專(zhuān)利名稱(chēng)：一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法
一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于測(cè)量工具設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
斜圈彈簧由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于航空航天、電力系統(tǒng)、密封系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。其材料、參數(shù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造均系國(guó)外的專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)成熟的生產(chǎn)制造工藝。由于其獨(dú)特的機(jī)械性能和物理性能，相當(dāng)一部分企業(yè)應(yīng)用的斜圈彈簧完全依靠進(jìn)口，其進(jìn)口價(jià)格相當(dāng)昂貴。因此，對(duì)于斜圈彈簧的研究，具有很強(qiáng)的理論價(jià)值及實(shí)用價(jià)值。斜圈彈簧性能的優(yōu)劣，會(huì)對(duì)其應(yīng)用效果產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，精確的測(cè)量方法及裝置是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要條件。目前，對(duì)彈簧剛度的檢測(cè)一般是采用杠桿式彈簧拉壓載荷試驗(yàn)機(jī)或者采用電容式壓力傳感器，配合適當(dāng)?shù)姆糯箫@示電子儀器進(jìn)行載荷測(cè)量，再在載荷測(cè)量的基礎(chǔ)上測(cè)出彈簧的特性線(xiàn)，然后進(jìn)行分析。這些檢測(cè)方法中普遍存在測(cè)量精度低、操作麻煩、計(jì)算繁瑣等弊端，而且更是不適用于斜圈彈簧等一些特殊形狀彈簧的檢測(cè)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，以克服現(xiàn)有的方法測(cè)量斜圈彈簧的剛度存在測(cè)量精度低、操作麻煩、計(jì)算繁瑣的問(wèn)題。
本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是，一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置，包括固定支座、 活動(dòng)支座和測(cè)量錐體；固定支座由底座及固定在底座上的兩根平行豎桿A組成，其中一根豎桿A上設(shè)置有光柵尺A，另一根豎桿A上固定有彈簧座，彈簧座內(nèi)設(shè)置有斜圈彈簧；活動(dòng)支座由呈“工”字型的兩根橫桿和一根豎桿B組成，豎桿B與兩根豎桿A平行，豎桿B上設(shè)置有光柵尺B，兩根橫桿通過(guò)輪子設(shè)置在帶有光柵尺A的豎桿A上；測(cè)量錐體位于兩根橫桿之間，測(cè)量錐體的上端通過(guò)上彈簧與一根橫桿連接，下端通過(guò)下彈簧與另一根橫桿連接；斜圈彈簧的軸心位于測(cè)量錐體的中軸線(xiàn)上，測(cè)量錐體為圓臺(tái)或圓錐形狀，斜圈彈簧的內(nèi)孔直徑值在測(cè)量錐體兩個(gè)端面直徑值之間。
本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，
利用上述測(cè)量裝置對(duì)斜圈彈簧剛度進(jìn)行測(cè)量的方法，包括以下操作步驟
步驟1，
測(cè)量時(shí)，活動(dòng)支座帶動(dòng)測(cè)量錐體向斜圈彈簧方向運(yùn)動(dòng)，測(cè)量錐體的小端面朝向斜圈彈簧，在測(cè)量錐體接觸斜圈彈簧前，測(cè)量錐體相對(duì)于活動(dòng)支座無(wú)位移，測(cè)量錐體接觸斜圈彈簧后，測(cè)量錐體進(jìn)入斜圈彈簧的位移X為
χ = X1-X2(1)
其中，X1為活動(dòng)支座滑動(dòng)的距離，X2為上彈簧和下彈簧的變形距離；
則斜圈彈簧在徑向的位移量為
權(quán)利要求
1.一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置，其特征在于包括固定支座、活動(dòng)支座和測(cè)量錐體 (6)；所述固定支座由底座(1-1)及固定在底座(1-1)上的兩根平行豎桿A(l-2)組成，其中一根豎桿A(H)上設(shè)置有光柵尺A(3)，另一根豎桿A(H)上固定有彈簧座(7)，彈簧座⑵內(nèi)設(shè)置有斜圈彈簧⑶；所述活動(dòng)支座由呈“工”字型的兩根橫桿(2-1)和一根豎桿 B (2-2)組成，豎桿B (2- 與兩根豎桿A (1-2)平行，豎桿B (2- 上設(shè)置有光柵尺B 0)，兩根橫桿(2-1)通過(guò)輪子(9)設(shè)置在帶有光柵尺AC3)的豎桿A(H)上；所述測(cè)量錐體(6) 位于兩根橫桿(2-1)之間，測(cè)量錐體(6)的上端通過(guò)上彈簧(5-1)與一根橫桿(2-1)連接， 下端通過(guò)下彈簧(5- 與另一根橫桿(2-1)連接；所述斜圈彈簧(8)的軸心位于測(cè)量錐體 (6)的中軸線(xiàn)上，測(cè)量錐體(6)為圓臺(tái)或圓錐形狀，斜圈彈簧(8)的內(nèi)孔直徑值在測(cè)量錐體 (6)兩個(gè)端面直徑值之間。
2.利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置對(duì)斜圈彈簧剛度進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下操作步驟步驟1，測(cè)量時(shí)，活動(dòng)支座帶動(dòng)測(cè)量錐體(6)向斜圈彈簧(8)方向運(yùn)動(dòng)，測(cè)量錐體(6)的小端面朝向斜圈彈簧(8)，在測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)前，測(cè)量錐體(6)相對(duì)于活動(dòng)支座無(wú)位移，測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(9)后，測(cè)量錐體(6)進(jìn)入斜圈彈簧(8)的位移χ為X = X1-X2(1)其中，X1為活動(dòng)支座滑動(dòng)的距離，X2為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的變形距離；則斜圈彈簧(8)在徑向的位移量為
3.利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置對(duì)斜圈彈簧剛度進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下操作步驟 步驟1，測(cè)量時(shí)，活動(dòng)支座帶動(dòng)測(cè)量錐體(6)向斜圈彈簧(8)方向運(yùn)動(dòng)，測(cè)量錐體(6)的小端面朝向斜圈彈簧(8)，在測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)前，測(cè)量錐體(6)相對(duì)于活動(dòng)支座無(wú)位移，測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)后，測(cè)量錐體(6)進(jìn)入斜圈彈簧(8)的位移χ為χ = X1-X2(8)其中，X1為活動(dòng)支座滑動(dòng)的距離，X2為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的變形距離； 則斜圈彈簧(8)在徑向的位移量為JC-I JCry少=χ tan α = —---(9)λ其中，α為圓臺(tái)形測(cè)量錐體(6)的母線(xiàn)與高之間的夾角，λ是測(cè)量錐體(6)的錐度，也就是 Ι/tan α ； 步驟2，若考慮測(cè)量錐體(6)與斜圈彈簧(8)之間的摩擦力，則上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2) 作用于測(cè)量錐體(6)的力為F = F^F2 = k1x2+k2x2 = (k!+k2) x2 (10)其中，F(xiàn)1I2分別為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)相對(duì)于活動(dòng)支座的位移作用于測(cè)量錐體(6)的彈性力；1 分別為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的剛度； 步驟3，設(shè)斜圈彈簧⑶作用于測(cè)量錐體(6)的力為N，作用力N的方向垂直測(cè)量錐體(6)的側(cè)面，N在垂直方向上的分力為Nsina ；根據(jù)力的平衡關(guān)系有F = Nsinc^f1(11)其中，斜圈彈簧⑶與測(cè)量錐體(6)之間的摩擦力大小為μ N，μ為二者之間的摩擦系數(shù)，f是斜圈彈簧(8)與測(cè)量錐體(6)之間摩擦力在垂直方向的分力； fi = μ Ncos α(12)根據(jù)力的平衡關(guān)系有F = Nsin α + μ Ncos α = N(sin α + μ cos α ) (13) 故N =_-_= ^i+(14)sin α + μ cos a sin α + μ cos a測(cè)量錐體(6)壓緊斜圈彈簧(8)的力為力N在水平方向的分力，即為P = N 腳 ex = (kl +kl)X2 = +、)X2(15)tan α + // 1 + λμ步驟4，由式(9)和式(15)，得到斜圈彈簧⑶的剛度為
4.利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置對(duì)斜圈彈簧剛度進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下操作步驟 步驟1，測(cè)量時(shí)，活動(dòng)支座帶動(dòng)測(cè)量錐體(6)向斜圈彈簧(8)方向運(yùn)動(dòng)，測(cè)量錐體(6)的小端面朝向斜圈彈簧(8)，在測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)前，測(cè)量錐體(6)相對(duì)于活動(dòng)支座無(wú)位移，測(cè)量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)后，測(cè)量錐體(6)進(jìn)入斜圈彈簧(8)的位移χ為 χ = X1-X2(19)其中，X1為活動(dòng)支座滑動(dòng)的距離，X2為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的變形距離； 則斜圈彈簧(8)在徑向的位移量為
全文摘要
本發(fā)明提供一種斜圈彈簧剛度的測(cè)量裝置，包括固定支座、活動(dòng)支座和測(cè)量錐體；固定支座由底座及兩根平行豎桿A組成，一根豎桿A上設(shè)置有光柵尺A，另一根豎桿A上固定有彈簧座，彈簧座內(nèi)設(shè)置有斜圈彈簧；活動(dòng)支座由呈“工”字型的兩根橫桿和一根豎桿B組成，測(cè)量錐體通過(guò)彈簧與兩根橫桿連接，斜圈彈簧的軸心位于測(cè)量錐體的中軸線(xiàn)上?；顒?dòng)支座向下移動(dòng)，測(cè)量錐體接觸斜圈彈簧前，測(cè)量錐體相對(duì)于活動(dòng)支座無(wú)位移，測(cè)量錐體接觸斜圈彈簧后，測(cè)量錐體相對(duì)于斜圈彈簧產(chǎn)生相對(duì)位移，再求出斜圈彈簧的徑向位移，又由上下彈簧的變形量、剛度，根據(jù)力的平衡關(guān)系即可計(jì)算出斜圈彈簧的剛度。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、計(jì)算簡(jiǎn)單而且具有較高的檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01N3/14GK102519798SQ201110398609
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者劉成龍, 張新榮, 王軍, 王建平 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)