CN204007952U - 一种弹簧测压力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种弹簧测压力装置，属于测量技术领域。它解决了现有表面应力的测量装置复杂不便捷等技术问题。本弹簧测压力装置包括支架、测力轴和弹簧，弹簧套设在测力轴上，测力轴的内端穿过支架且测力轴能够在支架上沿测力轴轴向往复滑动，测力轴的外端固设有承载板，弹簧位于承载板和支架之间，弹簧的一端抵靠在承载板上，弹簧的另一端抵靠在支架上，承载板上设有检测头。本实用新型根据测力抽相对于支架的位移距离以及弹簧的弹性系数就能够计算出施加力的大小，结构简单轻便，容易移动，使用成本低。

Description

一种弹簧测压力装置

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种测力装置，特别是一种弹簧测压力装置。

背景技术

在各类工业生产、制造和科研过程中，经常需要对物体的表面压力进行测量，以便对物体表面压力的分布进行分析和研究，或者检测产品材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，通常是通过测算物体表面应力(即形变与所受到的力之间的关系)来判断产品的强度和韧性的。现有技术中一般是直接将压力传感器安装在被测物体的表面上或在物体表面设置测压孔用管路将压力信号传输给压力传感器。压力传感器将压力信号转换为微弱电信号，微弱电信号经放大及信号处理后还原出压力值。

如专利文献(公开号：CN1538154)公开了一种表面压力分布传感器，该表面压力分布传感器通过垫片分开一定间隔的间隙对向配置的行配线部和列配线部。行配线部由玻璃基板沿第1方向平行排列配置在该玻璃基板上的多个行配线和覆盖该行配线的绝缘膜构成。列配线部由可挠性薄膜和沿第2方向平行排列配置在该可挠性薄膜上的多个列配线构成。这种表面压力分布传感器，能长期稳定地检测表面压力分布。以上专利技术将压力传感器或者测压孔安置在被测物体表面的测量容易形变并引起被测物体表面压力分布的测量误差，且物体表面加工周期长。

我国专利(CN2911630Y)还公开了一种物体表面压力分布测量装置，将超声波调频电路和超声波调幅电路连接超声波发生器后连接超声波发射器，超声波发射器发出测量超声波通过覆盖在被测物体表面上的功能薄膜反射到超声波接收器，并经过放大滤波器及AD转换器连接单片机，通过单片机测量出反射超声波的谐振频率算出该点的压力值，并控制扫描驱动机构驱动超声波扫描器对物体表面进行扫描从而得到被测物体表面压力分布。该专利提供的测量装置利用声波来测量整个压力分布，结构复杂，成本高。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在的上述问题，提供一种弹簧测压力装置，本实用新型所要解决的技术问题是：如何能够简化物体表面应力的测量装置且达到一个准确的测量效果。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种弹簧测压力装置，所述弹簧测压力装置包括支架、测力轴和弹簧，所述弹簧套设在测力轴上，其特征在于，所述测力轴的内端穿过所述支架且所述测力轴能够在支架上沿测力轴轴向往复滑动，所述测力轴的外端固设有承载板，所述弹簧位于承载板和支架之间，所述弹簧的一端抵靠在所述承载板上，所述弹簧的另一端抵靠在所述支架上，所述承载板上设有检测头。

其原理是：本装置用于测量物理表面的应力，将检测头抵靠在待测量的物体表面，通过按压支架，会对物体表面产生一个正压力，同时物体表面会对检测头一个反作用力，该反作用力通过承载板传递给测力轴，再作用在承载板和支架之间的弹簧上，使弹簧产生压缩形变，检测头、承载板和测力轴均能够相对于支架产生位移，施加力的过程中观察物体表面的形变，同时可以计算出测力抽相对于支架的位移距离，根据弹簧的弹性系数和测力抽的位移距离就能够计算出施加的力的大小。为了方便观察，在测力轴或支架上可以标注刻度值，以方便计算数值。进一步的，为了测量的准确性，在待测物体表面贴上应变片，能够更加精准的观察待测物体表面的形变量。本装置结构简单轻便，容易移动，使用成本低。

在上述的弹簧测压力装置中，所述支架包括平行设置的横杆一和横杆二，所述横杆一和横杆二上分别开设有同轴的通孔一和通孔二，所述测力轴的内端依次穿过通孔一和通孔二且所述测力轴能够在通孔一和通孔二内沿测力轴轴向往复滑动，所述弹簧的一端抵靠在所述承载板上，所述弹簧的另一端抵靠在所述横杆一上。测力轴穿插在横杆一和横杆二中，具有轴向自由度，横杆一和横杆二间隔一端距离且平行设置，横杆一和横杆二能够从两个不同的位置限制测力轴的径向自由度，保证了测力轴轴向移动的平稳。

在上述的弹簧测压力装置中，所述测力轴的内端固设有挡块，所述挡块的外径大于所述通孔二的内径。挡块的主要作用是限制测力轴的移动量，防止测力轴移动过度而从支架上脱落；通过测力轴两端的承载板和挡块将测力轴始终限制在支架上。

在上述的弹簧测压力装置中，所述承载板上设有与测力轴轴向相垂直的滑轨，检测头的一端部卡接在所述滑轨内且检测头能够沿滑轨长度方向滑动。检测头在承载板上的位置能够调整，这样在测量不规则不平整的物体时，更加方便，通用性更强；在承载板还可以标示出刻度值，能够快速准确的读出检测头的移动距离。

在上述的弹簧测压力装置中，所述承载板上设有与滑轨同向的丝杠，所述检测头上开设有螺纹孔，所述丝杠的内端穿过所述螺纹孔且所述丝杠与所述螺纹孔相配合，所述丝杠的外端伸出所述承载板且固设有旋块。旋转旋块，带动丝杠转动，检测头不能够转动，丝杠就能通过检测头内的螺纹孔带动检测头在承载板上移动，这样能够方便快捷的调整检测头的位置。

在上述的弹簧测压力装置中，所述滑轨为燕尾槽，所述检测头的端部设有与燕尾槽相匹配的安装座，所述安装座滑动卡接在所述燕尾槽内。通过燕尾槽形成的滑轨能够使得检测头在滑轨内滑动的同时不会掉落下来，结构紧凑简单。

在上述的弹簧测压力装置中，所述检测头、丝杠和旋块的数量均为至少两个。通过不同的旋块控制不同的丝杠，从而调整不同的检测头的位置，本装置设置多个检测头，能够同时对多个位置进行检测，承载板上标示有刻度尺，根据不同检测头的位置距离。可以计算出不同检测头所施加的正压力。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、本装置通过观察物体表面的形变，同时根据测力抽相对于支架的位移距离以及弹簧的弹性系数就能够计算出施加力的大小，结构简单轻便，容易移动，使用成本低。

2、本装置中检测头在承载板上的位置能够调整，这样在测量不规则不平整的物体时，更加方便，通用性更强。

附图说明

图1是本装置的正视结构示意图。

图2是本装置的立体结构示意图。

图3是本装置的侧视结构示意图。

图4是图3中A-A剖视结构示意图。

图中，1、测力轴；2、弹簧；3、支架；31、横杆一；32、横杆二；33、通孔一；34、通孔二；4、承载板；5、检测头；6、挡块；7、滑轨；8、丝杠；9、螺纹孔；10、旋块。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3和图4所示，本装置包括支架3、测力轴1和弹簧2，弹簧2套设在测力轴1上，支架3包括平行设置的横杆一31和横杆二32，横杆一31和横杆二32上分别开设有同轴的通孔一33和通孔二34，测力轴1的内端依次穿过通孔一33和通孔二34且测力轴1能够在通孔一33和通孔二34内沿测力轴1轴向往复滑动，测力轴1的外端固设有承载板4，弹簧2位于承载板4和支架3之间，弹簧2的一端抵靠在承载板4上，弹簧2的另一端抵靠在横杆一31上，承载板4上设有检测头5；测力轴1的内端固设有挡块6，挡块6的外径大于通孔二34的内径。

如图2所示，承载板4上设有与测力轴1轴向相垂直的滑轨7，检测头5的一端部卡接在滑轨7内且检测头5能够沿滑轨7长度方向滑动，本实施例中滑轨7为燕尾槽，检测头5的端部设有与燕尾槽相匹配的安装座，安装座滑动卡接在燕尾槽内。检测头5在承载板4上的位置能够调整，这样在测量不规则不平整的物体时，更加方便，通用性更强；在承载板4还可以标示出刻度值，能够快速准确的读出检测头5的移动距离；通过燕尾槽形成的滑轨7能够使得检测头5在滑轨7内滑动的同时不会掉落下来，结构紧凑简单。

如图2、图3和图4所示，承载板4上设有与滑轨7同向的丝杠8，检测头5上开设有螺纹孔9，丝杠8的内端穿过螺纹孔9且丝杠8与螺纹孔9相配合，丝杠8的外端伸出承载板4且固设有旋块10，旋转旋块10，带动丝杠8转动，检测头5不能够转动，丝杠8就能通过检测头5内的螺纹孔9带动检测头5在承载板4上移动，这样能够方便快捷的调整检测头5的位置。

其原理是：本装置用于测量物理表面的应力，将检测头5抵靠在待测量的物体表面，通过按压支架3，会对物体表面产生一个正压力，同时物体表面会对检测头5一个反作用力，该反作用力通过承载板4传递给测力轴1，由于测力轴1穿插在横杆一31和横杆二32中，具有轴向自由度，检测头5、承载板4和测力轴1均能够相对于支架3产生位移，同时该力作用在承载板4和支架3之间的弹簧2上，使弹簧2产生压缩形变。横杆一31和横杆二32间隔一端距离且平行设置，横杆一31和横杆二32能够从两个不同的位置限制测力轴1的径向自由度，保证了测力轴1轴向移动的平稳。施加力的过程中观察物体表面的形变，同时可以计算出测力抽相对于支架3的位移距离，根据弹簧2的弹性系数和测力抽的位移距离就能够计算出施加的力的大小。为了方便观察，在测力轴1或支架3上可以标注刻度值，以方便计算数值。进一步的，为了测量的准确性，在待测物体表面贴上应变片，能够更加精准的观察待测物体表面的形变量。本装置结构简单轻便，容易移动，使用成本低。上述挡块6的主要作用是限制测力轴1的移动量，防止测力轴1移动过度而从支架3上脱落；通过测力轴1两端的承载板4和挡块6将测力轴1始终限制在支架3上。

本实施例中检测头5、丝杠8和旋块10的数量均为两个，通过不同的旋块10控制不同的丝杠8，从而调整不同的检测头5的位置，本装置设置两个检测头5，能够同时对两个位置进行检测，承载板4上标示有刻度尺，根据不同检测头5的位置距离。可以计算出不同检测头5所施加的正压力。作为一般情况，检测头5、丝杠8和旋块10的数量可以为两个以上。

作为进一步改进，为了适应不同待测物体所需要的不同级别的压力，挡块6螺接在测力轴1上，挡块6可以取下来，这时候就能够将测力轴1从支架3上取下来，从而更换弹簧2，弹簧2可以采用不同规格的标准件，改变弹簧2的直径、弹簧2的线径、弹簧2的材料、弹簧2的有效圈数等，从而改变弹簧2的弹性系数。根据不同的测试环境选用不同的弹簧2，施加不同级别大小的力，从而提高本测力装置的通用性。

上述实施例中用到的应变片目前市场上已有很多，应变片有很多种类，包括电阻应变片、光学应变片等。一般的应变片是在基底的塑料薄膜(15-16μm)上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅(3-6μm)，然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，例如运用橡胶等其他弹性件代替弹簧等，这种简单替换并不会偏离本实用新型的精神。

尽管本文较多地使用了1、测力轴；2、弹簧；3、支架；31、横杆一；32、横杆二；33、通孔一；34、通孔二；4、承载板；5、检测头；6、挡块；7、滑轨；8、丝杠；9、螺纹孔；10、旋块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (7)

1.一种弹簧测压力装置，所述弹簧测压力装置包括支架(3)、测力轴(1)和弹簧(2)，所述弹簧(2)套设在测力轴(1)上，其特征在于，所述测力轴(1)的内端穿过所述支架(3)且所述测力轴(1)能够在支架(3)上沿测力轴(1)轴向往复滑动，所述测力轴(1)的外端固设有承载板(4)，所述弹簧(2)位于承载板(4)和支架(3)之间，所述弹簧(2)的一端抵靠在所述承载板(4)上，所述弹簧(2)的另一端抵靠在所述支架(3)上，所述承载板(4)上设有检测头(5)。

2.根据权利要求1所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述支架(3)包括平行设置的横杆一(31)和横杆二(32)，所述横杆一(31)和横杆二(32)上分别开设有同轴的通孔一(33)和通孔二(34)，所述测力轴(1)的内端依次穿过通孔一(33)和通孔二(34)且所述测力轴(1)能够在通孔一(33)和通孔二(34)内沿测力轴(1)轴向往复滑动，所述弹簧(2)的一端抵靠在所述承载板(4)上，所述弹簧(2)的另一端抵靠在所述横杆一(31)上。

3.根据权利要求2所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述测力轴(1)的内端固设有挡块(6)，所述挡块(6)的外径大于所述通孔二(34)的内径。

4.根据权利要求1或2所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述承载板(4)上设有与测力轴(1)轴向相垂直的滑轨(7)，检测头(5)的一端部卡接在所述滑轨(7)内且检测头(5)能够沿滑轨(7)长度方向滑动。

5.根据权利要求4所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述承载板(4)上设有与滑轨(7)同向的丝杠(8)，所述检测头(5)上开设有螺纹孔(9)，所述丝杠(8)的内端穿过所述螺纹孔(9)且所述丝杠(8)与所述螺纹孔(9)相配合，所述丝杠(8)的外端伸出所述承载板(4)且丝杠(8)的外端固设有旋块(10)。

6.根据权利要求4所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述滑轨(7)为燕尾槽，所述检测头(5)的端部设有与燕尾槽相匹配的安装座，所述安装座滑动卡接在所述燕尾槽内。

7.根据权利要求5所述的一种弹簧测压力装置，其特征在于，所述检测头(5)、丝杠(8)和旋块(10)的数量均为至少两个。