CN114324027A - 一种弹簧疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧疲劳试验机，包括摆臂支架以及对向设置的第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架均设置有夹持弹簧试样的夹具，所述第二支架装设于连杆，所述连杆装设于偏心轴，所述偏心轴由动力系统驱动，所述摆臂支架连接以限制所述第二支架在驱动下往复运动。上述弹簧疲劳试验机，通过连杆的带动，夹持弹簧试样的一端做往复运动，对弹簧试样进行反复拉伸和压缩，模拟弹簧在汽车上的空载和满载工况。

Description

一种弹簧疲劳试验机

技术领域

本发明涉及弹簧疲劳试验技术领域，特别涉及一种弹簧疲劳试验机。

背景技术

弹簧试验机是专门测试弹簧的仪器，主要作用是对弹簧进行拉力、压力、位移、刚度等强度试验和分析。

在对汽车悬架弹簧进行的力学试验中，弹簧试样的形状有多种，需要能够对多种形状的弹簧试样进行压缩试验的试验机。目前的弹簧疲劳试验机功能和适应条件单一，能实现弹簧试样的疲劳压缩试验，但实现的是对轴线倾斜的特殊弹簧进行压力测试；除此以外，还存在效率低和能耗大的问题。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的弹簧疲劳试验机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹簧疲劳试验机，通过连杆的带动，夹持弹簧试样的一端做往复运动，对弹簧试样进行反复拉伸和压缩，模拟弹簧在汽车上的空载和满载工况。

为实现上述目的，本发明提供一种弹簧疲劳试验机，包括摆臂支架以及对向设置的第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架均设置有夹持弹簧试样的夹具，所述第二支架装设于连杆，所述连杆装设于偏心轴，所述偏心轴由动力系统驱动，所述摆臂支架连接以限制所述第二支架在驱动下往复运动。

优选地，还包括工装调节机构和直线导轨，所述第一支架滑动装配于所述直线导轨，所述工装调节机构通过所述直线导轨驱动以调节所述第一支架的位置。

优选地，所述直线导轨一侧设置有标尺。

优选地，还包括组合摆臂支架，所述组合摆臂支架连接以改变所述第二支架的旋转半径。

优选地，包括供所述动力系统设置的底座，所述底座设置有箱体，所述箱体供所述第一支架、所述摆臂支架和所述组合摆臂支架装设。

优选地，所述动力系统包括驱动件以及受所述驱动件驱动的旋转主轴，所述旋转主轴固定连接有偏心调节装置，所述偏心轴固定于所述偏心调节装置，所述偏心调节装置具有调节所述偏心轴的偏心位置的丝杠。

优选地，所述驱动件为变频电机，所述变频电机通过皮带与所述旋转主轴相连，所述动力系统还包括调节所述皮带张紧度的丝杠副。

优选地，所述第一支架和所述第二支架的安装角度可调。

优选地，所述第一支架和所述第二支架的数量为多组，多个所述第二支架由同一所述动力系统驱动。

优选地，所述第一支架和所述第二支架的数量为四组，所述第一支架和所述第二支架均呈十字状排布。

相对于上述背景技术，本发明所提供的弹簧疲劳试验机包括摆臂支架、第一支架和第二支架，第一支架和第二支架对向设置，第一支架和第二支架均设置有夹具，通过夹具夹持弹簧试样；第二支架装设于连杆，连杆装设于偏心轴，偏心轴由动力系统驱动，摆臂支架连接第二支架，在动力系统通过偏心轴和连杆驱动第二支架运动时，摆臂支架限制第二支架，使第二支架在驱动下往复运动。

在该弹簧疲劳试验机的工作过程中，将弹簧试样安装固定在第一支架和第二支架之间，然后启动动力系统进行对弹簧试样的力学实验；第一支架固定不动，在连杆的带动下，夹持弹簧试样一端的第二支架做往复运动，对弹簧试样进行反复拉伸和压缩，模拟弹簧在汽车上的空载和满载工况；该位置的往复轨迹为弧形，从而满足对不同形状弹簧试样如香蕉形的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的弹簧疲劳试验机的结构示意图。

其中：

1-底座、2-箱体、3-工装调节机构、4-直线导轨、5-标尺、6-第一支架、7-传感器、8-第一夹具、9-摆臂支架、10-摆臂固定板、11-偏心轴、12-连杆、13-组合摆臂支架、14-第二支架、15-第二夹具、16-丝杠、17-偏心调节装置、18-动力系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的弹簧疲劳试验机的结构示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的弹簧疲劳试验机包括摆臂支架9、第一支架6和第二支架14，第一支架6和第二支架14对向设置，第一支架6和第二支架14均设置有夹具，通过夹具将弹簧试样夹持固定于第一支架6和第二支架14之间；第二支架14装设于连杆12，连杆12装设于偏心轴11，偏心轴11由动力系统18驱动，摆臂支架9连接第二支架14，在摆臂支架9的作用下限制第二支架14在驱动下往复运动。

在本实施例中，第一支架6对向第二支架14的端部设置有第一夹具8，第二支架14对向第一支架6的端部设置有第二夹具15，并在中间安装传感器7，通过第一夹具8和第二夹具15将弹簧试样夹持固定于第一支架6和第二支架14之间。

在此基础上，完成弹簧试样的安装固定后，启动动力系统18进行对弹簧试样的力学实验；偏心轴11的旋转方式类似于凸轮旋转方式，在连杆12的带动下，对弹簧试样进行加载；其中，第一支架6固定不动，夹持弹簧试样一端的第二支架14做弧形往复运动，对弹簧试样进行反复拉伸和压缩，模拟弹簧在汽车上的空载和满载工况；该位置的往复轨迹为弧形，从而满足对不同形状弹簧试样如香蕉形的要求。

除此以外，对弹簧疲劳试验机进行控制的控制系统包括变频器、数据采集系统、计算机及软件系统等。

进一步的，该弹簧疲劳试验机还包括组合摆臂支架13，组合摆臂支架13连接以改变第二支架14的旋转半径。

在本实施例中，该弹簧疲劳试验机可对不同形状的弹簧试样如圆柱形和香蕉形进行试验。当对香蕉形的弹簧试样进行试验时，通过摆臂支架9实现香蕉形弹簧试样的试验控制力沿着一定弧度加载的需求；当对圆柱形的弹簧试样进行试验时，在摆臂支架9的基础上，加装组合摆臂支架13，其原理是对旋转半径进行修改，由于回转半径较大，弹簧的运动轨迹可视为直线往复，近似成直线进给，对弹簧试样进行反复拉伸和压缩。

需要注意的是，上述摆臂支架9配有可更换摆臂，各个摆臂长度根据试验需求特殊制作，更换不同的摆臂，可以改变力臂，调节扭矩，从而满足不同形状弹簧试样如圆柱形、香蕉形等的要求。

为了更好的技术效果，还包括工装调节机构3和直线导轨4，第一支架6滑动装配于直线导轨4，工装调节机构3通过直线导轨4驱动以调节第一支架6的位置。

在本实施例中，第一支架6的位置可调，从而满足不用规格的弹簧试样的夹持需求。其中，在工装调节机构3通过直线导轨4驱动第一支架6的原理中，由步进电机带动两侧的滚珠丝杠旋转，从而带动第一支架6的进退，达到调整第一支架6和第二支架14之间距离的目的，满足不同长度弹簧试样试验间距的要求。

进一步的，直线导轨4一侧设置有标尺5，标尺5具有刻度，刻度可以是直接展示第一支架6的位置信息，也可以是经过换算后得到的弹簧试样的长度，同应属于本实施例的说明范围。

在一种具体的实施方式中，包括供动力系统18设置的底座1，底座1设置有箱体2，箱体2供第一支架6、摆臂支架9和组合摆臂支架13装设。

在本实施例中，底座1连接地基与箱体2的框架，起到支撑、固定试验机的作用，其侧壁安装有电气接线盒。箱体2的框架安装在底座1上，其外部侧壁安装工装调节机构3，受力框架为所有机构提供导向和支撑。第一支架6通过滑轨丝杠副与箱体2相连，滑轨丝杠副通过工装调节机构3、直线导轨4、标尺5可以实现对第一支架6进行位置控制。

箱体2在试验机中起到承受试验力、吸振及为部件提供安装支撑的作用，箱体2各个组成部分均由采用钢板焊接而成，焊后消除残余应力，然后进行机械加工，箱体2具有较高的精度，彼此之间采用螺栓连接，便于运输、安装和维护。

在一种具体的实施方式中，动力系统18包括驱动件以及受驱动件驱动的旋转主轴，旋转主轴固定连接有偏心调节装置17，偏心轴11固定于偏心调节装置17，偏心调节装置17具有调节偏心轴11的偏心位置的丝杠16。

在本实施例中，通过设计偏心调节装置17，可调整试验振幅。

具体而言，通过调整偏心轴11的偏心位置，实现连杆12振幅的调节。连杆12振幅为手动调节，试验开始前，需手动设置好振幅，然后开始试验，试验过程中振幅不能发生变动，保证试验结果的正确性。

除此以外，整台设备的中心位置还具有中间箱体，起到连接受力框架，安装动力系统18和连杆12的作用。

进一步的，驱动件为变频电机，变频电机通过皮带与旋转主轴相连，动力系统18还包括调节皮带张紧度的丝杠副。

在本实施例中，选用变频调速电机，电机功率输出经过计算及应用经验验证，匹配传动带轮等，在满足试验需求情况下，达到最优节能效果。动力系统18通过支座固定到底座1上，且置有丝杠副用于调紧皮带张紧度。皮带将动力系统18与旋转主轴相连，旋转主轴另一端与偏心调节装置17固定连接，可跟随旋转主轴共同旋转，其上方固定有偏心轴11，通过旋转偏心调节装置17的丝杠16配合偏心轴11实现偏心能力。

需要注意的是，第一支架6和第二支架14的数量为多组，多个第二支架14由同一动力系统18驱动。

在本实施例中，第一支架6和第二支架14的组数相当于弹簧疲劳试验机的工位数；对于弹簧疲劳试验机的工位数为一个、两个以及多于两个的设置方式，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，第一支架6和第二支架14的数量为四组，第一支架6和第二支架14均呈十字状排布。

在本实施例中，该弹簧疲劳试验机为节能四工位弹簧疲劳试验机，试验机四工位设计为十字结构，此时偏心轴11安装有四个连杆12，连杆12前端安装有第二支架14、第一夹具15，实现对十字结构的四工位施加载荷。摆臂支架9的数量为四个，其一端与第二支架14相连，其另一端通过摆臂固定板10固定在箱体2上且可旋转，其中一个工位加装配合组合摆臂支架13，连接形式同摆臂支架9。

需要说明的是，本实施例中四工位设计为十字结构，四个弹簧试样两两相对布置，对称布置可有效利用弹簧复位时所释放的能量，减小电机的功率配置，从而降低试验机的功率消耗，节省疲劳试验的试验费用。

其中，工装调节机构3四套，分别位于受力框架的端部。由步进电机带动受力框架两侧的滚珠丝杠旋转，从而带动第一支架6的进退，达到调整第一支架6和第二支架14之间距离的目的，满足不同长度弹簧试样试验间距的要求。

在此基础上，第一支架6和第二支架14的安装角度可调。

在本实施例中，第一支架6与第二支架14上都带有角度调节功能，通过角度尺进行手动调节，再通过国定螺钉锁紧，实现角度设定；可根据不同的试验要求和模拟不同的工况，对弹簧试样安装的初始角度进行调整，达到获取不同试验结果的目的。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的弹簧疲劳试验机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种弹簧疲劳试验机，其特征在于，包括摆臂支架(9)以及对向设置的第一支架(6)和第二支架(14)，所述第一支架(6)和所述第二支架(14)均设置有夹持弹簧试样的夹具，所述第二支架(14)装设于连杆(12)，所述连杆(12)装设于偏心轴(11)，所述偏心轴(11)由动力系统(18)驱动，所述摆臂支架(9)连接以限制所述第二支架(14)在驱动下往复运动。

2.根据权利要求1所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，还包括工装调节机构(3)和直线导轨(4)，所述第一支架(6)滑动装配于所述直线导轨(4)，所述工装调节机构(3)通过所述直线导轨(4)驱动以调节所述第一支架(6)的位置。

3.根据权利要求2所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述直线导轨(4)一侧设置有标尺(5)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，还包括组合摆臂支架(13)，所述组合摆臂支架(13)连接以改变所述第二支架(14)的旋转半径。

5.根据权利要求4所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，包括供所述动力系统(18)设置的底座(1)，所述底座(1)设置有箱体(2)，所述箱体(2)供所述第一支架(6)、所述摆臂支架(9)和所述组合摆臂支架(13)装设。

6.根据权利要求1至3任一项所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述动力系统(18)包括驱动件以及受所述驱动件驱动的旋转主轴，所述旋转主轴固定连接有偏心调节装置(17)，所述偏心轴(11)固定于所述偏心调节装置(17)，所述偏心调节装置(17)具有调节所述偏心轴(11)的偏心位置的丝杠(16)。

7.根据权利要求6所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述驱动件为变频电机，所述变频电机通过皮带与所述旋转主轴相连，所述动力系统(18)还包括调节所述皮带张紧度的丝杠副。

8.根据权利要求1至3任一项所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述第一支架(6)和所述第二支架(14)的安装角度可调。

9.根据权利要求1至3任一项所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述第一支架(6)和所述第二支架(14)的数量为多组，多个所述第二支架(14)由同一所述动力系统(18)驱动。

10.根据权利要求9所述的弹簧疲劳试验机，其特征在于，所述第一支架(6)和所述第二支架(14)的数量为四组，所述第一支架(6)和所述第二支架(14)均呈十字状排布。

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