CN204359614U - 一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及对一种螺旋压缩弹簧应力松弛性能试验装置，由加载构件、加热和温控部件、测量与采集模块、电源模块四部分构成；加载构件包括螺杆、上压板、下压板、弹簧座和衬层；加热和温控部件由安装在上盖板之下的管式加热炉实现；测量与采集模块由安装在上盖板之上、上压板之下的测量试验力的压式称重传感器和连接的无纸记录仪组成；同现有技术相比的优越性在于：实现了螺旋压缩弹簧在一定温度下应力松弛连续测量，提高了测量数据的精度，可实现不同温度、不同压力下的带温应力松弛的直接测量，系统重复性好，无需通过大量弹簧的测量平均值来进行计算，省时又省料。

Description

一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置

技术领域

本实用新型属于机械工程材料测试技术领域，涉及对一种螺旋压缩弹簧应力松弛性能试验装置，适用于对各类螺旋压缩弹簧产品应力松弛性能进行连续、带温、自动高精度测量和记录。

背景技术

应力松弛是弹簧的主要失效模式之一。弹簧应力松弛性能的鉴定可以用拉伸、弯曲或扭转应力松弛方法进行测定。但是，对于螺旋压缩弹簧，其工作时处于压缩状态，除受弯曲负荷外，主要承受扭转负荷。它的应力松弛性能可用拉伸及弯曲应力松弛实验法测得的数据作参考，而不能真正表征弹簧应力松弛性能。因此，需要根据具体的弹簧产品进行应力松弛性能测定，主要是以温度作为加速因子，采用加速应力松弛试验方法。

对于每个温度下应力松弛的测定，传统方法是采用压缩加载卸载法，也称螺母螺栓周期作业法。这种方法首先将自由高度为H0的弹簧压缩至工作高度H，测出相应的初载荷P0；随后将装置置于恒温箱中，每隔一段时间取出来再将弹簧压缩到工作状态，测量其在工作状态下的载荷P1；循环进行此操作，记录P2、P3……最后以负荷损失率和松弛时间绘制松弛曲线，得到螺旋压缩弹簧的应力松弛性能，进而可以预测弹簧使用寿命。

由上述可知，传统方法简单易行，可成批装炉；但其缺点也非常明显：一是试验过程中要靠人工多次装卸弹簧，操作工序烦琐，费时、费力；二是测量时人为误差较大，测量过程的重复性差，特别是对小尺寸弹簧，所得数据分散度大；三是应力松弛试验周期长，达上万小时，数据采集和记录工作量大，要靠人工完成，人力资源耗费大。

发明内容

针对传统测试方法的缺点，为实现连续、带温、自动测量，并提高其测量精度和实验数据的可比性，根据实验用螺旋弹簧的特点，本实用新型提供一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置。

现将本实用新型技术解决方案叙述如下：

本实用新型一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置，其特征在于：由加载构件、加热和温控部件、测量与采集模块、电源模块四部分构成；所述的加载构件包括螺杆、上压板、下压板、弹簧座和衬层；所述的加热和温控部件由安装在上盖板之下的管式加热炉实现；所述的测量与采集模块由安装在上盖板之上、上压板之下的测量试验力的压式称重传感器和连接的无纸记录仪组成；所述的电源模块是为试验装置的加热和温控部件及压式称重传感器、无纸记录仪提供稳定的直流电压作为电源，具有直流稳压器和外加交流稳压器。

本实用新型进一步提供一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置，其特征在于：所述的加载构件中的螺杆共有3根，规格相同，用于传递弹簧弹力，其上刻有用于设定弹簧的初始压缩量的尺度；上、下压板分别为压式称重传感器和弹簧传递力，并通过螺杆建立力学平衡，其形状呈圆盘状，并且同轴心；弹簧座和衬层起导向作用，衬层的导向孔与上、下压板的导向孔分布一致，弹簧座通过螺钉固定在下压板上表面中心；为了保证精度，螺杆、压板要有较高的刚度。

本实用新型同现有技术相比的优越性在于：

1)实现了螺旋压缩弹簧在一定温度下应力松弛连续测量的目的。试样依次安装好直到测试完毕，中途无需装卸，故减小了人为误差。

2)由于采用高精度传感器测量和高灵敏度的数字显示，从而提高了测量数据的精度。

3)可实现不同温度、不同压力下的带温应力松弛的直接测量。

4)该系统重复性好，无需通过大量弹簧的测量平均值来进行计算，省时又省料。

附图说明

图1：应力松弛加速试验系统的结构组成示意图

图2：螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验应力松弛曲线图

其中：1.上盖板 2.下盖板 3.螺杆 4.弹簧座 5.下压板 6.弹簧 7.管式加热炉 8.衬层 9.压式称重传感器 10.上压板

具体实施方式

现结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

参见图1：加载模块主要由螺杆3、上压板10、下压板5、弹簧座4和衬层8组成；螺杆3共有3根，规格相同，用来传递弹簧弹力，并且上面刻有尺度，用来设定弹簧的初始压缩量；上、下压板、5为压式称重传感器9和弹簧座4传递力，并通过螺杆3建立力学平衡，其形状呈圆盘状，并且同轴心，相同圆周处均匀分布3个导向孔，用以通过3个螺杆；弹簧座4和衬层8主要起导向作用，衬8的导向孔与上、下压板10、5的导向孔分布一致，弹簧座4通过螺钉固定在下压板5上表面中心。为了保证精度，螺杆3、上、下压板10、5要有较高的刚度；加热和温控模块由管式加热炉7实现。管式加热炉7的主要特点为通过将电阻丝缠绕在陶瓷制成的工作管道周围，形成一个整体的加热元件，确保加热炉拥有极好的热均匀性，可快速升温到操作温度；热电偶被装配在工作管膛和加热元件之间，处于安全位置，使得整个管膛均可被充分利用。其专用温度控制器使用了功率反馈来稳定输出功率，防止电压波动对温度控制的影响，温控波动度：±1℃；最大操作温度、管道直径、有效加热长度均可选配；测量与采集模块进行试验力的测量采用压式称重传感器，灵敏度达2.0±0.010mV/V，重复性可达±0.02％FS，供桥电压为10(DC/AC)V量程可根据弹簧规格选配。试验力的采集与记录部分采用XM6000型彩屏无纸记录仪完成。可同时实现16路信号采集和记录。仪表具有强大的显示功能，可实现实时曲线显示、历史曲线追忆。使用RS232/485通讯，也可以通过USB接口直接与电脑通讯，或者直接通过U盘导出数据，即插即读。分析软件可导出EXCEL数据格式或曲线格式，也可直接打印。采集频率：0-10000Hz，记录间隔1s至240s，分11档，可选；电源模块是为装置的各部分提供一个稳定的直流电压作为电源，故需要一个直流稳压电源，输出电压为0-24V。为保证输入电压更加稳定，外加交流稳压器。

参见图2：获得的应力松弛曲线如图2所示：利用设计的螺旋压缩弹簧应力松弛加速系统，对T9A冷拔碳素弹簧钢丝制弹簧(简称：T9A弹簧)进行不同温度下应力松弛性能进行测试。实验在100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃六个不同温度条件下开展，初载荷P0为将T9A弹簧压缩至工作长度(25mm)时的负荷，P0≈76～76.5N。装置连续测试和记录了载荷随加载时间的变化曲线(以下称应力松弛曲线)。从实验数据可以看出，利用设计的应力松弛加速系统得到的数据规律性强、精度高、误差小，反映了弹簧负荷经一定时间松弛后的真实变化情况。相对于传统应力测试的方法。

Claims (2)

1.一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置，其特征在于：由加载构件、加热和温控部件、测量与采集模块、电源模块四部分构成；所述的加载构件包括螺杆、上压板、下压板、弹簧座和衬层；所述的加热和温控部件由安装在上盖板之下的管式加热炉实现；所述的测量与采集模块由安装在上盖板之上、上压板之下的测量试验力的压式称重传感器和连接的无纸记录仪组成；所述的电源模块具有直流稳压器和外加的交流稳压器。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋压缩弹簧应力松弛加速试验装置，其特征在于：所述的加载构件中的螺杆共有3根，规格相同，用于传递弹簧弹力，其上刻有用于设定弹簧的初始压缩量的尺度；上、下压板分别为压式称重传感器和弹簧传递力，并通过螺杆建立力学平衡，其形状呈圆盘状，并且同轴心；弹簧座和衬层起导向作用，衬层的导向孔与上、下压板的导向孔分布一致，弹簧座通过螺钉固定在下压板上表面中心；为了保证精度，螺杆、压板要有较高的刚度。