CN112213201A - 一种现场用的碟簧刚度测试系统及其测试方法 - Google Patents

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戴云岭
陆健
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Abstract

一种现场用的碟簧刚度测试系统及其测试方法，属于化工设备碟簧现场检测技术领域。它包括机体，机体的上端安装有油箱、机体的内部设有加压泵、一侧设有显示与控制平台，加压泵通过管道与油箱相连接，油箱的输出端连接有加压装置，加压装置上设有压力传感器并与显示与控制平台相连接，机体上设有承压板，承压板连接有电阻位移传感器。本发明基于单个碟簧单位形变的压力区间较大的特点，采用位移信号控制检测加压压力的方法，可以在单个碟簧单位压力下，形变小的基础上，精确控制检测加压压力，进而提高检测的精度；定位柱采用上部圆柱销，下部螺纹结构的设计，能够根据不同尺寸碟簧的安装需求，更换对应尺寸的定位柱，更换方便，操作简单。

Description

一种现场用的碟簧刚度测试系统及其测试方法
技术领域
本发明属于化工设备碟簧现场检测技术领域，具体涉及一种现场用的碟簧刚度测试系统及其测试方法。
背景技术
化工领域所使用的碟簧大部分为高温碟簧，碟簧在高温的工况下，产生显著的蠕变和应力松弛材料发生氧化和热分解，塑性变形量增大。因此在碟簧使用的过程中，要求碟簧具有足够的回弹能力。在一定的预载荷下，对于有良好的回弹能力的碟簧能够补偿由于工作载荷和螺栓、垫片材料蠕变硬气的螺栓发廊连接系统密封面的分离。且化工领域所用的碟簧使用周期短，不符合节能减排的理念，因此需要检测碟簧的刚度来确定碟簧是否具有良好的回弹性，来判断碟簧是否能够再次回收加工利用。
现有的碟簧现场检测设备大都针对组合碟簧，通过采集压力信号，控制检测过程中的加压位移，但是针对单个碟簧时，由于单个碟簧单位形变的压力区间较大，通过压力信号控制检测加压位移，使得检测精度下降。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种利用位移信号控制检测加压压力，进而实现碟簧刚度现场检测的方法。
本发明提供如下技术方案：一种现场用的碟簧刚度测试系统，包括机体；其特征在于：所述机体的上端安装有油箱、机体的内部设有加压泵、一侧设有显示与控制平台，所述加压泵通过管道与油箱相连接，所述油箱的输出端连接有加压装置，加压装置上设有压力传感器并与显示与控制平台相连接，所述机体上设有承压板，承压板连接有电阻位移传感器；
所述机体的底部设置有底座，底座通过一组支撑杆与机体相连接，所述底座的上端安装有供碟簧承压块，承压块上设有供碟簧定位用的定位柱。
所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述定位柱上部为圆柱销结构，下部为螺纹结构，定位柱通过下部螺纹结构固定安装在承压块上。
所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述底座下部设置有滚轮与支撑设备。
所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述承压板位于加压装置的下方。
所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述电阻位移传感器包括红外线发光二极管、光敏二极管及放置在红外线发光二极管与光敏二极管之间的遮光板，所述遮光板安装在待测碟簧上。
一种现场用的碟簧刚度测试系统的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
采用单片碟簧加压的方式，碟簧变形的最大量为0.75h，计算步骤如下：
步骤1、S1碟簧负荷计算，计算公式如下：
Figure BDA0002750119410000031
步骤2、S2碟簧负荷计算，计算公式如下：
Figure BDA0002750119410000032
所述F为单片碟簧负荷，单位为N；F’为碟簧刚度，单位为N·m；E为弹性模量，单位为N/mm；μ为泊松比；t为厚度，单位mm；K1、K2、K3、K4均为计算系数；D为外径，单位为mm；f为单片碟簧变形量，约为0.75h，单位为mm；h为碟簧压平时的变形量，单位为mm。
所述的一种碟簧刚度的现场检测方法，其特征在于所述计算步骤中，计算系数K1、K2、K3、K4的算法分别如下：
Figure BDA0002750119410000033
Figure BDA0002750119410000034
Figure BDA0002750119410000035
K4＝1
其中，
Figure BDA0002750119410000036
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明基于单个碟簧单位形变的压力区间较大的特点，采用位移信号控制检测加压压力的方法，可以在单个碟簧单位压力下，形变小的基础上，精确控制检测加压压力，进而提高检测的精度；
2)本发明中定位柱采用上部圆柱销，下部螺纹结构的设计，能够根据不同尺寸碟簧的安装需求，更换对应尺寸的定位柱，更换方便，操作简单。
附图说明
图1为本发明的碟簧刚度现场检测设备结构示意图；
图2为本发明的电阻位移传感器示意图。
图中：1、机体；2、油箱；3、加压装置；4、电阻位移传感器；5、滚轮；6、显示与控制平台；7、定位柱；8、支撑设备；9、承压板；10、支撑杆；11、加压泵；12、管道；13、底座；14、承压块；15、碟簧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
请参阅图1-2，一种现场用的碟簧刚度测试系统，包括机体1；机体1的上端安装有油箱2、机体1的内部设有加压泵11、一侧设有显示与控制平台6，所述加压泵11通过管道12与油箱2相连接，所述油箱2的输出端连接有加压装置3，加压装置3上设有压力传感器并与显示与控制平台6相连接，所述机体1上设有承压板9，承压板9连接有电阻位移传感器4；
所述机体1的底部设置有底座13，底座13通过一组支撑杆10与机体1相连接，所述底座13的上端安装有供碟簧15承压块14，承压块14上设有供碟簧15定位用的定位柱7，定位柱7上部为圆柱销结构，下部为螺纹结构，定位柱7通过下部螺纹结构固定安装在承压块14上。
底座13下部设置有滚轮5与支撑设备8。
如图2所示，电阻位移传感器4包括红外线发光二极管A、光敏二极管B及放置在红外线发光二极管A与光敏二极管B之间的遮光板C，所述遮光板C安装在待测碟簧15上。
红外线发光二极管A发射红外线束，照射在光敏二极管B上，从而引起通过光敏二极管的电流随入射光通量而变化。在A、B之间设置一遮光板C，它被固定在待测对象上，随被测物体一起运动；如果A发射的光通量恒定，让C板遮挡一部分由A发出的红外线束，使之不能达到B上，光敏二极管B接收由C板遮挡后剩余部分的光通量，并产生的光电流In，显然，Ie与遮光板C的位置有关。我们可以用实验的方法标定被测物体C的位置与光敏二极管输出的电流Ie或经过电流到电压放大后的输出电压Ve之间的关系：
X＝g(I)＝F(V)
一种现场用的碟簧刚度测试系统的测试方法，采用对3个尺寸不同的单片碟簧加压的方式进行试验，碟簧尺寸分别为M20、M27、M33，碟簧变形的最大量为0.75h，所以不能将碟簧压平，因为碟簧一旦压平则不能通过后续的变形来储存势能了。
S1碟簧负荷计算:
Figure BDA0002750119410000061
S2碟簧刚度计算:
Figure BDA0002750119410000062
其中各种参数的算法：
Figure BDA0002750119410000063
Figure BDA0002750119410000064
Figure BDA0002750119410000065
K4＝1
Figure BDA0002750119410000066
通过上述理论公式计算得到的三种碟簧的刚度值为193.7KN/mm，374.5KN/mm，193.7KN/mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种现场用的碟簧刚度测试系统，包括机体(1)；其特征在于：所述机体(1)的上端安装有油箱(2)、机体(1)的内部设有加压泵(11)、一侧设有显示与控制平台(6)，所述加压泵(11)通过管道(12)与油箱(2)相连接，所述油箱(2)的输出端连接有加压装置(3)，加压装置(3)上设有压力传感器并与显示与控制平台(6)相连接，所述机体(1)上设有承压板(9)，承压板(9)连接有电阻位移传感器(4)；
所述机体(1)的底部设置有底座(13)，底座(13)通过一组支撑杆(10)与机体(1)相连接，所述底座(13)的上端安装有供碟簧(15)承压块(14)，承压块(14)上设有供碟簧(15)定位用的定位柱(7)。
2.根据权利要求1所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述定位柱(7)上部为圆柱销结构，下部为螺纹结构，定位柱(7)通过下部螺纹结构固定安装在承压块(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述底座(13)下部设置有滚轮(5)与支撑设备(8)。
4.根据权利要求1所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述承压板(9)位于加压装置(3)的下方。
5.根据权利要求1所述的一种现场用的碟簧刚度测试系统，其特征在于所述电阻位移传感器(4)包括红外线发光二极管(A)、光敏二极管B及放置在红外线发光二极管(A)与光敏二极管B之间的遮光板(C)，所述遮光板(C)安装在待测碟簧(15)上。
6.一种现场用的碟簧刚度测试系统的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
采用单片碟簧加压的方式，碟簧变形的最大量为0.75h，计算步骤如下：
步骤1、S1碟簧负荷计算，计算公式如下：
Figure FDA0002750119400000021
步骤2、S2碟簧负荷计算，计算公式如下：
Figure FDA0002750119400000022
所述F为单片碟簧负荷，单位为N；F’为碟簧刚度，单位为N·m；E为弹性模量，单位为N/mm；μ为泊松比；t为厚度，单位mm；K1、K2、K3、K4均为计算系数；D为外径，单位为mm；f为单片碟簧变形量，约为0.75h，单位为mm；h为碟簧压平时的变形量，单位为mm。
7.根据权利要求6所述的一种碟簧刚度的现场检测方法，其特征在于所述计算步骤中，计算系数K1、K2、K3、K4的算法分别如下：
Figure FDA0002750119400000023
Figure FDA0002750119400000024
Figure FDA0002750119400000025
其中，
Figure FDA0002750119400000031
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