一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機,該設備包括機體、凸輪和分體可調式彈簧夾具，所述凸輪和分體可調式彈簧夾具安裝在機體上，凸輪還包括凸輪主軸，凸輪位于分體可調式彈簧夾具的中間，所述分體可調式彈簧夾具包括固定在機體上靠近凸輪邊緣的限位塊、固定端板組件和推桿，所述推桿活動安裝在限位塊與固定端板組件之間，推桿靠近凸輪并且能與凸輪接觸，所述分體可調式彈簧夾具數量為多個，以凸輪旋轉中心為圓心，呈360度圓周范圍內放射性安裝。本發明技術方案能夠在有效降低機器總功率的同時，不降低實驗頻率和被試彈簧總數量。
【專利說明】一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機
【技術領域】
[0001]本發明專利涉及一種試驗機，尤其涉及一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機。
【背景技術】
[0002]彈簧的應用十分廣泛，例如內燃機、機車車輛、空氣壓縮機等行業需要使用大量各種型號的彈簧。彈簧的疲勞試驗是彈簧性能檢測的關鍵工序，特別是發動機氣門彈簧、油泵柱塞彈簧、離合器彈簧、摩托車減振彈簧、汽車懸架彈簧等關鍵彈簧，必須做彈簧產品的疲勞性能的可靠性評定和疲勞篩選試驗。未經疲勞篩選試驗的彈簧在使用中往往出現剛度下降，尺寸改變，甚至斷簧等失效現象，從而導致產品性能下降及各種生產事故發生，嚴重時甚至造成人員傷亡，帶來可觀的經濟損失。
[0003]目前疲勞試驗機分為電磁諧振式、電液伺服式和機械式。
[0004]電磁諧振式彈簧疲勞試驗機頻率高，振幅小，主要用于試驗室作快速測定彈簧的疲勞壽命，不適用于測定使用在一般機械上的彈簧，這是由于共振式高頻疲勞試驗機的試驗條件和彈簧實際工況懸殊較大，不能真實反映彈簧的實際工作情況；電液伺服式彈簧疲勞試驗機價格昂貴，一般中小型企業較難接受；而機械式彈簧疲勞試驗機的頻率可調，振幅范圍大，價格適宜，更重要的是，這種試驗方式與彈簧實際工況較一致，因此它的應用十分
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[0005]但是目前現有技術有以下的缺點:
[0006]I)現有機械式彈簧疲勞試驗技術的主要缺點一在于，每次試驗只能針對多根相同規格，即:相同直徑、相同自由長度、相同試驗壓縮長度、相同彈性系數的彈簧進行試驗。在多品種小批量的研制、生產中，這一缺點使得不同尺寸、不同規格的彈簧必須分開進行疲勞試驗，這將拉長研制、生產過程，提高成本，降低企業適應快速變化的市場的柔性能力。
[0007]2)現有機械式彈簧疲勞試驗技術的主要缺點二在于，試驗所需的輸入功率由試驗機所能夠安裝的被試彈簧總數量決定，試驗所需的輸入功率必須滿足最大數量下的功率需求，因而能耗較高，試驗機成本較高。
【發明內容】
[0008]本發明為了實現以下兩點目的:
[0009]I)在一臺試驗機上，一次試驗中，可對不同規格的彈簧，S卩:不同直徑、不同自由長度、不同試驗壓縮長度、不同彈性系數的彈簧同時進行疲勞試驗。
[0010]2)在彈簧疲勞試驗機安裝、試驗最大數量的被試彈簧時，有效降低試驗機所需功率，實現降低試驗成本和設備成本的目的。
[0011]為了解釋本發明的內容，本申請文件所指的“推桿余長”是指:推桿沿導向桿軸線方向的全長，減去導向桿長度后，剩余的長度，以字母L代之。“基準圓”是指:以凸輪旋轉中心為圓心，以凸輪廓線上距其旋轉中心距離最遠的點至旋轉中心的距離，與推桿余長L之和為半徑所決定的圓。
[0012]為了實現以上的目的，本發明采用了如下技術方案:
[0013]該種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機，包括機體、凸輪和分體可調式彈簧夾具，所述凸輪和分體可調式彈簧夾具安裝在機體上，所述機體包括電機與調速單元、主軸軸承、主軸軸承座，主軸軸承通過主軸軸承座固定，凸輪還包括凸輪主軸，凸輪與凸輪主軸通過主軸軸承與主軸軸承座安裝在機體上，凸輪主軸通過聯軸器連接電機與調速單元，凸輪位于分體可調式彈簧夾具的中間，所述分體可調式彈簧夾具包括固定在機體上靠近凸輪邊緣的限位塊、固定在機體上的固定端板組件、推桿，所述推桿活動安裝在限位塊與固定端板組件之間，推桿的一端能與凸輪接觸，所述分體可調式彈簧夾具數量為多個，以凸輪旋轉中心為圓心，在360度圓周范圍內呈放射狀安裝。
[0014]疲勞試驗時，每根被試彈簧都有兩個壓縮后長度:H1和H2，其中Hl大于H2。
[0015]所述固定端板組件由上下兩片組合而成，該固定端板組件為被試彈簧提供沿彈簧軸向的固定支撐，水平放置的被試彈簧與之接觸的一端即為彈簧實驗所需的彈簧固定端；固定端板組件位于基準圓外側，其與彈簧接觸的端面相對于基準圓徑向方向垂直，且距離基準圓為H2 ;由于不同彈簧所需的H2不同，該端板可沿滑軌軌道在基準圓的徑向方向上調節位置，以適應不同彈簧所需的不同H2 ;固定端板組件上制有水平導向孔，為推桿的運動提供導向，水平導向孔的軸心線位于固定端板組件上下兩片的水平剖分面上。彈簧套于推桿的導向桿上，并將導向桿置入水平導向孔中后，再將固定端板組件的上下兩片用螺栓聯接。
[0016]所述分體可調式彈簧夾具安裝的個數可以是數個或者是數十個，最大安裝個數受夾具外形輪廓尺寸及機體設計尺寸的約束。
[0017]所述限位塊位于基準圓內側，在基準圓的徑向方向上，通過限制推桿的位置提供所需的正確的壓縮移動起始位置，從而為被試彈簧提供正確的Hl ;限位塊可沿滑軌軌道在基準圓徑向方向上調節位置，以適應不同彈簧所需的不同H1。
[0018]優選的，所述推桿包括滑輪、U形塊、移動推板、導向桿，滑輪為兩個，上滑輪位于推桿U形塊的U形開口內與凸輪接觸，下滑輪裝于移動推板下方，導向桿連接移動推板，導向桿與固定端板組件活動連接。
[0019]所述移動推板的一個側面與水平放置的彈簧接觸，彈簧裝夾狀態下該側面的位置，即為彈簧壓縮移動的起始位置，且彈簧與之接觸的一端即為彈簧在試驗過程中的移動端；在這個側面上，安裝有軸線與該側面垂直的導向桿，工作時彈簧套于導向桿上，導向桿另一端插入固定端板組件的導向孔中。移動推板另一側固連有水平方向開口的U形塊，U形開口內安裝滑輪以實現與凸輪間的滾動接觸；移動推板下方安裝滑輪，置于滑軌的滑槽內，使推桿可以在滑軌上滾動移動；移動推板的安裝與工作位置均位于固定端板組件與限位塊之間。
[0020]優選的，所述在限位塊和固定端板組件之間的機體上有滑軌。滑軌軌道沿基準圓徑向方向，滑軌為彈簧的壓縮與恢復提供路徑約束而不至偏斜或卡滯，該滑軌同時為固定端板組件與限位塊提供調節時的允許運動方向:沿軌道方向調節。
[0021 ] 工作時，被試彈簧套于推桿的導向桿上，被裝夾在移動推板與固定端板組件之間，導向桿同時穿入固定端板組件上制出的導向孔中。在裝夾狀態下，移動推板與固定端板組件上，兩個相對面間的距離為H1。
[0022]分體可調式彈簧夾具各部分間的相互位置關系可簡述如下:滑軌軌道沿以凸輪旋轉中心為圓心之圓周的徑向方向；限位塊與固定端板組件跨騎于滑軌之上，前者位于基準圓內側，后者位于基準圓外側；推桿安裝在滑軌上，可沿滑軌軌道滑動，且推桿與彈簧移動端接觸的端面在以凸輪旋轉中心為圓心之圓周的徑向方向上位于限位塊與固定端板組件之間。
[0023]本發明的有益效果在于:
[0024]I)由于凸輪受最大徑向力的工作段輪廓長度一般小于輪廓全長的1/3?1/4，因此以圓周分布形式配置的彈簧夾具，使得任一時刻被壓縮至最大壓縮量(此時彈簧有最大彈性力)的彈簧總數量，小于被試彈簧總數量的1/3?1/4。因此本發明技術方案能夠在有效降低機器總功率的同時，不降低實驗頻率和被試彈簧總數量。
[0025]2)不論分體可調式式彈簧夾具還是下述替代方案中的彈簧夾具，都可根據被試彈簧的尺寸靈活調整限位塊與固定端板組件的徑向位置，實現用同一臺彈簧疲勞試驗機對不同規格彈簧進行疲勞試驗，有效降低了研制試驗設備的投資。
[0026]3)當需要研制試驗新規格彈簧時，只需根據彈簧的內徑新制一個導向桿和一個固定端板組件，再根據試驗要求調整固定端板組件與限位塊的徑向位置，即可實現不更換機器試驗新彈簧的目的，大大降低了研制試驗設備的投資。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例的結構示意圖；
[0028]圖2是本發明實施例的凸輪和分體可調式彈簧夾具的俯視示意圖；
[0029]圖3是本發明實施例的凸輪和分體可調式彈簧夾具的裝夾狀態，已壓縮至Hl的側視不意圖；
[0030]圖4是本發明實施例的凸輪和分體可調式彈簧夾具裝有彈簧壓縮后壓縮至H2的側視不意圖；
[0031]圖5為本發明實施例的推桿結構側視放大示意圖；
[0032]圖6是本發明實施例的推桿結構俯視放大示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0034]從圖1至圖6得知，該種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機包括機體1、凸輪2和分體可調式彈簧夾具3，所述凸輪2和分體可調式彈簧夾具3安裝在機體I上，所述機體I包括電機與調速單元4、主軸軸承5、主軸軸承座6，主軸軸承5通過主軸軸承座6固定，凸輪2還包括凸輪主軸7，凸輪2與凸輪主軸7通過主軸軸承5與主軸軸承座6安裝在機體I上，凸輪主軸7通過聯軸器8連接電機與調速單元4，凸輪2位于分體可調式彈簧夾具3的中間，所述分體可調式彈簧夾具3包括固定在機體I上靠近凸輪2邊緣的限位塊9、固定端板組件10，推桿11，所述推桿11活動安裝在限位塊9與固定端板組件10之間，所述在限位塊9和固定端板組件10之間的機體I上有滑軌12，推桿11的一端靠近凸輪2并且能與凸輪2接觸，推桿上裝有彈簧13，所述分體可調式彈簧夾具3數量為多個，以凸輪2旋轉中心為圓心，在360度圓周范圍內呈放射狀安裝。疲勞試驗時，電機與調速單元4運轉，并且通過聯軸器8和凸輪主軸7帶動凸輪運轉。
[0035]所述推桿11包括滑輪、U形塊14、移動推板15、導向桿16，滑輪為兩個，上滑輪17位于推桿11的側面的U形塊14的U形開口內與凸輪2接觸，下滑輪18裝于移動推板15下方，導向桿16連接移動推板15，導向桿16與固定端板組件10活動連接，固定端板組件10上有導向孔，可以保證導向桿16與固定端板組件10的活動性。推桿11結構的側視和俯視的放大圖請見圖5和圖6，
[0036]疲勞試驗時，見圖3和圖4，彈簧13套于推桿11的導向桿16上，水平裝夾，裝夾長度H1，彈簧13在試驗過程中，以一端頂住固定端板組件10，一端頂在推桿11的活動推板上，推桿11的上滑輪17與凸輪2接觸，下滑輪18裝于移動推板15下方，導向桿16連接移動推板15，導向桿16與固定端板組件10活動連接，固定端板組件10上有導向孔，可以保證導向桿與固定端板組件10之間的活動性。由于凸輪2轉動，轉動所施加的壓縮力作用在推桿側面的上滑輪17上，上滑輪17推動推桿11進行水平方向的移動，移動推板15壓縮彈簧13，壓縮方向沿以凸輪2旋轉中心為圓心之圓的徑向方向；在這一過程中，彈簧13長度從Hl被壓縮至H2。而推桿11下的下滑輪18沿著滑軌運動，這樣減少了阻力，同時也起到導向的作用。
[0037]試驗機上安裝的全部彈簧13，不論其自由長度及H1、H2是多少，每一根彈簧13當其被壓縮至壓縮終止位置，即H2時，其移動端的端面均位于以凸輪2旋轉中心為圓心，以凸輪2廓線上距其旋轉中心距離最遠的點至旋轉中心的距離，與推桿11沿導向桿軸線方向的全長，減去導向桿長度后的剩余長度之和為半徑所決定的圓的圓周上。為敘述簡潔，上述推桿11沿導向桿軸線方向的全長，減去導向桿長度后的剩余長度在下文中稱為推桿余長，以字母L代之；上述以凸輪2旋轉中心為圓心，以凸輪2廓線上距其旋轉中心距離最遠的點至旋轉中心的距離，與推桿余長L之和為半徑所決定的圓，稱為基準圓。
[0038]彈簧13固定端位于上述基準圓外側，且在上述基準圓的徑向方向上距離基準圓H2，彈簧13固定端位置在基準圓徑向方向可調，以適應不同彈簧13所需的不同H2。
[0039]彈簧13壓縮移動的起始位置位于上述基準圓內側，且在上述基準圓的徑向方向上距離彈簧固定端H1，距離基準圓(H1- H2)，彈簧13壓縮移動的起始位置在基準圓徑向方向可調，以適應不同彈簧13所需的不同H1。
[0040]凸輪2的非圓輪廓使得對于任一被試彈簧13，在其開始壓縮的時刻，其壓縮移動端位于以凸輪2旋轉中心為圓心，以該彈簧13固定端到凸輪2旋轉中心的距離與該彈簧13的Hl之差為半徑的的圓周上；由于不同彈簧13所對應的凸輪2旋轉中心到該彈簧13固定端的距離，及該彈簧2的Hl兩個值都不同，因此上述半徑所對應的圓與凸輪輪廓的交點也不同，從而使不同彈簧13在壓縮開始時刻，相應推桿11與凸輪2輪廓的接觸點不同，確保了不同彈簧13被壓縮的長度等于各自的Hl與H2之差:H1 - H2，既不會被多壓縮，也不會被少壓縮。
[0041]凸輪2通過推桿11用以實現對被試彈簧13的壓縮，其輪廓按無沖擊余弦規律設計，并按所需試驗彈簧中的最大Hl和最小H2作適當的尺寸協調。(若被試頻率較低，沖擊不重要時，也可采用其他凸輪輪廓)
[0042]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機，其特征在于，該設備包括機體、凸輪和分體可調式彈簧夾具，所述凸輪和分體可調式彈簧夾具安裝在機體上，所述機體包括電機與調速單元、主軸軸承、主軸軸承座，主軸軸承通過主軸軸承座固定，凸輪還包括凸輪主軸，凸輪與凸輪主軸通過主軸軸承與主軸軸承座安裝在機體上，凸輪主軸通過聯軸器連接電機與調速單元，凸輪位于分體可調式彈簧夾具的中間，所述分體可調式彈簧夾具包括固定在機體上靠近凸輪邊緣的限位塊、固定在機體上的固定端板組件、推桿，所述推桿活動安裝在限位塊與固定端板組件之間，推桿靠近凸輪并且能與凸輪接觸，所述分體可調式彈簧夾具數量為多個，以凸輪旋轉中心為圓心，呈360度圓周范圍內放射性安裝。
2.如權利要求1所述的一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機，其特征在于，所述推桿包括滑輪、U形塊、移動推板、導向桿，滑輪為兩個，上滑輪位于推桿U形塊的U形開口內與凸輪接觸，下滑輪裝于移動推板下方，導向桿連接移動推板，導向桿與固定端板組件活動連接。
3.如權利要求1所述的一種適用于多種壓縮量要求的機械式彈簧疲勞試驗機，其特征在于，所述在限位塊和固定端板組件之間的機體上有滑軌。
【文檔編號】G01M13/00GK103499441SQ201310501382
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】陳宏 , 楊力 申請人:西華大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
