CN116858525A - 一种钢板弹簧疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车钢板弹簧试验检测技术领域，具体涉及一种钢板弹簧疲劳试验装置，包括地基平台、固定设置于地基平台上的立柱、立柱上部的承力梁、待测钢板弹簧总成、伺服液压缸、位移传感器、力传感器、夹具，伺服液压缸的活塞杆头部朝下，在所述地基平台表面上设置有底座，在所述底座上设置有直线导轨，在所述直线导轨上设置一对移动支座，在所述一对移动支座之间可拆卸式设置有固定板，所述待测钢板弹簧总成一端为卷耳，另一端为自由，所述待测钢板弹簧总成的卷耳端通过销轴安装在一个移动支座上，待测钢板弹簧总成的自由端通过另一销轴支撑在另一移动支座上。本发明结构简单，易于操作，针对不同的钢板弹簧拓宽了适用范围。

Description

一种钢板弹簧疲劳试验装置

技术领域

本发明属于汽车钢板弹簧试验检测技术领域，具体涉及一种钢板弹簧疲劳试验装置。

背景技术

钢板弹簧是一种弹性梁结构，可认为是由多片宽度相同、长度和厚度略有不同的合金弹簧片叠加而成，钢板弹簧有两种形式，一种是一端为卷耳和另一端为平板，另一种是两端均为卷耳。钢板弹簧的主要作用是作为汽车车桥和车身的连接部件，可传导两者间的力和力矩，同时可减缓、抑制车受路面激励而产生的悬架振动，是汽车的关键部件之一。汽车运行时钢板弹簧的受力较为集中，其疲劳性能对汽车运行的安全性和舒适性起着重要影响。

为保证钢板弹簧在试制、定型及投产鉴定等阶段质量合格、标准，要求出厂前进行型式检验项目，检验项目中包括疲劳寿命试验，需用专用的钢板弹簧疲劳试验装置。

中国专利（申请号201720572309 .7）公开了一种钢板弹簧疲劳试验装置，包括传动装置、冲床平台、分别设置在所述冲床平台两端的滑动组件和板簧连接板，待测试的钢板弹簧通过其两端的卷耳孔销分别与所述滑动组件和板簧连接板连接，所述板簧连接板与所述冲床平台可转动连接，所述传动装置包括传动压头和固定组件，所述固定组件包括连接座和U型栓，所述钢板弹簧通过所述U型栓固定在所述连接座上，所述传动压头的上下两端分别与疲劳试验机和所述连接座连接。但上述专利中的滑动组件只适用于两端卷耳形式的钢板弹簧，如果钢板弹簧一端为平耳，则滑动组件会自己滑走，所以对于一端为卷耳、一端为滑板的钢板弹簧将无法适用，限制了装置的适用范围。

中国专利（申请号201510859961.2）公开了一种钢板弹簧总成疲劳试验台，主要包括底座、活动板、导柱、被测钢板弹簧总成、导轨、小车轮、小车、心轴、气缸或油缸，所述的气缸或油缸固定安装在底座上，其活塞杆设置在活动板上，并与该活动板固定连接；所述活动板设置于导柱上，并可在气缸或油缸活塞杆驱动下，沿四个导柱滑动；被测钢板弹簧总成通过心轴安装在小车上，所述的小车具有小车轮， 所述的小车轮设置在导轨中，并可沿导轨滑行，所述的导轨为凹凸性矩形滑槽，其两端突出部高于小车轮底部外缘，能够防止小车倾覆。上述专利中需设置小车轨道及限位部件等；另外，小车通过轮子滚动，虽然感觉滚动摩擦力小，但小车及轮子的侧面会与外部卡槽产生硬摩擦，使阻力增大，效果不理想；虽然该装置可以根据钢板弹簧总成的长度以调节试验装置径向安装的长度，但是，随着钢板弹簧宽度的变化，若超出小车的宽度范围，还需要更换小车及配套宽度的底部导轨等整套装置，并且底部导轨位置固定后如果面临不同规格的钢板弹簧总成时则限制了使用范围。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种钢板弹簧疲劳试验装置。

本发明提供如下技术方案：

一种钢板弹簧疲劳试验装置，包括地基平台、固定设置于地基平台上的立柱、立柱上部的承力梁、待测钢板弹簧总成、伺服液压缸、位移传感器、力传感器、夹具，伺服液压缸的活塞杆头部朝下，在所述地基平台表面上设置有底座，在所述底座上设置有直线导轨，在所述直线导轨上设置一对移动支座，在所述一对移动支座之间可拆卸式设置有固定板，在移动支座上开设有第一凹槽，所述第一凹槽内设置有第一销轴，所述待测钢板弹簧总成一端为卷耳，另一端为自由，所述待测钢板弹簧总成的卷耳端通过第一销轴安装在一个移动支座上，所述待测钢板弹簧总成的自由端通过另一个第一销轴支撑在另一个移动支座上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的导轨是直线导轨，一对移动支座可沿直线导轨滑动，针对不同形式的钢板弹簧，可以在一对移动支座之间选择设置固定板或者不设置固定板，这也拓宽了本装置的适用范围。

2、若钢板弹簧的横向宽度改变了，且超出了本实验装置的移动支座的宽度，可以通过仅更换移动支座，而不用变动直线导轨之间的距离，来调节宽度。

3、本发明结构简单，适用范围广泛，使用方便。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明中除地基平台、立柱和承力梁的部分结构立体图；

图3是本发明中待测钢板弹簧总成的示意图；

图4是本发明中移动支座的结构示意图；

图5是本发明中上夹具的结构示意图；

图6是本发明中下夹具的结构示意图；

图7是本发明中平板的结构示意图；

图8是本发明中上夹具、下夹具和平板的组合结构示意图；

图9是本发明中U型栓的结构示意图；

图10是本发明中第一转接体的结构示意图；

图11是本发明中第二转接体的结构示意图；

图12是本发明中立柱和承力梁的结构示意图；

图13是本发明中的地基平台示意图。

其中，1-地基平台，2-承力梁，3-待测钢板弹簧总成，4-伺服液压缸，5-位移传感器，6-力传感器，7-底座，8-直线导轨，9-移动支座，10-固定板，11-第一凹槽，12-第一销轴，13-滑块，14-左立柱，15-右立柱，16-上夹具，17-下夹具，18-第二销轴，19-平板，20-U型栓，21-螺孔，22-应变片，23-端壁板，24-连接板，25-加强凸楞，26-加强板，27-第一转接体，28-第二转接体，29-通孔，30-第二凹槽，31-T型槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步描述。

如图1-图13所示，一种钢板弹簧疲劳试验装置，包括地基平台1、固定设置于地基平台1上的立柱、立柱上部的承力梁2、待测钢板弹簧总成3、伺服液压缸4、位移传感器5、力传感器6、夹具，伺服液压缸4的活塞杆头部朝下，其特征在于，在所述地基平台1表面上设置有底座7，在所述底座7上设置有直线导轨8，在所述直线导轨8上设置一对移动支座9，在所述一对移动支座9之间可拆卸式设置有固定板10，在移动支座9上开设有第一凹槽11，所述第一凹槽11内设置有第一销轴12，所述待测钢板弹簧总成3一端为卷耳，另一端为自由，所述待测钢板弹簧总成3的卷耳端通过第一销轴12安装在一个移动支座9上，所述待测钢板弹簧总成3的自由端通过另一个第一销轴12支撑在另一个移动支座9上。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其直线导轨8螺接在所述底座7上，所述移动支座9底部螺接有滑块13，所述滑块13带动移动支座9可沿直线导轨8滑行。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其立柱包括左立柱14和右立柱15，左立柱14和右立柱15下端螺接在地基平台1上，所述左立柱14和右立柱15内侧上部设置多个螺纹孔，所述承力梁2两端分别螺接在所述左立柱14和右立柱15上部。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其承力梁2下端中部设置有转接工装，所述伺服液压缸4安装在转接工装下面。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其夹具包括上夹具16和下夹具17，所述上夹具16与所述伺服液压缸4的活塞杆头部固定连接，所述上夹具16和下夹具17通过第二销轴18连接，所述上夹具16和下夹具17之间设置有平板19，所述待测钢板弹簧总成3通过U型栓20固定在所述平板19上。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其平板19是H型平板，所述平板19上形成有螺孔21，所述U型栓20通过螺孔21与所述平板19螺接。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其位移传感器5安装在伺服液压缸4后端盖位置，所述力传感器6安装在所述伺服液压缸4的活塞杆上，所述力传感器6与所述上夹具16顶部固定连接。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其位移传感器5和力传感器6与计算机系统连接。

所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其待测钢板弹簧总成3上装有应变片22，该应变片22连接应变仪。

所述的应变片22安装在待测钢板弹簧总成3中部下端。

所述的移动支座9是U型结构，侧面形成有螺纹孔，与固定板10通过螺栓螺接在一起；所述的滑块13是U型滑块，底部通过螺栓螺接在移动支座9下端，滑块13卡接在直线导轨8上并带动移动支座9滑行。

所述的底座7是矩形体。

所述的承力梁2、左立柱14和右立柱15均是工字型结构，包括两个平行的端壁板23和垂直连接两个端壁板23之间的连接板24，在连接板24上形成有加强凸楞25，在端壁板23上形成有多个螺纹孔，所述承力梁2可根据需要的高度螺接在所述左立柱14和右立柱15上部。

所述上夹具16为倒U型结构，侧面形成供有第二销轴18穿过的通孔，H型平板19卡接在上夹具16上部。

所述下夹具17是工字型结构，侧面形成有加强板26，加强板26上形成有供第二销轴18穿过的通孔。

所述的待测钢板弹簧总成3的自由端是平板式，所述第一销轴12可穿过待测钢板弹簧总成3的卷耳。

所述的转接工装包括第一转接体27和第二转接体28，所述第一转接体27是形成有螺孔的矩形体，所述第二转接体28是形成有螺孔、通孔29和第二凹槽30的矩形体，所述位移传感器5顶部伸入通孔29，位移传感器5连线从第二凹槽30伸出来。

第一转接体27螺接在承力梁2下端中部，所述伺服液压缸4螺接在第二转接体28下面，第一转接体27和第二转接体28螺接。

所述的待测钢板弹簧总成3是受试产品，其上端中部与下夹具17接触为受力面，下夹具17传递向下加载压-压载荷时受试产品产生往复变形，两个U型栓20通过待测钢板弹簧总成3中部下端和下夹具穿过H型平板19的四个通孔，使用螺母预紧；所述下夹具17通过第二销轴18与上夹具16固定，以传递载荷，所述上夹具16通过销轴与力传感器6连接；所述力传感器6与伺服液压缸4的活塞杆连接，通过伺服液压缸4的活塞杆进行往复运动，为控制系统反馈信息；所述伺服液压缸4根据待测钢板弹簧总成3的规格和材料的不同，可以选择合适量级的伺服液压缸4进行载荷施加。

所述的待测钢板弹簧总成3一端卷耳，第一销轴12可穿过卷耳，另一端为自由，即平面滑板式，只是压在另一端移动支座9的第一销轴12上，一对移动支座9之间可拆卸式设置有固定板10，两个移动支座9之间是相对固定的，二者不能同向或相向运动。

所述的固定板10是矩形条状板，可以根据弹簧的长度选取不同长度的固定板10，固定板10用以调节和固定两个移动支座9之间的距离，此固定板10仅适用于一端为卷耳和另一端为平板的钢板弹簧，这是由钢板弹簧本身的工作特性决定的。钢板弹簧有两种形式，一种是一端为卷耳和另一端为平板，此种钢板弹簧试验时需要两个移动支座9的间距为固定某个值，不可变动，因为此种钢板弹簧的平板端只是压在移动支座9上，随着钢板弹簧上面施加的压力变化，平板端下面的移动支座9可能会自己滑走，故需固定板10控制两个移动支座9的间距，试验时随着钢板弹簧上面施加的压力的变化，平板端可以自由伸缩；另一种是两端均为卷耳，本身能通过第一销轴12很好的与移动支座9连接，随着钢板弹簧上面施加的压力的增大或减小，两个卷耳之间的距离随之会增大或减小，此种钢板弹簧试验时需要两个移动支座9的间距随意变动，不可限制两个移动支座9的间距，故不需要固定板10，这也拓宽了本装置的适用范围。

所述的底座7上方安装两条直线导轨8，直线导轨8顶面上开设有多个螺纹孔，在移动支座9滑动范围以内的直线导轨8上的螺纹孔内，紧固好的螺钉用以固定直线导轨8，且这些螺钉顶部高度低于直线导轨8上表面，不会干涉到移动支座9滑动；而移动支座9行程之外的直线导轨8上的螺纹孔内，可将螺钉不全部拧到螺纹孔中，使螺钉顶部高于直线导轨8上表面，从而在使移动支座9遇到凸出的螺钉时，因受到阻挡无法继续向外滑动，不会滑出直线导轨8，故起到限位作用。

所述的移动支座9使用螺栓连接固定到对称的四个U型滑块13上，滑块13卡接在两条直线导轨8上，直线导轨8螺接固定于底座7，底座7固定于地基平台1上。

若待测钢板弹簧总成3的横向宽度改变了，且超出了本实验装置的移动支座9的宽度，可以通过仅更换移动支座9，而不用更换滑块13，不用变动直线导轨8之间的距离，来调节宽度。

所述的地基平台1整体为棋盘式凹槽结构，凹槽内间隔设置有T型槽31，T型槽31内用螺栓可以固定平面底座7，底座7上放置实验装置。另外T型槽31内用螺栓、螺杆还可以固定左立柱14、右立柱15。根据不同需要，可在承力梁2下方同时多台疲劳试验装置进行试验。

所述的待测钢板弹簧总成3中部下端平面处粘贴多个应变片22并接入数据采集仪中，以便实时输出待测钢板弹簧总成3应变数据并由计算机处理，可获得试验中待测钢板弹簧总成3的应变情况；伺服液压缸4自带的位移传感器5能够采集位移数据和力传感器6能够采集载荷数据。

按上述描述安装完成后进行试验，打开带冷却的油源系统，该系统用于给伺服液压缸4提供动力液压油，打开上位机控制器软件。本发明通过将一端为卷耳一端为自由的待测钢板弹簧总成3的两端安装在移动支座9上，并将待测钢板弹簧总成3与伺服液压缸4的运动部相连接，采用位移控制的方式控制伺服液压缸4活塞杆的在一定范围内上下移动进行预运行，正式试验时将待测钢板弹簧总成3位移加载中值进行预载，再按位移幅值进行疲劳试验加载，伺服液压缸4上位机控制器中设置试验频率和施加压-压载荷次数，反复进行试验，试验结果可由计算机进行数据分析处理，能够直观获得试验结果及待测钢板弹簧总成3的应变情况，为钢板弹簧的设计生产提供后续技术支持。具有结构简单，易于操作，针对不同的钢板弹簧拓宽了适用范围，测试结果准确可靠，试验成本低，效率高等特点。

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，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种钢板弹簧疲劳试验装置，包括地基平台（1）、固定设置于地基平台（1）上的立柱、立柱上部的承力梁（2）、待测钢板弹簧总成（3）、伺服液压缸（4）、位移传感器（5）、力传感器（6）、夹具，伺服液压缸（4）的活塞杆头部朝下，其特征在于，在所述地基平台（1）表面上设置有底座（7），在所述底座（7）上设置有直线导轨（8），在所述直线导轨（8）上设置一对移动支座（9），在所述一对移动支座（9）之间可拆卸式设置有固定板（10），在移动支座（9）上开设有第一凹槽（11），所述第一凹槽（11）内设置有第一销轴（12），所述待测钢板弹簧总成（3）一端为卷耳，另一端为自由，所述待测钢板弹簧总成（3）的卷耳端通过第一销轴（12）安装在一个移动支座（9）上，所述待测钢板弹簧总成（3）的自由端通过另一个第一销轴（12）支撑在另一个移动支座（9）上。

2.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述直线导轨（8）螺接在所述底座（7）上，所述移动支座（9）底部螺接有滑块（13），所述滑块（13）带动移动支座（9）可沿直线导轨（8）滑行。

3.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述立柱包括左立柱（14）和右立柱（15），左立柱（14）和右立柱（15）下端螺接在地基平台（1）上，所述左立柱（14）和右立柱（15）内侧上部设置多个螺纹孔，所述承力梁（2）两端分别螺接在所述左立柱（14）和右立柱（15）上部。

4.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述承力梁（2）下端中部设置有转接工装，所述伺服液压缸（4）安装在转接工装下面。

5.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述夹具包括上夹具（16）和下夹具（17），所述上夹具（16）与所述伺服液压缸（4）的活塞杆头部固定连接，所述上夹具（16）和下夹具（17）通过第二销轴（18）连接，所述上夹具（16）和下夹具（17）之间设置有平板（19），所述待测钢板弹簧总成（3）通过U型栓（20）固定在所述平板（19）上。

6.根据权利要求5的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述平板（19）是H型平板，所述平板（19）上形成有螺孔（21），所述U型栓（20）通过螺孔（21）与所述平板（19）螺接。

7.根据权利要求5的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述位移传感器（5）安装在伺服液压缸（4）后端盖位置，所述力传感器（6）安装在所述伺服液压缸（4）的活塞杆上，所述力传感器（6）与所述上夹具（16）顶部固定连接。

8.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述位移传感器（5）和力传感器（6）与计算机系统连接。

9.根据权利要求1所述的钢板弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述待测钢板弹簧总成（3）上装有应变片（22），该应变片（22）连接应变仪。