RU2705918C1 - Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation - Google Patents
Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705918C1 RU2705918C1 RU2019113999A RU2019113999A RU2705918C1 RU 2705918 C1 RU2705918 C1 RU 2705918C1 RU 2019113999 A RU2019113999 A RU 2019113999A RU 2019113999 A RU2019113999 A RU 2019113999A RU 2705918 C1 RU2705918 C1 RU 2705918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- test
- guide rod
- dynamic testing
- loading
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/04—Monodirectional test stands
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к испытательной технике, а именно, к способам и устройствам для испытаний конструкций на вибрацию и может применяться в составе динамическим стендов для испытаний винтовых пружин сжатия.The group of inventions relates to testing equipment, namely, to methods and devices for testing structures for vibration and can be used as part of dynamic stands for testing compression screw springs.
Из уровня техники известен стенд для ударных испытаний и способ его применения (SU 1348686 A1, МПК G01M 7/00, опубл. 30.10.1987). Стенд содержит ударяемую с наковальней платформу, на которой установлена пневматическая камера с отверстием, перекрытым разрушаемым специальным устройством диафрагмой. Над отверстием камеры расположен стол для установки испытуемого изделия. Ударный импульс формируется при соударении платформы с наковальней, а затухающие колебания ствола с изделием возбуждаются ударной волной, образующейся при разрушении диафрагмы. Использование в стенде съемных волновода и приемника ударной волны расширяет возможность регулирования воспроизводимых нагрузок. Способ применения стенда подразумевает изменение величины начального давления в пневматической камере, за счет чего регулируют интенсивность формируемой ударной волны, а используя съемные волноводы и приемник ударной волны, изменяют параметры импульса, возбуждающего колебания стола.The prior art stand for impact testing and the method of its application (SU 1348686 A1, IPC
Недостатком стенда является его конструктивная сложность, возможность его применения для испытаний изделий, подвергаемых в процессе эксплуатации ударным нагрузкам с малой величиной деформации самой детали. Исключена также возможность контроля фазы восстановления деформированной предварительно испытуемой детали.The disadvantage of the stand is its structural complexity, the possibility of its use for testing products subjected to shock during operation with a small amount of deformation of the part itself. The possibility of controlling the recovery phase of the deformed pre-tested part is also excluded.
Наиболее близким к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан стенд для динамических испытаний пружин сжатия и способ его применения (RU 2138794 C1, МПК G01M 17/04, опубл. 27.09.1999). Стенд содержит основание, пневматическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, спереди и сзади закрытый фланцами, размещенный в центре поршень, снабженный штоком и разделяющий полость цилиндра на поршневую и штоковую камеры, соединенные между собой, устройство возврата поршня в исходное положение, концентрично расположенный относительно поршня ресивер, подключенный к магистрали сжатого воздуха. Способ применения стенда подразумевает осуществление циклического нагружения цилиндрической пружины надетой на шток с помощью сжатого воздуха.The closest to the claimed invention and selected as a prototype recognized stand for dynamic testing of compression springs and the method of its application (RU 2138794 C1, IPC G01M 17/04, publ. 09/27/1999). The stand contains a base, a pneumatic accelerating-brake device, including a cylinder, front and rear flanged, a piston located in the center, equipped with a rod and dividing the cylinder cavity into piston and rod chambers connected to each other, a piston return device to a starting position concentrically located relative to piston receiver connected to the compressed air line. The method of using the stand implies the cyclic loading of a cylindrical spring worn on the rod using compressed air.
Недостатком известного технического решения является ограниченная возможность регулирования амплитуды испытаний пружин, относительная сложность управления процессом испытания, а также отсутствие в конструкции стенда элементов автоматики, позволяющих осуществлять количество циклов нагружения.A disadvantage of the known technical solution is the limited ability to control the amplitude of the test springs, the relative complexity of controlling the test process, as well as the absence of automation elements in the stand design that allow for the number of loading cycles.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является повышение точности воспроизведения динамической нагрузки с крутым передним фронтом, действующей на испытуемое изделие - пружину сжатия в фазах ее сжатия.The technical problem to which the claimed group of inventions is directed is to increase the accuracy of reproducing a dynamic load with a steep leading edge acting on the test product — a compression spring in its compression phases.
Указанная задача решена тем, что способ динамических испытаний винтовых пружин, включает в себя одевание испытываемой пружины на направляющий стержень, являющийся подвижной частью устройства для динамических испытаний винтовых пружин сжатия, обеспечивая сопряжение задней поверхности испытываемой пружины и расширения направляющего стержня. Отличает способ от известных аналогов то, что стержень с испытываемой пружиной устанавливают в направляющую втулку, являющуюся неподвижной частью устройства для динамических испытаний винтовых пружин сжатия, обеспечивая сопряжение передней поверхности испытываемой пружины и торца направляющей втулки, приводят направляющий стержень в соприкосновение с ударным элементом привода нагружения, устанавливают высоту предварительного поджатая, включают привод нагружения устройства и проводят испытание пружины.This problem is solved in that the method of dynamic testing of coil springs includes dressing the test spring on a guide rod, which is the movable part of the device for dynamic testing of coil compression springs, providing a pair of the rear surface of the test spring and the extension of the guide rod. The method differs from the known analogues in that the rod with the test spring is installed in the guide sleeve, which is the fixed part of the device for dynamic testing of compression screw springs, ensuring the front surface of the tested spring and the end of the guide sleeve are mated, bring the guide rod in contact with the shock element of the load drive, set the pre-preloaded height, turn on the device’s loading drive and test the spring.
Устройство для осуществления способа содержит направляющую втулку, закрепленную в удерживающем приспособлении испытательного оборудования, направляющий стержень, с надетой испытываемой пружиной, установленный в осевом отверстии направляющей втулки. Отличает устройство от известных аналогов то, что в осевом отверстии со стороны установки направляющего стержня выполнено углубление, высотой равной рабочей высоте пружины, на опорной поверхности которого закреплен тензометрический датчик, устройство дополнительно содержит ударный элемент привода нагружения с импульсным периодическим законом нагружения, выполненный в виде пневматического разгонно-тормозного устройства. При этом выход тензометрического датчика подключен к измерительному входу блока управления, выполненного на основе микроконтроллера и снабженного модулем индикации и кнопочной клавиатурой, силовой выход которого подключен к приводу нагружения.The device for implementing the method comprises a guide sleeve fixed in the holding fixture of the test equipment, a guide rod with a test spring on, installed in the axial hole of the guide sleeve. The device differs from its known analogues in that a recess is made in the axial hole on the installation side of the guide rod, with a height equal to the working height of the spring, on the supporting surface of which a strain gauge is fixed, the device additionally contains a shock drive of a loading drive with a periodic periodic loading law, made in the form of a pneumatic accelerating brake device. The output of the strain gauge sensor is connected to the measuring input of the control unit, made on the basis of a microcontroller and equipped with an indication module and a keypad, the power output of which is connected to the load drive.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытыми выше признаками способа и устройства для его осуществления, является возможность реализация динамического нагружения испытываемой пружины с крутым передним фронтом, возможность управления амплитудой испытаний, управления законом изменения скорости перемещения подвижной части устройства и увеличения частоты испытаний для получения результатов испытаний в приемлемый срок с заданной точностью.A positive technical result provided by the above-described features of the method and device for its implementation is the ability to implement dynamic loading of the test spring with a steep leading edge, the ability to control the test amplitude, control the law of change in the moving speed of the moving part of the device and increase the test frequency to obtain test results in an acceptable term with a given accuracy.
Группа изобретений поясняется чертежом, где на фигуре изображен эскиз устройства для осуществления способа динамических испытаний винтовых пружин сжатия.The group of inventions is illustrated by the drawing, where the figure shows a sketch of a device for implementing the method of dynamic testing of compression screw springs.
Устройство, с помощью которого осуществляют способ динамических испытаний винтовых пружин сжатия, имеет следующую конструкцию.The device with which the method of dynamic testing of helical compression springs is carried out has the following design.
Его основой является направляющая втулка 1, закрепленная в удерживающем приспособлении 2 испытательного оборудования, направляющий стержень 3, с надетой испытываемой пружиной 4, установленный в осевом отверстии 5 направляющей втулки 1. Отличает устройство от известных аналогов то, что в осевом отверстии 5 со стороны установки направляющего стержня 3 выполнено углубление 6, высотой L2 равной рабочей высоте пружины 4, на опорной поверхности которого закреплен тензометрический датчик 7. Устройство дополнительно содержит ударный элемент 8 привода нагружения 9 с импульсным периодическим законом нагружения, выполненный в виде пневматического разгонно-тормозного устройства. При этом выход тензометрического датчика 7 подключен к измерительному входу 10 блока управления 11, выполненного на основе микроконтроллера и снабженного модулем индикации 12 и кнопочной клавиатурой 13, силовой выход 14 которого подключен к приводу нагружения 9. В качестве микроконтроллера может быть использована любая известная микросхема, например восьмиразрядный микроконтроллер серии AVR ATMega, снабженный восьмиканальным десятиразрядный аналого-цифровым преобразователем. Измерительный вход блока управления может быть построен на основе операционного усилителя, силовой выход может быть реализован на основе транзисторных или тиристорных ключей, а модуль индикации может представлять собой текстовый LCD-индикатор.Its basis is a
Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом.The method using the device is as follows.
Испытываемая пружина 4 одевается на направляющий стержень 3, который устанавливается в отверстие 5 направляющей втулки 1. Направляющая втулка закрепляется в удерживающем приспособлении 2 испытательного оборудования, в качестве которого может быть использован, например, трехкулачковый патрон токарного станка. Привод нагружения 9 закрепляется соосно направляющей втулке 1 в удерживающем приспособлении испытательного оборудования, например в резцедержателе токарного станка, с использованием державки. Ударным элементом 8 привода нагружения 9 направляющий стержень 3 поджимается в размер L1, соответствующий высоте предварительного поджатая испытываемой пружины, при этом пружина упирается в опорную поверхность углубления 6. Далее выход тензометрического датчика 7 подключают к измерительному входу 10 блока управления 11, а его силовой выход подключают к приводу нагружения 9, после чего подавая команды блоку управления с помощью клавиатуры 13, начинают испытание.The
При подаче управляющих сигналов на привод нагружения 9, посредством силового выхода 14 на основе управляющей программы микроконтроллера, ударный элемент 8 импульсно воздействует на направляющий стержень 3. Последний за счет сил инерции сжимает испытываемую пружину 4 до ударного взаимодействия поверхностей направляющего стержня 3 и втулки 1 или до его остановки вследствие исчерпания кинетической энергии. Затем направляющий стержень 3 под действием сжатой испытываемой пружины 4 возвращается в исходное положение. Испытание повторяют предварительно заданное с помощью клавиатуры число раз, при этом блок управления 11 проводит постоянный опрос тензометрического датчика 7 и сохраняет полученные данные в энергонезависимой памяти для их дальнейшей обработки с целью анализа эффективности упрочнения пружин, в зависимости от силы и частоты прикладываемой нагрузки.When applying control signals to the
Ниже приведен пример осуществления способа.The following is an example implementation of the method.
Предлагаемый способ осуществлялся при испытаниях возвратной пружины со следующими характеристиками:The proposed method was carried out when testing the return spring with the following characteristics:
- диаметр проволоки - 1.1 мм;- wire diameter - 1.1 mm;
- наружный диаметр пружины - 11.2 мм;- outer diameter of the spring - 11.2 mm;
- длина пружины в свободном состоянии - 128 мм;- spring length in free state - 128 mm;
- сила пружины при предварительной деформации - 36 Н;- spring force during preliminary deformation - 36 N;
- длина пружины при предварительной деформации - 71 мм;- spring length during preliminary deformation - 71 mm;
- сила пружины при рабочей деформации - 65 Н;- spring force during working deformation - 65 N;
- длина пружины при рабочей деформации - 29 мм;- spring length during working deformation - 29 mm;
В качестве испытательного оборудования применялся токарный станок ФТ-11. В качестве привода нагружения использован перфоратор с частотой нагружения 3000 уд/мин и передаваемым импульсом от 1 до 4 Дж. Масса направляющего стержня составляла 0,03 кг.The FT-11 lathe was used as test equipment. A perforator with a loading frequency of 3000 beats / min and a transmitted pulse of 1 to 4 J. was used as a loading drive. The mass of the guide bar was 0.03 kg.
В результате испытаний были получены следующие скорости перемещения:As a result of the tests, the following travel speeds were obtained:
- 0,030 кг/Дж - ускорение до 7 м/с, амплитуда менее рабочего хода;- 0.030 kg / J - acceleration up to 7 m / s, the amplitude is less than the stroke;
- 0,080 кг/Дж - ускорение до 7 м/с, амплитуда соответствует рабочему ходу, ударное взаимодействие направляющего стержня и направляющей втулки;- 0,080 kg / J - acceleration up to 7 m / s, the amplitude corresponds to the stroke, impact interaction of the guide rod and the guide sleeve;
- 0,320 кг/Дж - ускорение до 2.5 м/с, амплитуда менее рабочего хода.- 0.320 kg / J - acceleration up to 2.5 m / s, the amplitude is less than the stroke.
Таким образом, при различных сочетаниях параметров испытания, а именно передаваемого ударным элементом импульса, силовых и геометрических параметров пружины, массы направляющего стержня и геометрии направляющей втулки, могут быть имитированы различные режимы ударных взаимодействий поверхностей направляющего стержня, направляющей втулки и боковых поверхностей витков испытываемой пружины. Рассмотренное в настоящей заявке техническое решение может применяться как при производстве цилиндрических пружин сжатия, так и в научных исследованиях, а именно при проведении управляемых экспериментов для поиска наиболее эффективных параметров технологических процессов упрочнения пружин.Thus, with various combinations of test parameters, namely, the impulse transmitted by the shock element, the force and geometrical parameters of the spring, the mass of the guide rod and the geometry of the guide sleeve, various modes of shock interactions of the surfaces of the guide rod, guide sleeve and side surfaces of the coils of the tested spring can be simulated. The technical solution considered in this application can be used both in the production of cylindrical compression springs and in scientific research, namely when conducting controlled experiments to find the most effective parameters of the spring hardening processes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113999A RU2705918C1 (en) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113999A RU2705918C1 (en) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705918C1 true RU2705918C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019113999A RU2705918C1 (en) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705918C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU59909A1 (en) * | 1940-01-09 | 1940-11-30 | Б.Г. Дмитриев | Instrument for testing springs and bellows with the aim of selecting them for bellows aneroid boxes |
SU69471A1 (en) * | 1941-03-17 | 1946-11-30 | А.Д. Мочалов | Tester for springs, piston rings and the like for elasticity |
SU95274A1 (en) * | 1950-04-17 | 1952-11-30 | В.Г. Яблоков | Cylindrical coil spring testing machine |
SU561095A1 (en) * | 1976-03-15 | 1977-06-05 | Предприятие П/Я Г-4695 | Compression Spring Control Device |
RU2138794C1 (en) * | 1997-11-25 | 1999-09-27 | Конструкторское бюро приборостроения | Stand for dynamic tests of compression springs |
CN103376192A (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Spring detection device |
CN104677608A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 海洋王(东莞)照明科技有限公司 | Spring deformation performance testing device |
CN104931245A (en) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 江苏大学 | Novel spring rigidity detection device |
-
2019
- 2019-05-06 RU RU2019113999A patent/RU2705918C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU59909A1 (en) * | 1940-01-09 | 1940-11-30 | Б.Г. Дмитриев | Instrument for testing springs and bellows with the aim of selecting them for bellows aneroid boxes |
SU69471A1 (en) * | 1941-03-17 | 1946-11-30 | А.Д. Мочалов | Tester for springs, piston rings and the like for elasticity |
SU95274A1 (en) * | 1950-04-17 | 1952-11-30 | В.Г. Яблоков | Cylindrical coil spring testing machine |
SU561095A1 (en) * | 1976-03-15 | 1977-06-05 | Предприятие П/Я Г-4695 | Compression Spring Control Device |
RU2138794C1 (en) * | 1997-11-25 | 1999-09-27 | Конструкторское бюро приборостроения | Stand for dynamic tests of compression springs |
CN103376192A (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Spring detection device |
CN104677608A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 海洋王(东莞)照明科技有限公司 | Spring deformation performance testing device |
CN104931245A (en) * | 2015-06-09 | 2015-09-23 | 江苏大学 | Novel spring rigidity detection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108132130B (en) | A kind of full-automatic modal forces hammer and method for Modal Test test | |
RU2438137C1 (en) | Method and apparatus for calibrating acceleration and force sensors | |
CN108827582B (en) | High-magnitude collision impact test stand | |
CN113049420B (en) | Device and method for realizing pull/press impact fatigue test based on Hopkinson pull rod | |
CN103528900B (en) | Ultrahigh-strain-rate precise-stretching in-situ testing platform | |
JP2010249636A (en) | Device of inspecting buffer | |
CN103983512A (en) | Hopkinson pulling and pressing integrated experimental device | |
CN104198308A (en) | Stretching and pressing integrated impact test machine | |
RU2705918C1 (en) | Method for dynamic testing of helical compression springs and device for its implementation | |
US3643483A (en) | Sonic system for deformation of sheet material | |
US2441517A (en) | Means for shaping metal articles | |
CN201983917U (en) | Small on-line detection impact test bench | |
RU2406074C2 (en) | Impact test stand | |
CN203551409U (en) | Ultrahigh-strain-rate precise-stretching in-situ testing platform | |
CN117686310A (en) | Pneumatic rod type tensile impact fatigue test device and method | |
CN103105416A (en) | Method and device for detecting dynamic response of material surface at ultra-high strain rate | |
Miyambo et al. | Review of the development of the split Hopkinson pressure bar | |
CN101024217A (en) | Two-bar impaction-regulatable vibration excitor | |
JP7402455B2 (en) | High strain rate nanoindentation test equipment and method | |
SE542632C2 (en) | A method and an apparatus for material forming | |
RU2694127C1 (en) | Dynamic load reproducing bench | |
CN118168962B (en) | Single-pulse experimental device and experimental method based on Hopkinson pressure bar | |
SU1652463A1 (en) | Stand for testing impact devices | |
SU1741002A1 (en) | Stand for article testing | |
RU2682979C1 (en) | Method and stand for modeling biaxial shock load to test object |