CN212458818U - 一种高温环境下测量弹簧刚度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，包括支架、转动把手、螺杆、拉压力传感器、电炉、温控仪、弹簧、位移检测单元和数据处理显示单元，支架的上部设置有螺纹孔座，螺纹孔座和螺杆配合，螺杆上端连接转动把手且下端连接设置有限位板，弹簧套装在螺杆下端位置，弹簧一端限位板固定连接且另一端连接电炉顶部，拉压力传感器设置在螺杆上且位于弹簧和螺纹孔座之间，螺杆上在拉压力传感器的上方设置有支撑座，位移检测单元设置在支架的上部和支撑座之间，位移检测单元和拉压力传感器均与数据处理显示单元电性连接；本实用新型结构简单，操作方便，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型属于弹簧刚度测试装置领域，具体涉及一种高温环境下测量弹簧刚度的装置。
背景技术
在高温环境中使用弹簧，弹簧的高温性能是衡量弹簧性能的重要指标，温度是影响弹簧刚度的主要因素之一，随着温度的升高，弹簧材料的弹性模量和弹簧刚度逐渐下降，当刚度小于某一值时，在相同变形量下不能提供足够大的弹性变形力，就会影响到整个系统工作的可靠性和稳定性，引起设备损坏、系统失效等情况的发生，给生产和生活造成不便。获取测试弹簧在高温环境中的刚度，对于弹簧的优化设计、改善其工作环境、准确评估和提高其在高温下的可靠性水平是很有意义的。
现有技术中已有测量弹簧高温刚度的装置，如中国专利CN2570768Y 公开的一种弹簧高温刚度检验装置，水平工作台上设有加热电炉，电炉内设有穿过电炉与工作台垂直并用支架连接的导向杆，在导向杆上依序套上被检弹簧、压套和测量盘，该测量盘上放置砝码，在测量盘下设有千分表，电炉与带温度传感器的温控仪表相连。满足汽轮机汽封用高温合金弹簧生产检验的需要，可测试外径
的螺旋压缩弹簧、且测试温度范围 400～700℃。但上述装置结构复杂，采用砝码加载压力，在高温条件下测量操作不便，千分表通过与支架铰联与工作台连接，连接不稳固，测量容易出现误差。
实用新型内容
本实用新型提供一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，结构简单，操作方便，可靠性高。
本实用新型的技术方案如下：
一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，包括支架、转动把手、螺杆、拉压力传感器、电炉、温控仪、弹簧、位移检测单元和数据处理显示单元，所述支架的上部设置有螺纹孔座，所述螺纹孔座和所述螺杆配合，所述螺杆上端连接所述转动把手且下端连接设置有限位板，所述弹簧装在所述螺杆下端位置，所述弹簧一端所述限位板固定连接且另一端连接所述电炉顶部，所述拉压力传感器设置在所述螺杆上且位于所述弹簧和螺纹孔座之间，所述螺杆上在拉压力传感器的上方设置有支撑座，所述位移检测单元设置在所述支架的上部和所述支撑座之间，所述位移检测单元和所述拉压力传感器均与所述数据处理显示单元电性连接，所述位移检测单元检测形变量，所述拉压力传感器检测轴向力，所述数据处理显示单元接收上述数据并用于处理计算弹簧刚度后，进行显示，所述数据处理显示单元可为安装有相应测量软件的电脑。
所述电炉和所述温控仪电性连接，电炉内设置有热电偶和温度传感器，热电偶和温度传感器的信号输出端与控温控仪的信号输入端连接，控温控仪内的控制单元对温度传感器的数据进行处理，然后对热电偶进行控制，达到温度的控制的目的，温度控制准确，提高了实验数据的准确度。
本实用新型采用螺杆运动加载方式，加载力大，便于控制，操作方便。
采用数据显示单元显示数据，免去了人工计算，刚度的检测更加直观，测量效率提高。
优选的，所述支架内部在位于所述电炉的顶部设置有固定板，所述固定板和所述电炉顶部连接，所述电炉和所述固定板之间设置有隔热垫。固定板的设置有利于提高弹簧的安装稳定性，隔热垫的设置减少了电炉热量上传，避免了电炉上方的其他部件受热失效的风险，如拉压力传感器和位移检测单元等。
优选的，所述螺纹孔座构造为包括所述支架上部的凸台和所述支架的上板的一体结构，采用凸台和支架上方板材的方式，提高了螺杆的安装稳定，提高了该装置的拉压力测量范围。
优选的，还包括设置在所述拉压力传感器和所述数据处理显示单元之间的数据采集单元，所述数据采集单元采集所述拉压力传感器的轴向力数据并传递给所述数据处理显示单元。
优选的，所述位移检测单元为数显百分表或位移传感器。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用螺杆运动加载方式，克服了砝码加载存在的离散度加大问题，加载力大，便于控制，操作方便。
2、采用数据显示单元显示数据，免去了人工计算，刚度的检测更加直观，测量效率提高。
3、避免了拉压力传感器和位移检测单元的受热失效的风险，使用寿命长。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种高温环境下测量弹簧刚度的装置结构示意图。
图2是所述固定板和所述隔热垫的结构示意图。
图3是所述螺纹孔座的结构示意图。
图中：1-支架，101-固定板，102-隔热垫，103-上板，2-转动把手，3- 螺杆，4-拉压力传感器，5-电炉，6-温控仪，7-弹簧，8-位移检测单元，9- 数据处理显示单元，10-螺纹孔座，1001-凸台，11-限位板，12-支撑座，13- 数据采集单元。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有的特定方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1：
如图1所示，一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，包括支架1、转动把手2、螺杆3、拉压力传感器4、电炉5、温控仪6、弹簧7、位移检测单元8和数据处理显示单元9，所述支架1的上部设置有螺纹孔座10，所述螺纹孔座10和所述螺杆3配合，所述螺杆3上端连接所述转动把手2 且下端连接设置有限位板11，所述弹簧7套装在所述螺杆3下端位置，所述弹簧7一端所述限位板11固定连接且另一端连接所述电炉5顶部，所述拉压力传感器4设置在所述螺杆3上且位于所述弹簧7和螺纹孔座10 之间，所述螺杆3上在拉压力传感器4的上方设置有支撑座12，所述位移检测单元8设置在所述支架1的上部和所述支撑座12之间，所述位移检测单元8和所述拉压力传感器4均与所述数据处理显示单元9电性连接，所述电炉5和所述温控仪6电性连接。
本实施例中，弹簧刚度测量的工作方法如下：
第一步，安装好弹簧7，加热电炉5，升温到检测温度300～400°，并保持20分钟。
第二步，操作转动把手2，通过和螺纹孔座10的配合转动，通过限位板11对弹簧7进行逐渐压缩或拉伸，此时电炉5温度不变。
第三步，通过拉压力传感器4和位移检测单元8获取拉压力数据和形变数据，并传输给数据处理显示单元9。
第四步，数据处理显示单元9对拉压力数据和形变数据进行处理，数据处按照公式：弹簧刚度F′＝dF/dλ；式中：dF为应变片测得的弹簧7的载荷增量，dλ为弹簧7的变形增量，完成弹簧刚度测量和弹簧刚度曲线的绘制。
实施例2：
如图1所示，一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，包括支架1、转动把手2、螺杆3、拉压力传感器4、电炉5、温控仪6、弹簧7、位移检测单元8和数据处理显示单元9，所述支架1的上部设置有螺纹孔座10，所述螺纹孔座10和所述螺杆3配合，所述螺杆3上端连接所述转动把手2 且下端连接设置有限位板11，所述弹簧7套装在所述螺杆3下端位置，所述弹簧7一端所述限位板11固定连接且另一端连接所述电炉5顶部，所述拉压力传感器4设置在所述螺杆3上且位于所述弹簧7和螺纹孔座10 之间，所述拉压力传感器4上下端均设置有连接螺纹，所述螺杆3上在拉压力传感器4的上方设置有支撑座12，所述位移检测单元8设置在所述支架1的上部和所述支撑座12之间，所述位移检测单元8和所述拉压力传感器4均与所述数据处理显示单元9电性连接，所述位移检测单元8检测形变量，所述拉压力传感器4检测轴向力，所述数据处理显示单元9接收上述数据并用于处理计算弹簧刚度后，进行显示，所述数据处理显示单元 9为安装有相应测量软件的电脑。
所述电炉5和所述温控仪6电性连接，电炉5内设置有热电偶和温度传感器，热电偶和温度传感器的信号输出端与温度控温控仪6的信号输入端连接，便于温度的控制，温度控制准确，提高了实验数据的准确度。
如图2所示，所述支架1内部在位于所述电炉5的顶部设置有固定板 101，固定板101把所述支架1空间分为上下两部分隔绝的空间，所述螺杆 3穿过所述固定板101和电炉5顶部；所述固定板101和所述电炉5顶部连接，所述电炉5和所述固定板101之间设置有隔热垫102。固定板101 的设置有利于提高弹簧7的安装稳定性，隔热垫102的设置减少了电炉5热量上传，避免了电炉5上方的其他部件受热失效的风险，如拉压力传感器4和位移检测单元8等。
如图3所示，所述螺纹孔座10构造为包括所述支架1上部的凸台1001 和所述支架1的上板103的一体结构，采用凸台1001和支架1的上板103 结合形成螺纹孔座10的方式，提高了螺杆3的安装稳定，提高了该装置的拉压力测量范围。
本实施例还包括设置在所述拉压力传感器4和所述数据处理显示单元 9之间的数据采集单元13，所述数据采集单元13采集所述拉压力传感器4 的轴向力数据并传递给所述数据处理显示单元9。
所述位移检测单元8为位移传感器，具体的是激光位移传感器。
本实施例中，弹簧刚度测量的工作方法如下：
第一步，安装好弹簧7，加热电炉5，升温到检测温度400～600°，并保持20分钟。
第二步，操作转动把手2，通过和螺纹孔座10的配合转动，通过限位板11对弹簧7进行逐渐压缩或拉伸，温控仪6控制电炉5温度不变。
第三步，所述数据采集单元13采集所述拉压力传感器4的轴向力数据数据并传递给电脑，电脑对所述拉压力传感器4的数据进行处理，A/D 转换，最后换算成拉压力数据，通过激光位移传感器获取形变数据并传输给电脑并进行A/D转换，处理器计算的到形变数据。
第四步，电脑对拉压力数据和形变数据进行处理，即数据处按照公式：弹簧刚度F′＝dF/dλ；式中：dF为应变片测得的弹簧7的载荷增量，dλ为弹簧7的变形增量，完成弹簧刚度测量和弹簧刚度曲线的绘制。
实施例3：
本实施例和上述实施例2的不同之处在于所述位移检测单元8为数显百分表，型号为上工SXB-2，测量距离0-25.4mm。
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (5)
1.一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，其特征在于：包括支架(1)、转动把手(2)、螺杆(3)、拉压力传感器(4)、电炉(5)、温控仪(6)、弹簧(7)、位移检测单元(8)和数据处理显示单元(9)，所述支架(1)的上部设置有螺纹孔座(10)，所述螺纹孔座(10)和所述螺杆(3)配合，所述螺杆(3)上端连接所述转动把手(2)且下端连接设置有限位板(11)，所述弹簧(7)套装在所述螺杆(3)下端位置，所述弹簧(7)一端所述限位板(11)固定连接且另一端连接所述电炉(5)顶部，所述拉压力传感器(4)设置在所述螺杆(3)上且位于所述弹簧(7)和螺纹孔座(10)之间，所述螺杆(3)上在拉压力传感器(4)的上方设置有支撑座(12)，所述位移检测单元(8)设置在所述支架(1)的上部和所述支撑座(12)之间，所述位移检测单元(8)和所述拉压力传感器(4)均与所述数据处理显示单元(9)电性连接，所述电炉(5)和所述温控仪(6)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，其特征在于：所述支架(1)内部在位于所述电炉(5)的顶部设置有固定板(101)，所述固定板(101)和所述电炉(5)顶部连接，所述电炉(5)和所述固定板(101)之间设置有隔热垫(102)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，其特征在于：所述螺纹孔座(10)构造为包括所述支架(1)上部的凸台(1001)和所述支架(1)的上板(103)的一体结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，其特征在于：还包括设置在所述拉压力传感器(4)和所述数据处理显示单元(9)之间的数据采集单元(13)，所述数据采集单元(13)采集所述拉压力传感器(4)的轴向力数据并传递给所述数据处理显示单元(9)。
5.根据权利要求1或2所述的一种高温环境下测量弹簧刚度的装置，其特征在于：所述位移检测单元(8)为数显百分表或位移传感器。
Priority Applications (1)
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| CN202020898947.XU CN212458818U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种高温环境下测量弹簧刚度的装置 |
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| CN212458818U true CN212458818U (zh) | 2021-02-02 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113532773A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-10-22 | 清华大学 | 弹簧刚度测试装置 |
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2020
- 2020-05-26 CN CN202020898947.XU patent/CN212458818U/zh not_active Expired - Fee Related
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