安装架的立体结构示意图；
图7为本发明实施例1中滑块的立体结构示意图；
图8为图7中滑块的侧视图；
图9为图8中C-C向剖视图；
图10为本发明实施例1中连杆的截面示意图；
图11为本发明实施例1中转盘的立体结构示意图；
图12为图11中转盘的截面示意图；
图13为图12中I部的放大图；
图14为本发明实施例1中齿板的立体结构示意图；
图15为本发明实施例1中减速器的立体结构示意图；
图16为图15中减速器的侧视图；
图17为图16中D-D向剖视图；
图18为图15中箱体39的结构示意图；
图19为图16中蜗杆36的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明一种弹簧寿命试验装置的具体实施例1，如图1至图19所示，该弹簧寿命试验装置包括工作台，工作台主要由机构箱1和支撑架11组成，机构箱1内设有减速器和电机，电机和减速器共同组成该弹簧寿命试验装置的驱动装置。支撑架11包括竖直连接板111和水平支撑板112，竖直连接板111和水平支撑板112一体成型设置形成L型板结构，竖直连接板111与机构箱1的侧壁固连，机构箱的侧壁上和竖直连接板111上对应开设有安装孔，竖直连接板111通过紧固螺栓与机构箱的侧壁固连，其中竖直连接板111上的安装孔为长度沿上下方向延伸的长孔，这样可以调节水平支撑板的高度。水平支撑板112的远离竖直连接板111的一端设有支撑腿12，用于支承水平支撑板112。竖直连接板111和水平支撑板112之间还连接有加强筋板113，提高支撑架强度。
工作台上设有曲柄滑块机构和由弹簧安装架9和固定板10组成的弹簧座。曲柄滑块机构包括转盘2、连杆4、滑块15以及导套5，转盘2构成曲柄滑块机构的曲柄，导套5构成曲柄滑块机构的导轨。连杆4的两端分别与转盘2和滑块15铰接连接。导套5为横截面呈方形的筒状结构，导套5固定在水平支撑板112上，设导套5的轴线沿前后方向延伸，弹簧座位于导套5的前侧。导套5的底壁上以及水平支撑板上对应开设有螺栓穿孔，位于水平支撑板112上的螺栓穿孔为长孔，通过调节导套5的前后位置来调节导套与弹簧座之间的距离。滑块15导向装配于导套5内，滑块15与弹簧座之间具有用于安装待测弹簧的安装空间。使用时，待测弹簧连接在滑块15与弹簧座之间，滑块15前后往复运动而周期性拉伸待测弹簧，达到对弹簧检测的目的。本实施例中，弹簧座的固定板10为角板结构，包括水平板部分和立板部分，水平板部分和立板部分上均设有螺栓穿孔，水平板部分与水平支撑板112通过螺栓固连；弹簧安装架9固定在立板部分的后侧，弹簧安装架9包括连接板91和位簧板92，连接板91和位簧板92一体成型设置，且连接板91垂直于位簧板92，连接板91上设有穿孔，连接板91通过紧固螺栓与固定板10的立板部分固连。位簧板92的远离连接板91的一端设有供待测弹簧8的挂钩进入的开口槽93，开口槽93的两侧壁上对应开设有销孔94，安装时，将弹簧8的挂钩插入开口槽93内，然后在销孔94内安装销钉7使待测弹簧8与位簧板92固连。滑块15的前端对应固设有弹簧安装架，弹簧安装架构成用于安装待测弹簧的安装结构。使用时待测弹簧8的两端分别与两弹簧安装架连接，滑块15沿导套5往复运动进而周期性拉伸待测弹簧8。
滑块15为与导套5相适配的立方体结构，滑块的横截面呈方形，滑块15的各条棱均作圆角处理。本发明中的滑块15截面为方形，与截面为圆形相比，滑块为方形运行稳定可靠，不会绕轴线转动，避免其它联接部位受力。导套5的与滑块15相对的侧面上开设有滚动体安装孔151，滚动体安装孔151中嵌设滚动体16，滚动体16为滚珠。滚珠为表面粗糙度要求很高的钢球，滚动时效果可以达到轴承的作用。本实施例中，滑块15的顶面和底面上各开设有四个滚动体安装孔，左、右两侧面上各开设有六个滚动体安装孔，位于滑块顶面和底面上的滚动体安装孔为盲孔。滑块15内开设有贯穿滑块左右的连通孔152，两个分别位于左侧面和右两侧面上的滚动体安装孔通过所述连通孔152连通，连通孔152内设有吸油条17，吸油条17带有润滑油，能够为滚珠提供充足的润滑油；使用时，在顶面上的盲孔中浇注润滑油，在导套的底壁上涂覆润滑油，达到润滑作用。
滑块15的后端开设有插槽153，用于供连杆4插入，插槽153的上下两侧壁上对应设有销轴孔154，连杆4插装在插槽153中并通过销轴14与滑块15铰接，销轴孔154侧壁上开设有径向孔155，径向孔155中设有顶丝13，用于顶紧销轴14。
转盘2包括圆形的盘体21以及同轴设于盘体21一侧的轴套体22，轴套体22与减速器的输出轴连接，轴套体22的侧壁上设有径向孔，当减速器1的输出轴穿装在轴套体22内以后，在径向孔内安装螺栓，实现输出轴与转盘2止转。盘体21上设有沿径向延伸的齿条23，本实施例中，盘体21上开设有沿径向延伸的缺口，缺口的宽度和长度与齿条23的宽度和长度相适应，将齿条23嵌入缺口内，然后将齿条23与盘体21焊接固定。齿条23宽度方向两侧设有倒角，方便齿条嵌入缺口内。齿条23上通过可拆连接结构连接有齿板3，齿板3的长度方向与齿条长度方向一致，连杆4通过齿板3与转盘2铰接连接。齿条23上沿长度方向间隔开设有多个螺栓孔，齿板3上对应开设有螺栓孔，齿板3上的螺栓孔位沿长度方向延伸的长孔31，长孔31为台阶孔，通过在螺栓孔中安装连接螺栓将齿板3固定在齿条23上，所述可拆连接结构包括所述螺栓孔和连接螺栓。齿板3的齿与齿条23的齿相对设置且相互匹配，当齿板3固定在齿条23上后，齿板3与齿条23啮合能够避免齿板3沿齿板3长度方向滑动。齿板3上还开设有安装孔32，安装孔32内安装有铰接轴18，连杆4通过铰接轴18与齿板3铰接。使用时，可通过调整齿板3的位置来调整安装孔32偏离转盘中心的距离，进而调整滑块15往复运动的行程。
本实施例中，减速器包括三级减速，三级减速分别为两级齿轮减速和一级涡轮蜗杆减速。减速器包括箱体39，箱体39内转动装配有传动轴40、蜗杆36和输出轴38，输出轴38与转盘2连接，涡轮37固定在输出轴38上。电机31通过电机固定架41固定在箱体39内，电机轴、传动轴40和蜗杆36相互平行，输出轴38垂直于蜗杆36。电机轴上固设有电机轴齿轮32，传动轴40上固设有第一传动齿轮33和第二传动齿轮34，第一传动齿轮33大于电机轴齿轮32、第二传动齿轮34，电机轴齿轮32与第一传动齿轮33啮合配合，蜗杆36上固设有第三传动齿轮35，第三传动齿轮35大于第二传动齿轮且两者啮合配合，蜗杆36与涡轮37啮合配合。电机31转动经过三级减速，最终由输出轴38将动力传递给转盘2，转盘2转动带动滑块15沿前后方向做周期性往复运动，最后一级涡轮蜗杆减速，具有自锁功能，蜗杆能够带动涡轮转动，涡轮不能带动蜗杆转动。该弹簧寿命试验装置还包括计数器19，计数器19用于记录待测弹簧被拉伸的次数。
该弹簧寿命试验装置在对待测弹簧进行检测时，已知待测弹簧的原始长度L1，工作长度L2，工作时拉力N，在试验时，将待测弹簧8的两端分别与两弹簧安装架连接，根据L1与L2的差值（L2-L1），调整齿板3的位置，使安装孔32与转盘2之间的中心距为（L2-L1）/2，此时，滑块15前极限位置、后极限位置之间的距离为（L2-L1），即滑块15往复运动的形成为（L2-L1）。调整固定板10的位置，保证滑块15移动至前极限位置时，待测弹簧8的长度为原始长度。调整完毕后，启动电机开始对待测弹簧8进行试验。该弹簧寿命试验装置可以对弹簧进行1万次的寿命试验，及时发现弹簧在制造过程中存在的质量缺陷。
其他实施例中，曲柄滑块机构的曲柄还可以替换为摇杆，连杆端部与摇杆端部铰接。导轨还可以为开口朝上的U型导槽，滑块位于导槽内，滚珠设在导槽与滑块之间，导轨还可以为开口朝下的U型导槽，导槽与水平支撑板固连且两者之间形成封闭通道，滑块位于通道内。滚珠还可以替换为滚子或滚轮，滚子或者滚珠还可以安装在导套上。可只在滑块的顶面和底面设置滚动体安装孔，或者只在左右侧面设置滚动体安装孔。
本发明的曲柄滑块机构的实施例，曲柄滑块机构的结构如上述，为避免重复，在此不做赘述。

Claims (12)

1.一种曲柄滑块机构，包括曲柄、沿前后方向延伸的导轨以及可沿导轨导向移动的滑块和连接在曲柄和滑块之间的连杆，其特征在于：所述导轨与所述滑块之间设有滚动体，所述导轨与所述滑块通过所述滚动体实现滚动配合。
2.根据权利要求1所述的曲柄滑块机构，其特征在于：所述导轨由轴线沿前后方向延伸的导套构成，滑块设于导套内，滑块的与导套相对的侧面上设有滚动体安装孔，滚动体安装于滚动体安装孔内，所述连杆铰接于滑块的后端，滑块的前端设有用于安装待测试弹簧的安装结构。
3.根据权利要求2所述的曲柄滑块机构，其特征在于：滑块的横截面为方形，导套的导向孔横截面为方形且与滑块相适配，滑块的上下侧面和/或左右侧面上开设有所述滚动体安装孔。
4.根据权利要求3所述的曲柄滑块机构，其特征在于：滑块的上下侧面和左右侧面上均开设有所述滚动体安装孔，滑块内开设有贯穿滑块左右的连通孔，两个分别位于左侧面和右侧面的滚动体安装孔通过所述连通孔连通，连通孔内设有用于对滑块与导套之间润滑以减少运动阻力的吸油条。
5.根据权利要求1所述的曲柄滑块机构，其特征在于：所述曲柄为可绕中心轴线转动的转盘，转盘上固设有沿径向延伸的齿条，齿条上通过可拆连接结构连接有齿板，齿板与齿条啮合，所述连杆与所述齿板铰接。
6.根据权利要求5所述的曲柄滑块机构，其特征在于：所述可拆连接结构包括设于齿条和齿板上的螺栓孔和连接螺栓，齿板上的螺栓孔为沿齿条长度方向延伸的长孔。
7.一种弹簧寿命试验装置，包括工作台，工作台上设有曲柄滑块机构和弹簧座，曲柄滑块机构包括曲柄、沿前后方向延伸的导轨以及可沿导轨导向移动的滑块和连接在曲柄和滑块之间的连杆，弹簧座与滑块之间具有用于供待测试弹簧安装的安装空间，其特征在于：所述导轨与所述滑块之间设有滚动体，所述导轨与所述滑块通过所述滚动体实现滚动配合。
8.根据权利要求7所述的弹簧寿命试验装置，其特征在于：所述导轨由轴线沿前后方向延伸的导套构成，滑块设于导套内，滑块的与导套相对的侧面上设有滚动体安装孔，滚动体安装于滚动体安装孔内，所述连杆铰接于滑块的后端，滑块的前端设有用于安装待测试弹簧的安装结构。
9.根据权利要求8所述的弹簧寿命试验装置，其特征在于：滑块的横截面为方形，导套的导向孔横截面为方形且与滑块相适配，滑块的上下侧面和/或左右侧面上开设有所述滚动体安装孔。
10.根据权利要求9所述的弹簧寿命试验装置，其特征在于：滑块的上下侧面和左右侧面上均开设有所述滚动体安装孔，滑块内开设有贯穿滑块左右的连通孔，两个分别位于左侧面和右侧面的滚动体安装孔通过所述连通孔连通，连通孔内设有用于对滑块与导套之间润滑以减少运动阻力的吸油条。
11.根据权利要求7所述的弹簧寿命试验装置，其特征在于：所述曲柄为可绕中心轴线转动的转盘，转盘上固设有沿径向延伸的齿条，齿条上通过可拆连接结构连接有齿板，齿板与齿条啮合，所述连杆与所述齿板铰接。
12.根据权利要求11所述的弹簧寿命试验装置，其特征在于：所述可拆连接结构包括设于齿条和齿板上的螺栓孔和连接螺栓，齿板上的螺栓孔为沿齿条长度方向延伸的长孔。
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