CN110967171B - 螺旋弹簧横向刚度的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置及测量方法，螺旋弹簧横向刚度的测量装置，包括机架、成对配置的上压盘和下压盘、压盘支座以及位移测量装置，成对配置的上压盘和下压盘设置于机架上，上压盘和下压盘能够压紧待测量螺旋弹簧，下压盘间隔设置于上压盘的下方；压盘支座支撑于下压盘的下方，压盘支座包括相互层叠设置的第一滑块和第二滑块，第一滑块能够沿第一方向移动，第二滑块可滑动地设置于第一滑块上，第二滑块的滑动方向与第一方向呈角度设置，下压盘固定于第二滑块上；位移测量装置用于测量下压盘的位移，以测量螺旋弹簧的横向刚度。

Description

螺旋弹簧横向刚度的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置及测量方法。

背景技术

随着铁路运输事业向高速、重载方向的不断发展，尤其为适应近几年不断提速要求，对机车运行质量和安全的要求愈来愈高。急需要解决现有机车螺旋弹簧试验问题，例如新设计的机车、车辆悬挂弹簧如何进行轴向刚度、横向位移、横向力、横向刚度、偏移方向、偏移角度进行测试和计算。

然而目前，现有机车、车辆用螺旋弹簧试验平台只能是测试弹簧压缩高、初始高度，而无法测试横向刚度。

因此，本领域亟需提供一种能够测量螺旋弹簧的横向刚度的测量装置。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置，以能够测量螺旋弹簧的横向刚度。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种螺旋弹簧横向刚度的测量方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置，包括机架、成对配置的上压盘和下压盘、压盘支座以及位移测量装置，成对配置的上压盘和下压盘设置于所述机架上，所述上压盘和所述下压盘能够压紧待测量螺旋弹簧，所述下压盘间隔设置于所述上压盘的下方；压盘支座支撑于所述下压盘的下方，所述压盘支座包括相互层叠设置的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块能够沿第一方向移动，所述第二滑块可滑动地设置于所述第一滑块上，所述第二滑块的滑动方向与所述第一方向呈角度设置，所述下压盘固定于所述第二滑块上；位移测量装置用于测量所述下压盘的位移。

根据本发明的一实施方式，其中所述上压盘固定设置于所述机架上，所述上压盘具有本体部和施压件，所述施压件位于所述下压盘和所述本体部之间，并且所述施压件能够朝向所述下压盘移动。

根据本发明的一实施方式，其中所述施压件上还设置有轴向压力传感器，所述轴向压力传感器为贴片式压力传感器，设置于所述施压件的背离所述下压盘的侧面上。

根据本发明的一实施方式，其中所述压盘支座还包括第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨沿第一方向延伸，且连接于所述机架上，所述第一滑块可滑动地设置于所述第一滑轨上，所述第二滑轨固定于所述第一滑块上，所述第二滑轨的延伸方向为第二方向，所述第二滑块可滑动地设置于所述第二滑轨上。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一滑轨与所述机架之间连接有位置调节装置，所述位置调节装置包括相互垂直设置的第一丝杠和第二丝杠，以及连接于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间的连接件，所述第一丝杠连接于所述机架上，所述第二滑轨连接于所述第二丝杠上。

根据本发明的一实施方式，其中所述连接件呈L型设置。

根据本发明的一实施方式，其中所述位移测量装置包括两个光栅尺，所述光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅设置于所述第一滑轨以及/或者所述第二滑轨上，所述光栅读数头设置于上述轨道滑动的滑块上。

根据本发明的另一方面，提供一种螺旋弹簧横向刚度的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

向螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

使用位移测量装置测量出下压盘在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

在所述下压盘的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第一位置点；

去除外力并旋转所述螺旋弹簧，以使所述第一位置点所在位置的半径与第一滑轨或者第二滑轨平行；

再次向所述螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

使用所述位移测量装置测量出所述下压盘在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

在所述下压盘的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第二位置点；

标记所述螺旋弹簧的所述第一位置点和所述第二位置点的中点为螺旋弹簧横向刚度位移最大点。

由上述技术方案可知，本发明的螺旋弹簧横向刚度的测量装置及测量方法的优点和积极效果在于：螺旋弹簧横向刚度的测量装置结构简单，成本低廉，且能够对螺旋弹簧的横向刚度进行测量。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置的结构图。

图2是图1的纵向剖视图。

图3是图1的侧视图。

图4是图1的螺旋弹簧横向刚度的测量装置去除机架后的结构图。

其中，附图标记说明如下：

101、机架； 102、上压盘；

103、下压盘； 104、压盘支座；

1041、第一滑轨； 1042、第二滑轨；

1043、第一滑块； 1044、第二滑块；

105、轴向压力传感器； 107、驱动马达；

108、第一丝杠； 109、横向压力传感器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置的结构图。图2是图1的纵向剖视图。图3是图1的侧视图。图4是图1的螺旋弹簧横向刚度的测量装置去除机架后的结构图。

参照图1至图4，根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量螺旋弹簧横向刚度的测量装置，该测量装置可以包括机架101、成对配置的上压盘102和下压盘103、压盘支座104以及位移测量装置。成对配置的上压盘102和下压盘103可以设置于机架101上，上压盘102和下压盘103能够压紧待测量螺旋弹簧。

继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中上压盘102可以固定设置于机架101上，上压盘102可以具有本体部和施压件，施压件可以位于下压盘103和本体部之间，并且施压件能够朝向下压盘103移动。根据本发明的一具体实施方式，其中本体部可以设置于机架101上。根据本发明的一实施方式，其中施压件上还可以设置有轴向压力传感器105，该轴向压力传感器105可以为贴片式压力传感器，设置于施压件的背离下压盘103的侧面上，但不以此为限，可以根据需要选择轴向压力传感器105的类型。根据本发明的一具体实施方式，其中轴向压力传感器105可以为多个，多个该轴向压力传感器105可以均匀布置在施压件上。根据本发明的一具体实施方式，其中轴向压力传感器105可以为3个。根据本发明的一具体实施方式，其中施压件和本体部可以分别为圆板型结构，但不以此为限，可以根据实际需要，选择施压件和本体部的具体结构形状。

继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中下压盘103可以间隔设置于上压盘102的下方，待测量螺旋弹簧可以设置于上压盘102和下压盘103之间。压盘支座104可以支撑于下压盘103的下方，压盘支座104可以包括相互层叠设置的第一滑块1043和第二滑块1044，第一滑块1043能够沿第一方向移动，第二滑块1044可滑动地设置于第一滑块1043上，第二滑块1044的滑动方向可以与第一方向呈角度设置，下压盘103可以固定于第二滑块1044上。该螺旋弹簧的测量装置结构简单，制造成本较低，且能够测量螺旋弹簧的横向刚度。根据本发明的一具体实施方式，其中根据实际需要，第一方向与第二方向之间的夹角可以为30°、45°、60°、75°等。

继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中压盘支座104可以用于支撑下压盘103，该压盘支座104还可以包括第一滑轨1041和第二滑轨1042，第一滑轨1041可以沿第一方向延伸，且连接于机架101上，第一滑块1043可滑动地设置于第一滑轨1041上，第二滑轨1042可以固定于第一滑块1043上，第二滑轨1042的延伸方向可以为第二方向，第二滑块1044可滑动地设置于第二滑轨1042上。根据本发明的一具体实施方式，其中第二滑轨1042可以固定于第一滑块1043的与第一滑轨1041相对的侧面上。根据本发明的一实施方式，其中第一方向可以垂直于第二方向，但不以此为限，可以根据实际需要选择。

继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中第一滑轨1041可以与机架101之间连接有位置调节装置，该位置调节装置可以包括相互垂直设置的第一丝杠108和第二丝杠，以及连接于第一丝杠108和第二丝杠之间的连接件，第一丝杠108可以连接于机架101上，第二滑轨1042可以连接于第二丝杠上。根据本发明的一实施方式，其中连接件呈L型设置，第一丝杠108和第二丝杠可以分别设置于该L型的连接件的不同边上。根据本发明的一具体实施方式，其中第一丝杠108可以由驱动马达107驱动，但不以此为限。

根据本发明的一实施方式，其中位移测量装置可以用于测量下压盘103的位移，该位移测量装置可以包括两个光栅尺，其中光栅尺可以包括标尺光栅和光栅读数头，标尺光栅可以分别设置于第一滑轨1041和第二滑轨1042上，与其对应的光栅读数头可以分别设置于第一滑块1043和第二滑块1044上。

根据本发明的一具体实施方式，其中用于测量螺旋弹簧横向刚度的测量装置还可以包括横向压力传感器109，该横向压力传感器109可以分别设置于第一滑轨1041和第二滑轨1042上，例如但不限于，可以设置于第一滑轨1041和第二滑轨1042的侧边上，例如朝向压盘支座104方向的侧边上，以用于测量螺旋弹簧的横向受力情况。

根据本发明的另一方面，提供一种螺旋弹簧横向刚度的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

首先，可以先向螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

然后，可以使用位移测量装置测量出下压盘103在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

再后，可以在所述下压盘103的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第一位置点，例如可以在该第一位置点标记上“黄标签”等标记物；

然后，可以去除外力并旋转所述螺旋弹簧，以使所述第一位置点所在位置的半径与第一滑轨或者第二滑轨1042平行；

再后，可以再次向所述螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

使用所述位移测量装置测量出所述下压盘103在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

在所述下压盘的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第二位置点；

最后，标记所述螺旋弹簧的所述第一位置点和所述第二位置点的中点为螺旋弹簧横向刚度位移最大点。

通过该方法可以确定出螺旋弹簧轴向受力后的弯曲方向，从而可以在安装螺旋弹簧时，给螺旋弹簧确定合适的摆放位置，从而可以避免机车走形晃动的问题。另一方面，也可以避免机车运行一段时间后出现轮缘偏磨的问题。通过该方法，可以重新调整机车车辆悬挂装置安装位置，解决使机车司机和乘客舒适感增强问题。

在使用螺旋弹簧横向刚度测量装置进行测量前，可以先调整第一丝杠108以使下压盘103的中心点与上压盘102的中心点组成的中心线垂直于下压盘103所在的平面。

然后，可以调整第二丝杠，使下压盘103相对于上压盘102相对运动，以使下压盘103与上压盘102之间的距离等于螺旋弹簧的纵向自由高度。

再然后，下压盘103的施压件可以向螺旋弹簧施加压力，轴向压力传感器105可以测量施压件上施加的压力，可以记录螺旋弹簧的轴向尺寸变化量，从而可以确定出螺旋弹簧的轴向刚度。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (6)

1.一种螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，包括：

机架；

成对配置的上压盘和下压盘，设置于所述机架上，所述上压盘和所述下压盘能够压紧待测量螺旋弹簧，所述下压盘间隔设置于所述上压盘的下方；

压盘支座，支撑于所述下压盘的下方，所述压盘支座包括相互层叠设置的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块能够沿第一方向移动，所述第二滑块可滑动地设置于所述第一滑块上，所述第二滑块的滑动方向与所述第一方向呈角度设置，所述下压盘固定于所述第二滑块上；所述压盘支座还包括第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨沿第一方向延伸，且连接于所述机架上，所述第一滑块可滑动地设置于所述第一滑轨上，所述第二滑轨固定于所述第一滑块上，所述第二滑轨的延伸方向为第二方向，所述第二滑块可滑动地设置于所述第二滑轨上；所述第一方向垂直于所述第二方向；所述第一滑轨与所述机架之间连接有位置调节装置，所述位置调节装置包括相互垂直设置的第一丝杠和第二丝杠，以及连接于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间的连接件，所述第一丝杠连接于所述机架上，所述第二滑轨连接于所述第二丝杠上；

位移测量装置，用于测量所述下压盘的位移。

2.如权利要求1所述的螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，所述上压盘固定设置于所述机架上，所述上压盘具有本体部和施压件，所述施压件位于所述下压盘和所述本体部之间，并且所述施压件能够朝向所述下压盘移动。

3.如权利要求2所述的螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，所述施压件上还设置有轴向压力传感器，所述轴向压力传感器为贴片式压力传感器，设置于所述施压件的背离所述下压盘的侧面上。

4.如权利要求1所述的螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，所述连接件呈L型设置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，所述位移测量装置包括两个光栅尺，所述光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅设置于所述第一滑轨以及/或者所述第二滑轨上，所述光栅读数头设置于上述滑轨滑动的滑块上。

6.一种螺旋弹簧横向刚度的测量方法，应用于如权利要求1至5中任一项所述的螺旋弹簧横向刚度的测量装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：

向螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

使用位移测量装置测量出下压盘在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

在所述下压盘的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第一位置点；

去除外力并旋转所述螺旋弹簧，以使所述第一位置点所在位置的半径与第一滑轨或者第二滑轨平行；

再次向所述螺旋弹簧的一端施加轴向方向的外力；

使用所述位移测量装置测量出所述下压盘在所述螺旋弹簧的径向方向的位移；

在所述下压盘的最大位移方向的反向标记所述螺旋弹簧为第二位置点；

标记所述螺旋弹簧的所述第一位置点和所述第二位置点的中点为螺旋弹簧横向刚度位移最大点。

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