CN106979849A - 弹簧刚度校核装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧刚度校核装置，包括安装架，安装架的一端连接基座，于安装架的另一端设置位移传感器数显仪、拉力传感器显示器及拉线式位移传感器，丝杆的一端通过第一轴承组件与安装架连接，丝杆的另一端伸入基座内并与第二轴承组件连接，于丝杆上设置弹簧固定平台，弹簧固定平台通过被测拉簧连接S型拉力传感器；在基座上还设置手轮，手轮通过主动轮轴与第三轴承组件配合，主动轮轴通过传动组件与所述丝杆连接。本发明结构简单、实用方便，利用弹簧固定平台避免了校核装置的重复安装，利用传动组件进行动力传递避免以往砝码加载时弹簧砝码***晃动引起的读数不稳定性，测量结果由位移传感器数显仪直接测出，实现了整个校核过程的自动化。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程水动力学试验领域，尤其涉及一种海洋工程浮式结构物系泊***刚度模拟试验用的弹簧刚度校核装置。
背景技术
弹簧刚度校核主要应用在系泊***模拟中。系泊定位是浮式结构物应用较为广泛的定位技术，系泊模型试验研究在海洋工程试验也占据很大的比重，这类试验成败的关键因素之一就是系泊缆模拟的准确性。系泊缆模拟时，几何参数和重量相似较容易实现，刚度相似一般很难直接满足，需要添加弹簧来实现。可以说，弹簧刚度校核是否准确直接影响系泊缆弹性相似模拟的准确性，进而影响整个试验精度。
现有的弹簧刚度校核方法是，选择合适的位置固定安装支架，在支架上固定标尺和吊环，悬挂弹簧并在其下端安装指针，此时读取弹簧原长并记录，然后加载砝码，待弹簧伸长稳定后，读取伸长后的弹簧长度并记录，以此添加砝码读取对应的弹簧伸长量，直到记录数据不少于7个，最后根据记录的数据计算弹簧刚度，至此完成单根弹簧单次校核，为避免人为因素影响，需要重复2次以上校核过程，并将得到的所有结果取平均得到最终弹簧刚度。如果刚度满足要求，则可以用来完成相应模型系泊缆的制作，否则更换弹簧重复以上步骤。现有的弹簧刚度校核装置没有固定的安装位置且各环节不是固定连接，每次试验需要重新安装，花费大量时间。试验装置完全依靠人工读数、加载、记录和计算，直接导致试验时间长。人工读数误差较大，需要反复多次测量读数来取平均值。另外现有的弹簧刚度校核装置读数指示的指针与弹簧相连，加载不同重量后与标尺的相对位置发生改变，同样需要多次测量的平均值。现有的弹簧刚度校核装置通过在弹簧末端加载不同重量的砝码实现弹簧不同的伸长量，加载砝码后的弹簧实际就形成了一个单摆***，特别是重量较大的时候，单摆***晃动较大且很难稳定，导致读数不准和时间延长。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种弹簧刚度校核装置，其具有高精度、高效率及自动化的优点，可以满足海洋工程结构物系泊***刚度校核的要求。
本发明所采用的技术方案如下：
一种弹簧刚度校核装置，包括安装架，所述安装架的一端连接基座，于所述安装架的另一端设置位移传感器数显仪、拉力传感器显示器及拉线式位移传感器，丝杆设置于所述安装架上，所述丝杆的一端通过第一轴承组件与所述安装架连接，所述丝杆的另一端伸入基座内并与第二轴承组件连接，于所述丝杆上设置弹簧固定平台，弹簧固定平台通过被测拉簧连接S型拉力传感器；在所述基座上还设置手轮，所述手轮通过主动轮轴与第三轴承组件配合，所述主动轮轴通过传动组件与所述丝杆连接，由所述手轮驱动并通过第三轴承组件、传动组件传递动力驱动所述丝杆转动、使所述弹簧固定平台沿丝杆作上下位移实现测量。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述安装架具有一对长杆，所述丝杆设置于一对长杆之间，至少在一根长杆的侧面设置刻度尺；
所述S型拉力传感器与拉力传感器安装板固接，所述拉力传感器安装板与安装架的上端一侧面固接；
所述弹簧固定平台包括与丝杆配合的丝杆滑块，在所述丝杆滑块上固接用于读取刻度尺数值的指针；所述丝杆滑块的前侧固接滑块连接板，所述滑块连接板的底部固接用于固定被测拉簧的拉簧底板；所述滑块连接板还与激光测距仪连接板固接，所述激光测距仪连接板的底部设置激光测距仪；
所述第一轴承组件包括与丝杆上端配合的调整垫圈，所述调整垫圈的外周配合深沟球轴承，所述第一轴承组件中的深沟球轴承与丝杆上支撑轴承套配合；
所述第二轴承组件包括与丝杆下端配合的推力球轴承，所述第二轴承组件中的推力球轴承与安装于基座内部的从动轮轴承座配合；
所述第三轴承组件包括与主动轮轴配合的推力球轴承及深沟球轴承，所述第三轴承组件中的推力球轴承及深沟球轴承均与主动轮轴承座配合，于第三轴承组件中深沟球轴承的下部、在主动轴的外周还设置轴承盖；
所述传动组件包括与主动轮轴配合的主同步带轮，所述主同步带轮的外周通过履带与从同步带轮配合，所述从同步带轮与丝杆的外周配合；
在所述安装架上还设置用于保持安装架与基座连接垂直的水平泡。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单、实用方便，利用弹簧固定平台避免了校核装置的重复安装，利用传动组件进行动力传递避免以往砝码加载时弹簧砝码***晃动引起的读数不稳定性，测量结果由位移传感器数显仪直接测出，同时位移传感器数显仪可以通过计算机接口与外接计算机连接实时采集数据，采集完成后自动分析结果，实现了整个校核过程的自动化，在保证试验精度的基础上节约了试验时间。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1在A-A方向的剖视示意图。
图4为图2在B-B方向的剖视示意图。
图5为图1在I处的放大结构示意图。
图6为图2在L处的放大结构示意图。
图7为图2在J处的放大结构示意图。
图8为图2在K处的放大结构示意图。
其中：1、安装架；2、位移传感器数显仪；3、拉力传感器显示器；4、拉力传感器安装板；5、S型拉力传感器；6、拉线式位移传感器；7、被测拉簧；8、激光测距仪连接板；9、激光测距仪；10、基座；11、丝杆；12、长杆；13、水平泡；14、从同步带轮；15、拉簧底板；16、滑块连接板；17、丝杆滑块；18、手轮；19、主同步带轮；20、从动轮轴承座；21、指针；22、刻度尺；23、调整垫圈；24、丝杆上支撑轴承套；25、深沟球轴承；26、轴承盖；27、主动轮轴承座；28、推力球轴承；29、主动轮轴。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3及图4所示，弹簧刚度校核装置包括安装架1，安装架1的一端连接基座10，于安装架1的另一端设置位移传感器数显仪2、拉力传感器显示器3及拉线式位移传感器6，丝杆11设置于安装架1上，丝杆11的一端通过第一轴承组件与安装架1连接，丝杆11的另一端伸入基座10内并与第二轴承组件连接，于丝杆11上设置弹簧固定平台，弹簧固定平台通过被测拉簧7连接S型拉力传感器5；在基座10上还设置手轮18，手轮18通过主动轮轴29与第三轴承组件配合，主动轮轴29通过传动组件与丝杆11连接，由手轮18驱动并通过第三轴承组件、传动组件传递动力驱动丝杆11转动、使弹簧固定平台沿丝杆11作上下位移实现测量。如图1、图3及图4所示，上述传动组件包括与主动轮轴29配合的主同步带轮19，主同步带轮19的外周通过履带与从同步带轮14配合，从同步带轮14与丝杆11的外周配合。
如图2所示，上述安装架1具有一对长杆12，丝杆11设置于一对长杆12之间，至少在一根长杆12的侧面设置刻度尺22。如图1所示，上述S型拉力传感器5与拉力传感器安装板4固接，拉力传感器安装板4与安装架1的上端一侧面固接。
如图1、图3所示，弹簧固定平台包括与丝杆11配合的丝杆滑块17，如图5所示，在丝杆滑块17上固接用于读取刻度尺22数值的指针21；丝杆滑块17的前侧固接滑块连接板16，滑块连接板16的底部固接用于固定被测拉簧7的拉簧底板15；滑块连接板16还与激光测距仪连接板8固接，激光测距仪连接板8的底部设置激光测距仪9。
如图6所示，上述第一轴承组件包括与丝杆11上端配合的调整垫圈23，调整垫圈23的外周配合深沟球轴承25，第一轴承组件中的深沟球轴承25与丝杆上支撑轴承套24配合。如图8所示，上述第二轴承组件包括与丝杆11下端配合的推力球轴承28，第二轴承组件中的推力球轴承28与安装于基座10内部的从动轮轴承座20配合。如图7所示，上述第三轴承组件包括与主动轮轴29配合的推力球轴承28及深沟球轴承25，第三轴承组件中的推力球轴承28及深沟球轴承25均与主动轮轴承座27配合，于第三轴承组件中深沟球轴承25的下部、在主动轴29的外周还设置轴承盖26。
如图3所示，在安装架1上还设置用于保持安装架1与基座10连接垂直的水平泡13。
本发明的具体工作过程如下：
如图1、图2、图3及图4所示，转动手轮18，由第三轴承组件驱动主同步带轮19转动，主同步带轮19通过履带传递动力至从同步带轮14，从同步带轮14转动并通过第二轴承组件带动丝杆11转动，从而使与丝杆11连接丝杆滑块17作直线位移，丝杆滑块17移动的同时通过滑块连接板16带动拉簧底板15动作，使被测拉簧7实现拉伸变化，于安装架1顶端的S型拉力传感器5测量出加载外力，拉力传感器显示器3显示出外力值，拉线式位移传感器6测量出弹簧伸长，位移传感器数显仪2显示出弹簧伸长位移值，位移传感器数显仪2通过计算机接口连接外接计算机，在连接的计算机***中保存每次采集的数据，自动采集分析***给出拟合弹簧刚度曲线。
本发明结构简单、实用方便，利用弹簧固定平台避免了校核装置的重复安装，利用传动组件进行动力传递避免以往砝码加载时弹簧砝码***晃动引起的读数不稳定性，测量结果由位移传感器数显仪直接测出，同时位移传感器数显仪可以通过计算机接口与外接计算机连接实时采集数据，采集完成后自动分析结果，实现了整个校核过程的自动化，在保证试验精度的基础上节约了试验时间。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (9)
1.一种弹簧刚度校核装置，其特征在于：包括安装架(1)，所述安装架(1)的一端连接基座(10)，于所述安装架(1)的另一端设置位移传感器数显仪(2)、拉力传感器显示器(3)及拉线式位移传感器(6)，丝杆(11)设置于所述安装架(1)上，所述丝杆(11)的一端通过第一轴承组件与所述安装架(1)连接，所述丝杆(11)的另一端伸入基座(10)内并与第二轴承组件连接，于所述丝杆(11)上设置弹簧固定平台，弹簧固定平台通过被测拉簧(7)连接S型拉力传感器(5)；在所述基座(10)上还设置手轮(18)，所述手轮(18)通过主动轮轴(29)与第三轴承组件配合，所述主动轮轴(29)通过传动组件与所述丝杆(11)连接，由所述手轮(18)驱动并通过第三轴承组件、传动组件传递动力驱动所述丝杆(11)转动、使所述弹簧固定平台沿丝杆(11)作上下位移实现测量。
2.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述安装架(1)具有一对长杆(12)，所述丝杆(11)设置于一对长杆(12)之间，至少在一根长杆(12)的侧面设置刻度尺(22)。
3.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述S型拉力传感器(5)与拉力传感器安装板(4)固接，所述拉力传感器安装板(4)与安装架(1)的上端一侧面固接。
4.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述弹簧固定平台包括与丝杆(11)配合的丝杆滑块(17)，在所述丝杆滑块(17)上固接用于读取刻度尺(22)数值的指针(21)；所述丝杆滑块(17)的前侧固接滑块连接板(16)，所述滑块连接板(16)的底部固接用于固定被测拉簧(7)的拉簧底板(15)；所述滑块连接板(16)还与激光测距仪连接板(8)固接，所述激光测距仪连接板(8)的底部设置激光测距仪(9)。
5.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述第一轴承组件包括与丝杆(11)上端配合的调整垫圈(23)，所述调整垫圈(23)的外周配合深沟球轴承(25)，所述第一轴承组件中的深沟球轴承(25)与丝杆上支撑轴承套(24)配合。
6.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述第二轴承组件包括与丝杆(11)下端配合的推力球轴承(28)，所述第二轴承组件中的推力球轴承(28)与安装于基座(10)内部的从动轮轴承座(20)配合。
7.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述第三轴承组件包括与主动轮轴(29)配合的推力球轴承(28)及深沟球轴承(25)，所述第三轴承组件中的推力球轴承(28)及深沟球轴承(25)均与主动轮轴承座(27)配合，于第三轴承组件中深沟球轴承(25)的下部、在主动轴(29)的外周还设置轴承盖(26)。
8.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：所述传动组件包括与主动轮轴(29)配合的主同步带轮(19)，所述主同步带轮(19)的外周通过履带与从同步带轮(14)配合，所述从同步带轮(14)与丝杆(11)的外周配合。
9.如权利要求1所述的弹簧刚度校核装置，其特征在于：在所述安装架(1)上还设置用于保持安装架(1)与基座(10)连接垂直的水平泡(13)。
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