RU2374611C2 - Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs - Google Patents
Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374611C2 RU2374611C2 RU2007140113/28A RU2007140113A RU2374611C2 RU 2374611 C2 RU2374611 C2 RU 2374611C2 RU 2007140113/28 A RU2007140113/28 A RU 2007140113/28A RU 2007140113 A RU2007140113 A RU 2007140113A RU 2374611 C2 RU2374611 C2 RU 2374611C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- base
- support
- plate
- hinges
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении при определении продольной и поперечной жесткостей, уводов пружин рессорного подвешивания транспортных средств, локомотивов и вагонов при различных вариантах опирания торцов пружины.The invention relates to measuring technique and can be used in mechanical engineering for determining longitudinal and lateral stiffness, spring withdrawal of spring suspension of vehicles, locomotives and wagons with various options for supporting the ends of the spring.
Известны устройства для определения параметров жесткости винтовых пружин сжатия, содержащие основание с жестко установленными на нем направляющими и смонтированную на нем с возможностью осевого перемещения по ним верхнюю опору, снабженную фиксаторами. Для расширения диапазона измеряемых характеристик устройства снабжены расположенной между верхней опорой и основанием промежуточной опорой, связанной с водилами, взаимодействующими с силовыми приводами (Технический отчет №4-14-74 ВНИТИ, УДК 625.2.012.8:539.4(047.1), 1974).Known devices for determining the stiffness parameters of helical compression springs, containing a base with rigidly mounted guides on it and mounted on it with the possibility of axial movement along them of the upper support, equipped with clamps. To expand the range of measured characteristics, the devices are equipped with an intermediate support located between the upper support and the base, connected with the carriers that interact with power drives (Technical Report No. 4-14-74 VNITI, UDC 625.2.012.8►39.4(047.1), 1974).
Недостатком этих устройств является следующее.The disadvantage of these devices is the following.
При определении осевой и поперечной жесткостей пружину нагружают соответствующими силами. Под действием поперечной силы пружина отклоняется от вертикали на некоторый угол φ, а ее торец получит поперечную деформацию Δ. При этом пружина за счет изгиба дополнительно удлинится на величину ΔН, которую можно вычислить по формулеWhen determining the axial and lateral stiffnesses, the spring is loaded with the appropriate forces. Under the action of a transverse force, the spring deviates from the vertical by a certain angle φ, and its end face receives a transverse strain Δ. In this case, the spring due to bending is additionally extended by ΔН, which can be calculated by the formula
, ,
где Нр - высота пружины под рабочей нагрузкой.where N p - the height of the spring under the working load.
Дополнительное удлинение ΔН разгрузит пружину, что снизит точность определения осевой и поперечной жесткостей.Additional elongation ΔН will unload the spring, which will reduce the accuracy of determining axial and lateral stiffness.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство, содержащее основание с размещенными на нем параллельно друг другу направляющими (стойками), неподвижную и подвижную в продольном направлении опоры, между которыми размещена испытуемая пружина. Устройство имеет два цилиндрических шарнира, связывающих одни концы стоек с основанием, а другие их концы через два других цилиндрических шарнира связаны с подвижной плитой, образуя четырехзвенник, имеющий возможность поперечного перемещения. Подвижная опора связана со штоком привода осевого нагружения, который проходит через неподвижную плиту. Угловые, линейные перемещения и осевая сила измеряются соответствующими датчиками (патент Российской Федерации №1727012, кл. G01M 5/00, 1993).The closest technical solution, selected as a prototype, is a device containing a base with guides (racks) placed on it parallel to each other, fixed and movable in the longitudinal direction of the support, between which the test spring is placed. The device has two cylindrical hinges connecting one ends of the uprights to the base, and their other ends are connected to the movable plate through two other cylindrical hinges, forming a four-link, with the possibility of lateral movement. The movable support is connected to the axial loading actuator rod, which passes through the fixed plate. Angular, linear displacements and axial force are measured by appropriate sensors (patent of the Russian Federation No. 1727012, class G01M 5/00, 1993).
Однако вышеуказанное устройство имеет существенные недостатки. Во-первых, из-за осевых зазоров в подшипниках параллелограммного механизма стойки вместе с испытуемой пружиной под действием изгибающих моментов, возникающих при ее осевом нагружении, наклоняются в направлении оси подшипников и трутся о корпуса шарниров при поперечном нагружении пружины. Во-вторых, устройство не позволяет определять «уводы» - поперечные смещения торцов пружины, возникающие при ее осевом нагружении и обусловленные изгибающими моментами из-за неперпендикулярности оси пружины к торцам (строительные перекосы) и эксцентриситетом равнодействующей сил давления на ее торцах. Так, например, для пружины с диаметром прутка 50 мм и высотой (под нагрузкой 65 кН) 562 мм увод достигает 45 мм. Если вектора уводов в пружинах рессорного подвешивания локомотива будут направлены в одну сторону, то это может привести к опрокидыванию кузова. Возникающие при уводе моменты равны:However, the above device has significant disadvantages. Firstly, due to axial clearances in the bearings of the parallelogram mechanism of the strut, together with the test spring under the action of bending moments arising from its axial loading, they tilt in the direction of the bearing axis and rub against the hinge bodies during transverse spring loading. Secondly, the device does not allow to determine the "withdrawals" - the lateral displacements of the ends of the spring arising from its axial loading and due to bending moments due to the non-perpendicularity of the spring axis to the ends (construction warps) and the eccentricity of the resultant pressure forces at its ends. So, for example, for a spring with a bar diameter of 50 mm and a height (under a load of 65 kN) of 562 mm, the withdrawal reaches 45 mm. If the vector of withdrawal in the springs of the spring suspension of the locomotive will be directed in one direction, then this can lead to a rollover of the body. The moments arising during withdrawal are equal to:
Мизг1=Рст·l и Мизг2=Рст·Нр·sinαM izg1 = P article · l and M izg2 = P article · N p · sinα
где Мизг1 - изгибающий момент, возникающий из-за эксцентриситета равнодействующей сил давления на торцах пружины;where M izg1 - bending moment arising due to the eccentricity of the resultant pressure forces at the ends of the spring;
Рст - осевая статическая нагрузка на пружину;P article - axial static load on the spring;
l - эксцентриситет равнодействующей сил давления на торцах пружины;l is the eccentricity of the resultant pressure forces at the ends of the spring;
Мизг2 - изгибающий момент, возникающий на торцах пружины из-за неперпендикулярности ее оси к торцам;M izg2 - bending moment that occurs at the ends of the spring due to the non-perpendicularity of its axis to the ends;
Нр - высота пружины под нагрузкой;N p - spring height under load;
α - угол наклона пружины при неперпендикулярности ее оси к торцам.α is the angle of inclination of the spring with non-perpendicularity of its axis to the ends.
Задача изобретения - расширить функциональные возможности устройства, а именно обеспечить определение уводов по величине и направлению и повысить точность измерения параметров жесткостей винтовых пружин сжатия.The objective of the invention is to expand the functionality of the device, namely to ensure the definition of discharges in size and direction and to increase the accuracy of measuring the stiffness parameters of screw compression springs.
Поставленная задача решается тем, что устройство для определения уводов и параметров жесткостей винтовых пружин сжатия, содержащее основание и подвижную плиту, связанные между собой двумя параллельными друг другу стойками с шарнирами на концах, при этом на основании закреплена неподвижная опора, предназначенная для установки на ней испытуемой пружины, линия центра которой находится в плоскости стоек, а подвижная в продольном и поперечном направлениях опора, предназначенная для закрепления второго торца испытываемой пружины, смонтирована на штоке силового привода осевого нагружения, проходящем через плиту; при этом подвижная опора связана также и с приводом поперечного нагружения пружины; датчики силы и датчики перемещений, выполнено со следующими отличиями: оно снабжено дополнительно третьей стойкой с шарнирами на концах, тоже соединенной с основанием и с плитой и равноудаленной от имеющихся стоек, причем шарниры, расположенные на концах стоек и соединяющие плиту с основанием, выполнены сферическими.The problem is solved in that a device for determining the discharges and stiffness parameters of screw compression springs, containing a base and a movable plate, interconnected by two parallel racks with hinges at the ends, while a fixed support is fixed on the base, designed to be installed on the test subject springs, the center line of which is in the plane of the struts, and the support movable in the longitudinal and transverse directions, designed to fix the second end of the tested spring, is mounted ana actuator rod on the axial load, transmitted through the slab; wherein the movable support is also connected with the drive of transverse loading of the spring; force sensors and displacement sensors, made with the following differences: it is additionally equipped with a third rack with hinges at the ends, also connected to the base and to the plate and equidistant from the existing racks, the hinges located at the ends of the racks and connecting the plate to the base are made spherical.
Таким образом, за счет новой совокупности признаков, а именно трех стоек, связанных с основанием и подвижной плитой через три пары сферических шарниров и образующих пространственный параллелограммный механизм, обеспечивается возможность измерения «уводов» как по величине, так и по направлению и более высокая точность измерения осевой и поперечной жесткостей пружины за счет плоскопараллельного движения плиты.Thus, due to a new set of features, namely, three racks connected to the base and the movable plate through three pairs of spherical joints and forming a spatial parallelogram mechanism, it is possible to measure “withdrawals” both in magnitude and direction and higher measurement accuracy axial and transverse stiffness of the spring due to plane-parallel movement of the plate.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено предлагаемое устройство для определения уводов и параметров жесткостей винтовых пружин сжатия.The invention is illustrated by drawings, which show the proposed device for determining discharges and stiffness parameters of screw compression springs.
На фиг.1 изображен общий вид;Figure 1 shows a General view;
на фиг.2 - вид сбоку (по стрелке Б);figure 2 is a side view (arrow B);
на фиг.3 - схема размещения стоек и пружины в плане;figure 3 - layout of racks and springs in the plan;
на фиг.4 - вариант промежуточной опоры с жестким опиранием верхнего торца пружины;figure 4 is a variant of an intermediate support with a rigid support of the upper end of the spring;
на фиг.5 - вариант промежуточной опоры с шарнирным опиранием верхнего торца пружины;figure 5 is a variant of an intermediate support with a hinged support of the upper end of the spring;
на фиг.6 - конструкция неподвижной опоры для жесткого опирания нижнего торца пружины;figure 6 - design of a fixed support for rigid support of the lower end of the spring;
на фиг.7 - конструкция сферического шарнира (сечение А-А).figure 7 - design of a spherical hinge (section aa).
Устройство для определения уводов и параметров жесткостей винтовых пружин сжатия состоит из основания 1 с установленными на нем тремя стойками 2, равноудаленными друг от друга, подвижной опоры 3 и неподвижной 4. Подвижная опора 3 имеет углубление для установки промежуточной опоры 5, выполненной для двух вариантов опирания верхнего торца пружины: а) жесткого опирания (фиг.4); б) шарнирного опирания (фиг.5). Промежуточная опора 5 (фиг.5) для шарнирного опирания верхнего торца пружины представляет собой универсальный шарнир и состоит из сферической опоры 6, закрепленной в углублении подвижной опоры 3, и направляющего стакана 7, на фланец которого опирается пружина 8, установленная на неподвижной опоре 4. Тип опирания верхнего торца пружины 8 определяется программой испытаний. Неподвижная опора 4 (фиг.6) состоит из направляющего стержня 9, закрепленного на основании 1 в специальном гнезде, и опорного стакана 10, имеющего на внутренней поверхности кольцевой сферический выступ 11. Такая конструкция неподвижной опоры 4 исключает защемление направляющего стержня 9 в опорном стакане 10 и не допускает трение пружины 8 об опорный стакан 10 при ее изгибе во время испытаний. Устройство имеет шесть сферических шарниров 12 (фиг.7), связывающих одни концы стоек 2 с основанием 1, а другие их концы через три других сферических шарнира связаны с подвижной плитой 13, образуя пространственный параллелограммный механизм плоскопараллельного движения, обеспечивающий возможность поперечного смещения подвижной опоры 3 в интервале 0-360°, через плиту 13 проходит шток 14, на котором закреплена подвижная опора 3. Гайка 15 предназначена для фиксирования осевой нагрузки Р, которая измеряется тензометрическим датчиком силы 16, установленным на основании 1 и на который опирается неподвижная опора 4. Сила Q, сдвигающая верхний торец пружины 8, создается сервоприводом, перемещающим в поперечном направлении опоры 3 и 5. Угловые и линейные перемещения торцов пружины измеряются соответственно датчиками 17 и 18, закрепленными кронштейнами 19 на основании 1 по направлению осей опоры 3. Сигналы датчиков 17 и 18 регистрируются соответствующей тензометрической аппаратурой.A device for determining the discharges and stiffness parameters of screw compression springs consists of a
Устройство работает в четырех режимах:The device operates in four modes:
- Для определения уводов пружину 8 устанавливают на неподвижную опору 4 и промежуточную опору 5 (фиг.4) для жесткого опирания ее верхнего торца. Включением силового привода осевого нагружения сжимают пружину 8 до заданной нагрузки Р, которую контролируют тензометрическим преобразователем силы 16. После освобождения штока 14 от силового привода стойки 2 под действием изгибающих моментов, возникающих на торцах пружины при ее осевом нагружении, отклоняются на некоторый угол α по направлению вектора результирующего изгибающего момента, а подвижная промежуточная опора 5 вместе с верхним торцом пружины 8 получит «увод» - поперечное смещение. Величину увода измеряют датчиком 18, а направление вектора увода находят по нониусу 20 (фиг.3), установленному на основании 1. Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет определять «уводы», что ранее было невозможно.- To determine the discharges, the
- Для определения осевой жесткости пружину 8 устанавливают на опоры 4 и 5 (фиг.4) для жесткого опирания верхнего ее торца. Включением силового привода, соединенного со штоком 14, сжимают пружину до предусмотренной программой испытаний силы Р и контролируют ее тензометрическим преобразователем силы 16, а осевую деформацию измеряют датчиком линейных перемещений 18. Три стойки, связанные с основанием 1 и плитой 13 сферическими шарнирами, исключают перекос плиты 13 и обеспечивают более точное измерение осевой жесткости.- To determine the axial stiffness, the
- Поперечную жесткость пружины находят следующим образом. Пружину 8, как и в предыдущих режимах, нагружают предусмотренной программой испытаний силой Р. Затем включением привода поперечного нагружения, связанного с подвижной плитой 3, сдвигают верхний торец пружины 8 в поперечном направлении на некоторую величину Δ. При этом стойки 2 наклоняются на угол α, равный- The transverse stiffness of the spring is found as follows. The
, ,
где Нст - высота стойки.where H article - the height of the rack.
Развиваемую приводом поперечную силу Q определяем по силоизмерителю, входящему в комплект привода. При наклоне пружины 8 ее осевая жесткость несколько уменьшится, что, в свою очередь, приведет к уменьшению осевой нагрузки на пружину 8 при неизменной ее осевой деформации. Тензометрический преобразователь силы 16 зафиксирует падение нагрузки P, после чего включением привода осевого нагружения догружают пружину 8 до требуемой программой испытания величины нагрузки Р и фиксируют ее гайкой 15.The transverse force Q developed by the drive is determined by the force meter included in the drive kit. When the
Особенность параллелограммного механизма такова, что при наклоне стоек 2 появляется горизонтальная восстанавливающая сила F, которую легко вычислить из условия равновесия стоек 2:A feature of the parallelogram mechanism is that when the
F=(Р-G1-G2-3G3)tgα,F = (P-G 1 -G 2 -3G 3 ) tgα,
где Р - осевая сила, сжимающая пружину;where P is the axial force compressing the spring;
G1 - вес подвижных опор 3 и 5;G 1 - the weight of the
G2 - вес плиты 13;G 2 - the weight of the
G3 - вес одной стойки;G 3 - the weight of one rack;
α - угол наклона стоек.α is the angle of inclination of the racks.
Очевидно, что сила N, сдвигающая торец пружины в поперечном направлении, равна разности силы Q, развиваемой приводом, и восстанавливающей силы F:Obviously, the force N, which moves the end face of the spring in the transverse direction, is equal to the difference between the force Q developed by the drive and the restoring force F:
N=Q-(Р-G1-G2-3·G3)·tgα.N = Q- (P-G 1 -G 2 -3 · G 3 ) · tgα.
Поперечную жесткость пружины находят по формуле ,The transverse stiffness of the spring is found by the formula ,
где Δ - поперечный сдвиг верхнего торца пружины.where Δ is the transverse shift of the upper end of the spring.
- Для определения технологических погрешностей формы пружины ее без зазора устанавливают на нижнюю опору 4 и промежуточную опору 5 (фиг.5) с шарнирным опиранием верхнего торца. Если испытываемая пружина изготовлена с геометрическими отклонениями формы, то ее верхний торец вместе с направляющим стаканом 7 (фиг.5) получит угловые и линейные перемещения, о величине которых можно судить по показаниям тензометрической аппаратуры, к которой подключены датчики 17 и 18.- To determine the technological errors of the shape of the spring without a gap, it is mounted on the lower support 4 and the intermediate support 5 (Fig. 5) with a hinged support of the upper end. If the tested spring is made with geometric shape deviations, then its upper end together with the guide cup 7 (Fig. 5) will receive angular and linear displacements, the value of which can be judged by the readings of the tensometric equipment to which the sensors 17 and 18 are connected.
Из вышеизложенного видно, что задача определения вектора увода пружины как по величине, так и по направлению решена, и этим самым расширены функциональные возможности устройства; кроме того, пространственный механизм плоскопараллельного движения исключает перекос верхней плиты 13 и тем самым повышает точность измерения параметров жесткости пружины.It can be seen from the foregoing that the problem of determining the spring withdrawal vector both in magnitude and direction has been solved, and thereby the device’s functionality has been expanded; in addition, the spatial mechanism of plane-parallel motion eliminates the bias of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007140113/28A RU2374611C2 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007140113/28A RU2374611C2 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007140113A RU2007140113A (en) | 2009-05-10 |
RU2374611C2 true RU2374611C2 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41019520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007140113/28A RU2374611C2 (en) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2374611C2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109869538B (en) * | 2019-04-08 | 2024-04-23 | 江苏神通阀门股份有限公司 | Support for pipeline valve |
CN110530626A (en) * | 2019-09-25 | 2019-12-03 | 中国兵器工业第五九研究所 | A kind of kicker stress loading test device and method |
-
2007
- 2007-10-29 RU RU2007140113/28A patent/RU2374611C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007140113A (en) | 2009-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0315846B1 (en) | Self-stabilizing rocker pin load cell | |
CN109752242B (en) | Compression shear test device | |
US9696237B2 (en) | Wind tunnel balance | |
JPS6329209B2 (en) | ||
RU134646U1 (en) | STAND FOR STATIC TESTS OF REINFORCED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS | |
US6122978A (en) | Web tension cantilever transducer apparatus | |
JPS5918645B2 (en) | Force and moment sensing device | |
US9989428B2 (en) | Bi-directional force sensing device with reduced cross-talk between the sensitive elements | |
US7716998B2 (en) | Device for measuring reaction moments and forces on a lever | |
RU2126530C1 (en) | Independent weight gauge and balance with built-in gauges of the same type | |
CN110967264A (en) | Dynamic-static coupling loading test system based on lever principle | |
RU2374611C2 (en) | Device for definition of deviations and stiffness parametres of helical compresion springs | |
CA2993281A1 (en) | Low-profile load cell assembly | |
RU90901U1 (en) | BENCH FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS ON ACTION OF BENDING MOMENTS, LONGITUDINAL AND CROSS FORCES DURING SHORT DYNAMIC LOADING | |
SU1727012A1 (en) | Device for determining rigidity parameters of helical compression springs | |
US20170191889A1 (en) | Two-axis sensor body for a load transducer | |
Young et al. | Measurement techniques in the testing of thin-walled structural members | |
RU2335742C2 (en) | Truck scales | |
RU100255U1 (en) | STAND FOR TEST OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR CROSS BENDING WITH STATIC LOADING | |
US2790322A (en) | Device for measuring thrust forces developed by rocket motors | |
RU2453823C1 (en) | Loading device | |
RU172393U1 (en) | BENCH FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH COMPRESSION AND SHORT DYNAMIC TURNING | |
RU2621462C1 (en) | Apparatus for obtaining pure bending of reference beam | |
SU1756925A1 (en) | Teaching device on material resistance | |
CN211669390U (en) | Component type drilling strain gauge complete machine detection platform controlled by six degrees of freedom |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091030 |