CN111546257B - 金属橡胶球铰径向静刚度测量工装及方法 - Google Patents

Abstract

金属橡胶球铰径向静刚度测量工装及方法，装在静刚度试验机上，其特征在于包括用于支撑并定位被测量球铰的支撑组件、用于对被测量球铰进行径向加载的压头组件和对被测量球铰径向变形进行感应测量的引伸计组件，支撑组件装在静态刚度试验机底板上，压头组件位于支撑组件正上方且装在静态刚度试验机顶板上，被测量球铰设置在压头组件和支撑组件之间，引伸计组件装在支撑组件上并与被测量球铰上置式接触。本发明测量操作简单易行，可实现球铰径向静刚度全自动加载测量，有效确保得到的刚度为径向静刚度，径向静刚度的测量稳定性更好，精准性更高，引伸计的测量探头与被测量球铰的接触位置更易调节到位，测量操作更易实现。

Description

金属橡胶球铰径向静刚度测量工装及方法

技术领域

本发明涉及金属橡胶球铰径向静刚度测量工装及方法，用于球铰径向静刚度的测量。

背景技术

刚度是表征零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力，刚度测量是振动理论和结构稳定性分析的基础，因此刚度性能检测对于金属橡胶球铰产品极为重要，金属橡胶球铰产品生产制造完后须进行刚度性能测量。现有的金属橡胶金属橡胶球铰径向静刚度测量的工装及方法主要为，手动工装未使用引伸计式测量及手动工装使用引伸计式测量。

（1）现有手动工装未打引伸计式测量，测量过程比较简单，但测量时加载压头需手工放至待测产品上表面，同时待测产品底部无定位，凭借操作者手感操作定位，批量检测稳定性差，同时未使用引伸计，通过试验机传递测量信号，测量误差大，灵敏度及准确性低。

（2）手动工装使用引伸计式测量，测量时加载压头需手工放至待测产品上表面，凭借操作者手感定位，同时待测产品底部无定位，批量检测稳定性差，使用引伸计测量，能有效提高测量灵敏度及准确性，但引伸探头需从待测产品底部接触，装夹较困难，效率低。

发明内容

本发明提供的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装及方法，测量操作简单易行，可实现球铰径向静刚度全自动加载测量，提高金属橡胶球铰径向静刚度测量效率，适用于球铰产品的批量测量，有效确保得到的刚度为径向静刚度，且测量过程中球铰与芯轴不会发生相对转动或偏转，径向静刚度的测量稳定性更好，精准性更高，引伸计组件安装更方便，引伸计的测量探头与被测量球铰的接触位置更易调节到位，测量操作更易实现。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，装在静刚度试验机上，其特征在于包括用于支撑并定位被测量球铰的支撑组件、用于对被测量球铰进行径向加载的压头组件和对被测量球铰径向变形进行感应测量的引伸计组件，支撑组件装在静态刚度试验机底板上，压头组件位于支撑组件正上方且装在静态刚度试验机顶板上，被测量球铰设置在压头组件和支撑组件之间，引伸计组件装在支撑组件上并与被测量球铰上置式接触。

优选的，所述的支撑组件包括装在静态刚度试验机底板上的支撑底板和装在支撑底板上的支撑座，支撑座底部具有定位柱，支撑底板上具有与定位柱配合的定位孔，定位柱伸入定位孔中使支撑座定位在支撑底板上。

优选的，所述的支撑座为实心铁块顶部具有用于定位被测量球铰的凹槽，凹槽为与被测量球铰外套相配合的圆弧形凹槽，被测量球铰伸入至凹槽中，凹槽的宽度大于被测量球铰的球铰厚度0.1~0.2mm。

优选的，所述的压头组件包括与静态刚度试验机顶板可拆卸连接的连接板和与被测量球铰的芯轴接触的压板，压板沿垂直向设置且数量为两个，两个压板在被测量球铰上对称设置，压板与连接板为一体成型结构，压板底面具有与被测量球铰芯轴接触配合的圆弧面，凹槽的两侧开与被测量球铰芯轴隔开不接触的限位凹槽，限位凹槽可与被测量球铰芯轴接触限制被测量球铰的径向变形。

优选的，所述的连接板上开有与静刚度试验机顶板连接的连接孔，每个压板的外侧均具有一个连接孔，连接孔横截面呈U字型。

优选的，所述的引伸计组件包底座、与底座连接的支杆和装在支杆上的引伸计，支杆沿垂向设置，引伸计在支杆上的安装位置可调节，引伸计位于被测量球铰上方，引伸计的测量探头沿垂向伸出与被测量球铰外套表面接触。

优选的，所述的底座为吸紧在支撑底板上的磁性块，引伸计具有箱体，支杆顶端贯穿箱体，并通过螺栓将箱体定位在支杆上。

金属橡胶球铰径向静刚度测量方法，采用以上所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装进行测量，测量步骤如下，

第一步，根据被测量球铰的外套外径，选择相匹配的支撑组件并安装至静刚度试验机底板上；

第二步，将被测量球铰置于支撑组件上并定位，再根据待测试球铰的位置将压头组件装在静态刚度试验机机顶板上；

第三步，调节引伸计组件使其与被测量球铰接触，再下降静态刚度试验机顶板使被测试球与压头组件接触但不受力；

第四步，根据被测量球铰的径向静刚度需求和使用工况确定静态刚度试验机的加载载荷及加载速度，启动静态刚度试验机通过压头组件对被测量球铰进行加载再载卸的多次循环加载；

第五步，根据静态刚度试验机的加载载荷及引伸计组件的测量值，绘制被测量球铰在多次径向加载下的刚度曲线，再在刚度曲线中得出设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值。

优选的，第三步具体是指调节引伸计组件使其与被测量球铰接触，并将引伸计组件的读数调零，再下降静态刚度试验机顶板使压头组件与被测量球铰刚好接触，且引伸计组件的读数保持零位。

优选的，第四步中确定静态刚度试验机的加载载荷为0~25KN，加载速度为1mm/min~1.5mm/min，循环加载的次数不少于三次且每次的加载载荷和加载速度均相同；第五步中的设定载荷为1~20KN。

发明的有益效果是：

1.本发明的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装中支撑组件用于支撑并定位被测量球铰，压头组件用于对被测量球铰进行径向加载，引伸计组件对被测量球铰径向变形进行感应测量，只需更换被测试产品并进行加载即可，测量操作简单易行，可实现球铰径向静刚度全自动加载测量，提高金属橡胶球铰径向静刚度测量效率，适用于球铰产品的批量测量。

2.支撑座上的凹槽与被测量球铰外套相配合将被测量球铰定位，压板与被测量球铰的芯轴接触，即通过芯轴向球铰传递径向载荷，测量中以芯轴为运动部位，球铰只径向受压不会产生运动，有效确保得到的刚度为径向静刚度，且测量过程中球铰与芯轴不会发生相对转动或偏转，径向静刚度的测量稳定性更好，精准性更高。

3.引伸计位于被测量球铰上方与被测量球铰上置式接触，引伸计组件安装更方便，引伸计的测量探头与被测量球铰的接触位置更易调节到位，测量操作更易实现。

4.针对不同直径的球铰，只需更换支撑座，引伸计组件和压头组件可通用，通用性和实用性强。

附图说明

图1为具体实施方式中金属橡胶球铰径向静刚度测量工装的结构示意图。

图2为支撑底板的结构示意图。

图3为支撑座的结构示意图。

图4为压头组件的结构示意图。

图5为引伸计组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5对本发明的实施例做详细说明。

金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，装在静刚度试验机上，其特征在于包括用于支撑并定位被测量球铰的支撑组件1、用于对被测量球铰进行径向加载的压头组件2和对被测量球铰径向变形进行感应测量的引伸计组件3，支撑组件1装在静态刚度试验机底板上，压头组件2位于支撑组件1正上方且装在静态刚度试验机顶板上，被测量球铰设置在压头组件2和支撑组件1之间，引伸计组件3装在支撑组件1上并与被测量球铰上置式接触。

以上所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装中支撑组件1用于支撑并定位被测量球铰100，压头组件2用于对被测量球铰进行径向加载，引伸计组件3对被测量球铰径向变形进行感应测量，只需更换被测试产品并进行加载即可，测量操作简单易行，可实现球铰径向静刚度全自动加载测量，提高金属橡胶球铰径向静刚度测量效率，适用于球铰产品的批量测量。引伸计组件3装在支撑组件1上并与被测量球铰上置式接触，引伸计组件3安装更方便，引伸计的测量探头与被测量球铰的接触位置更易调节到位，测量操作更易实现。

其中，所述的支撑组件1包括装在静态刚度试验机底板上的支撑底板11和装在支撑底板11上的支撑座12，支撑座12底部具有定位柱12.1，支撑底板11上具有与定位柱12.1配合的定位孔11.1，定位柱12.1伸入定位孔11.1中使支撑座12定位在支撑底板11上。定位柱12.1与定位孔11.1的配合使支撑座12定位在支撑底板11上，针对不同规格的被测量球铰，需要更换不同尺寸的支撑座12，定位柱12.1与定位孔11.1的配合，便于支撑座12的快速定位及更换。

其中，所述的支撑座12为实心铁块顶部具有用于定位被测量球铰的凹槽12.2，凹槽12.2为与被测量球铰外套相配合的圆弧形凹槽，被测量球铰伸入至凹槽12.2中，凹槽12.2的宽度大于被测量球铰的球铰厚度0.1~0.2mm。从图3中可以看出支撑座12为实心结构，其顶部具有凹槽12.2，被测量球铰100可正好放入凹槽12.2中，且球铰外套与凹槽12.2的圆弧面贴合接触，凹槽12.2的宽度D大于被测量球铰的球铰厚度的0.1~0.2mm，被测量球铰可在凹槽12.2被有效且快速定位，被测量球铰的球铰部份不会运动，确保测量出来的刚度为静刚度值，同时也提高测量效率。

其中，所述的压头组件2包括与静态刚度试验机顶板可拆卸连接的连接板21和与被测量球铰的芯轴接触的压板22，压板22沿垂直向设置且数量为两个，两个压板22在被测量球铰上对称设置，压板22与连接板21为一体成型结构，压板22底面具有与被测量球铰芯轴接触配合的圆弧面22.1，凹槽12.2的两侧开与被测量球铰芯轴隔开不接触的限位凹槽12.3，限位凹槽12.3可与被测量球铰芯轴接触限制被测量球铰的径向变形。

从附图中可以看出，压板22与被测量球铰100的芯轴接触，即通过芯轴向球铰传递径向载荷，测量中以芯轴为运动部位，球铰只径向受压不会产生运动，有效确保得到的刚度为径向静刚度，且测量过程中球铰与芯轴不会发生相对转动或偏转，径向静刚度的测量稳定性更好，精准性更高。在被测量球铰100放入凹槽12.2中且不受压时，其芯轴与限位凹12.3是隔开不接触的，当被测量球铰100的芯轴受压下移时，通过限位凹槽12.3与芯轴的接触来限制被测量球铰100的进一步的径向变形，防止被测量球铰100在径向静刚度测量过程中被压伤，即通过限位凹槽12.3与芯轴的接触来实现被测量球铰100的径向变形限位，提高测量的安全性。

其中，所述的连接板21上开有与静刚度试验机顶板连接的连接孔21.1，每个压板22的外侧均具有一个连接孔21.1，连接孔21.1横截面呈U字型。连接孔21.1呈U字型可根据被测量球铰100的加载需求调节压头组件2的位置，保证被测量球铰的径向加载平稳性和有效性。

其中，所述的引伸计组件3包底座31、与底座31连接的支杆32和装在支杆32上的引伸计33，支杆32沿垂向设置，引伸计33在支杆32上的安装位置可调节，引伸计33位于被测量球铰上方，引伸计33的测量探头33.2沿垂向伸出与被测量球铰外套表面接触。引伸计组件3安装更方便，引伸计33的测量探头33.2与被测量球铰的接触位置更易调节到位，测量操作更易实现。引伸计33在支杆32上的安装位置根据不同规格的被测量球铰的测量需求调节，工装的实用性和通用性更高。

基促，所述的底座31为吸紧在支撑底板11上的磁性块， 引伸计33具有箱体33.1，支杆32顶端贯穿箱体33.1，并通过螺栓将箱体33.1定位在支杆32上。拧松螺栓即可调节引伸计33在支杆32上的位置，调节方便简单。

本发明还保护一种金属橡胶球铰径向静刚度测量方法，采用以上所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装进行测量，测量步骤如下，

第一步，根据被测量球铰的外套外径，选择相匹配的支撑组件1并安装至静刚度试验机底板上；

第二步，将被测量球铰置于支撑组件1上并定位，再根据待测试球铰的位置将压头组件2装在静态刚度试验机机顶板上；

第三步，调节引伸计组件3使其与被测量球铰接触，再下降静态刚度试验机顶板使被测试球与压头组件2接触但不受力；

第四步，根据被测量球铰的径向静刚度需求和使用工况确定静态刚度试验机的加载载荷及加载速度，启动静态刚度试验机通过压头组件2对被测量球铰进行加载再载卸的多次循环加载；

第五步，根据静态刚度试验机的加载载荷及引伸计组件3的测量值，绘制被测量球铰在多次径向加载下的刚度曲线，再在刚度曲线中得出设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值。

以上所述的测量方法中，根据被测量球铰的径向静刚度需求和使用工况确定静态刚度试验机的加载载荷，并通过多次径向加载的测量值得出刚度曲线（刚度曲线以静态刚度试验机的加载载荷为横坐标，以引伸计组件3的测量值为纵坐标），再在刚度曲线中得出设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值，其中所指的设定载荷的取值范围一定是在静态刚度试验机的加载载荷取值范围之内，可在刚度曲线中快速得到设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值。

其中，第三步具体是指调节引伸计组件3使其与被测量球铰接触，并将引伸计组件3的读数调零，再下降静态刚度试验机顶板使压头组件2与被测量球铰刚好接触，且引伸计组件3的读数保持零位。即在测量前使压头组件与被测量球铰的芯轴接触，但被测量球铰不受压力。

其中，第四步中确定静态刚度试验机的加载载荷为0~25KN，加载速度为1mm/min~1.5mm/min，循环加载的次数不少于三次且每次的加载载荷和加载速度均相同，即保证被测量球铰不因加载而损伤，且多次加载载荷及加载速度相同，得出的刚度曲线更加稳定可靠，提高测量的稳定性和精准性；第五步中的设定载荷为1~20KN，不仅可在刚度曲线中快速得到设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值，而且设定载荷将载荷范围进一步缩小，得到的静刚度值更加精准可靠。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，装在静态刚度试验机上，其特征在于包括用于支撑并定位被测量球铰的支撑组件（1）、用于对被测量球铰进行径向加载的压头组件（2）和对被测量球铰径向变形进行感应测量的引伸计组件（3），支撑组件（1）装在静态刚度试验机底板上，压头组件（2）位于支撑组件（1）正上方且装在静态刚度试验机顶板上，被测量球铰设置在压头组件（2）和支撑组件（1）之间，引伸计组件（3）装在支撑组件（1）上并与被测量球铰上置式接触；

所述的支撑组件（1）包括装在静态刚度试验机底板上的支撑底板（11）和装在支撑底板（11）上的支撑座（12），支撑座（12）底部具有定位柱（12.1），支撑底板（11）上具有与定位柱（12.1）配合的定位孔（11.1），定位柱（12.1）伸入定位孔（11.1）中使支撑座（12）定位在支撑底板（11）上；

所述的支撑座（12）为实心铁块顶部具有用于定位被测量球铰的凹槽（12.2），凹槽（12.2）为与被测量球铰外套相配合的圆弧形凹槽，被测量球铰伸入至凹槽（12.2）中，凹槽（12.2）的宽度大于被测量球铰的球铰厚度0.1~0.2mm；

所述的压头组件（2）包括与静态刚度试验机顶板可拆卸连接的连接板（21）和与被测量球铰的芯轴接触的压板（22），压板（22）沿垂直向设置且数量为两个，两个压板（22）在被测量球铰上对称设置，压板（22）与连接板（21）为一体成型结构，压板（22）底面具有与被测量球铰芯轴接触配合的圆弧面（22.1），凹槽（12.2）的两侧开与被测量球铰芯轴隔开不接触的限位凹槽（12.3），限位凹槽（12.3）可与被测量球铰芯轴接触限制被测量球铰的径向变形。

2.根据权利要求1所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，其特征在于所述的连接板（21）上开有与静态刚度试验机顶板连接的连接孔（21.1），每个压板（22）的外侧均具有一个连接孔（21.1），连接孔（21.1）横截面呈U字型。

3.根据权利要求1所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，其特征在于所述的引伸计组件（3）包括底座（31）、与底座（31）连接的支杆（32）和装在支杆（32）上的引伸计（33），支杆（32）沿垂向设置，引伸计（33）在支杆（32）上的安装位置可调节，引伸计（33）位于被测量球铰上方，引伸计（33）的测量探头沿垂向伸出与被测量球铰外套表面接触。

4.根据权利要求3所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装，其特征在于所述的底座（31）为吸紧在支撑底板（11）上的磁性块， 引伸计（33）具有箱体（33.1），支杆（32）顶端贯穿箱体（33.1），并通过螺栓将箱体（33.1）定位在支杆（32）上。

5.金属橡胶球铰径向静刚度测量方法，采用权利要求1至4任一项所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量工装进行测量，测量步骤如下，

第一步，根据被测量球铰的外套外径，选择相匹配的支撑组件（1）并安装至静态刚度试验机底板上；

第二步，将被测量球铰置于支撑组件（1）上并定位，再根据被测量球铰的位置将压头组件（2）装在静态刚度试验机机顶板上；

第三步，调节引伸计组件（3）使其与被测量球铰接触，再下降静态刚度试验机顶板使被测量球铰与压头组件（2）接触但不受力；

第四步，根据被测量球铰的径向静刚度需求和使用工况确定静态刚度试验机的加载载荷及加载速度，启动静态刚度试验机通过压头组件（2）对被测量球铰进行加载再载卸的多次循环加载；

第五步，根据静态刚度试验机的加载载荷及引伸计组件（3）的测量值，绘制被测量球铰在多次径向加载下的刚度曲线，再在刚度曲线中得出设定载荷下被测量球铰的径向静刚度值。

6.根据权利要求5所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量方法，其特征在于第三步具体是指调节引伸计组件（3）使其与被测量球铰接触，并将引伸计组件（3）的读数调零，再下降静态刚度试验机顶板使压头组件（2）与被测量球铰刚好接触，且引伸计组件（3）的读数保持零位。

7.根据权利要求5所述的金属橡胶球铰径向静刚度测量方法，其特征在于第四步中确定静态刚度试验机的加载载荷为0~25KN，加载速度为1mm/min~1.5mm/min，循环加载的次数不少于三次且每次的加载载荷和加载速度均相同；第五步中的设定载荷为1~20KN。

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