CN2457594Y - 弹簧扭矩试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种弹簧扭矩试验机,主要由机座、进给、加载机构和微机数据处理装置组成,其特征是:它还有一个带扭矩传感器的测力盘安装在机座一侧的支座上,一个带有角度传感器的推力盘安装在另一侧的滑座上,滑座由进给装置驱动,推力盘插有芯轴,由加载机构驱动、两传感器与微机输入接口通过传输线电连接。这种试验机测量精度高、量限宽、可对各种形状的扭、涡簧扭矩进行直接测试,直观显示出各项参数和动态特性曲线,测量结果打印输出。

Description

弹簧扭矩试验机

本实用新型涉及测量仪器，具体地说是一种用于测量各种扭力弹簧、涡卷弹簧(发条)和其它弹性扭力件特性参数的弹簧扭矩试验机。

随着现代工业的发展，各种弹簧及弹性扭力件的应用已十分广泛，对弹簧和弹性扭力件各项特性的要求越来越高，同时对测量提出的要求愈加精确，特别是在精密机械、仪器仪表行业对弹簧与弹性扭力件各项特性要求更加严格。传统的测量方法如机械表盘式测量仪，对动态显示测量参数、输出被测件的特性曲线、测量数据的统计分析等已无能为力，因而不能满足现代生产对弹性扭力件提出的精确测量要求。

本实用新型的目的就是提供一种能精确测量各种扭、涡簧及其它弹性扭力件各项特性参数、并可在测量过程中动态显示各项特性参数和动态特性曲线、将测量结果打印输出的弹簧扭矩试验机。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：该弹簧扭矩试验机包括机座、支座、滑座、进给装置、加载机构和单片机数据处理装置，其特征在于，它还包括：一个带有扭矩传感器的测力盘，安装在机座一侧的支座上，一个带有角度传感器的推力盘安装在另一侧的滑座上，测力盘与推力盘是面向相对的，滑座由进给装置驱动可左右移动，推力盘留有中心轴孔，***芯轴装配成一体，由加载机构驱动，可作任意角度旋转运动，两传感器与单片机数据输入接口通过传输导线电连接。

测力盘与推力盘是对称的，均为矩形，正面开有滑槽，槽上侧面刻有刻度，槽内装有滑块，滑块上装测力销和定位螺钉，并刻有刻线。

在测力盘与推力盘的滑块上，切面固装一组附加的对称动盘，动盘也为矩形，正面亦开有滑槽，槽侧刻有刻度，槽内装动盘滑块，滑块上装测力销与定位螺钉，并刻有刻线，移动动盘的滑块，测力销可随之作切向运动，移动测、推力盘的滑块，测力销可随之作径向运动。

本实用新型的优点是：1、可对各种形状的扭簧、涡卷簧的扭矩进行直接测试，适应性强。2、量程范围大，测试范围0.01N.mm～200N.m；精度高，可达示值的0.5％；数字显示，直观准确，性能稳定。3、能在测量过程中动态显示各项特性参数和动态特性曲线，对测量数据进行统计分析，并将测量结果打印输出。4、采用万能可调圆盘装夹，无需附加工装夹具，操作方便。5、手轮螺旋加载，操作轻便、加载平稳、具有自锁特性，并可停留在任意测试点上，重复性好。

图1是该弹簧扭矩试验机的整体结构示意图。

图2是传感器与测量加戴机构的分解示意图。

图3是弹簧装夹的示意图。

图4是芯轴的外形示意图。

图5是精确测量初定位角测力盘和推力盘的分解示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述。

在图1中，2是机座，要求能保证整机的结构钢件，其外形为矩形方块状，机座下面四角装有可调高矮的支脚1，用于调整机座的水平。机座上面左前方装有测力支座3，右前方是进给装置，由进给手柄8和一套摆杠装置与滑座5连接(进给装置可以是齿轮齿条或者丝杠丝母机构)，滑座5滑动配合安装在位于进给手柄8上方的两根平行的圆导轨7上，进给手柄8推动滑座5在导轨7上滑动，导轨两端设有前定位环6和后定位环6′，以限定滑座5的移动距离。测量时，当滑座的位置调整合适后，由锁紧螺钉9拧紧锁定。12是加载手轮，正反向摇动手轮即可进行加载和卸载，滑座5上的定位圈10能限制测量时的最大允许转角，在测量过程中起保护作用。11是测力盘，11′是推力盘。机座后上方，安装了一套单片机数据处理装置4，用于采集扭矩传感器和角度传感器的信号进行数据处理后显示测量结果和打印输出。

图2是传感器与测量加载机构的分解示意图。图中，扭矩传感器13、测力盘11紧固装配并共同装配在测力支座3上，直接采用扭矩传感器而不采用其它传感器可避免力转换成扭矩的过程中带来附加误差。测力盘外形为一矩形长方块，其上开有滑槽(滑槽可以是燕尾形、矩形、圆轴滑键或花键)，沿滑槽方向的上侧面刻有刻度18，滑槽内滑动装配测力滑块14，其正面刻有刻线17，刻线与刻度配合确定测力块13距离回转中心的位置，测力块上装有测力销15和锁紧螺钉16。测力块用于装夹被测弹簧，调整测力块装夹被测弹簧至合适位置，锁紧螺钉，可从测力盘的刻度与相对应的测力滑块的刻线读出测力滑块距测力盘回转中心的距离，此距离是计算被测弹簧的初定位角的重要参数(计算公式见最后)。

测力盘11的正对面，是与其结构对称的推力盘11′，滑槽内滑动装配推力滑块14′，滑块上装推力销15′和锁紧螺钉16′，与测力盘一样，滑槽上侧刻有刻度，滑块正面刻有刻线。装夹被测弹簧时，调整推力块14′至合适位置，旋紧锁紧螺钉16′，可从推力盘的刻度与相对应的推力滑块的刻线读出推力块距推力盘回转中心的距离，此距离也是计算被测弹簧的重要参数(计算公式见最后)。

蜗轮19紧固装配在蜗轮轴20的中间台阶轴上，蜗杠轴21与蜗轮19、蜗轮轴20配合装配于滑座5(图1)的腔体内，蜗轮轴左端与推力盘11′紧固连接，右端通过弹性连轴节22与角度传感器23连接，固装在滑座5(图1)的右端面。角度传感器可以是光栅式、容栅式、同步感应式或其它角度测量元件，与推力盘连接在同一根力矩输出轴的两端可使连接方式最简，避免中间传动环节对角度测量带来附加误差。加载手轮12与蜗杠轴外伸部分紧固装配，该蜗轮蜗杠机构具有减速比大、能自锁等特性，可以保证测量时轻便平稳加载，能停留在任意测试点上。24是芯轴，它穿过推力盘的中心孔，滑动配合***蜗轮轴左端预设的轴孔内，由锁紧螺钉25锁定，用于装夹弹簧定心。

图3是弹簧的装夹示意图。(1)、扭转弹簧的装夹；使用图4中的轴芯24，穿过推力盘中心孔，滑动配合***蜗轮轴20预设的轴孔内，拧紧螺钉25，芯轴被锁定，外露段用于沿被测弹簧定心，直径大小视被测弹簧中心孔直径确定，通常约小10％。将被测扭簧26套在芯轴上，调整测力盘11滑槽内的测力滑块14使被测弹簧的一条腿搭在测力销15上，拧紧螺钉16锁定测力滑块14；调整推力盘11′滑槽内的推力滑块14′使被测扭簧26的另一条腿搭在推力销15′上，拧紧螺钉16′锁定推力滑块14′，即可转动手轮加载测量。(2)、涡卷簧的装夹：使用图4中的轴芯24′，由图可见，它的左端开有一条矩形槽，右边开有键槽，键槽的作用是当螺钉锁紧后可以传递较大的扭矩，装夹时，将被测涡簧的中心段卡入轴端的矩形槽内，外圈腿挂在测力销15上，其他操作步骤与测扭簧相同。

当被测弹簧的初定位角要求比较精确时，可采用图5的结构形式，图5是精确测量初定位角的测力盘和推力盘。它是在图2中的测力盘11、推力盘11′的基础上增加一组测力动盘和一组推力动盘，使得测力销和推力销在盘内的几何位置上既可水平方向移动又可垂直方向移动，从而使初定位角的测量数据更加精确。从图可见，测力滑块14的正面开有凹槽，测力动盘27紧固装配在凹槽内，可随滑块水平方向左右运动，16是定位锁紧螺钉；测力动盘的滑块28安装在测力动盘27的滑槽内，可沿滑槽垂直方向作上下运动，18是刻度，17是刻度线，15是测力销，29是定位锁紧螺钉。与测力动盘相对面的推力动盘的结构与测力动盘完全相同，27′是推力动盘，28′是推力动盘滑块，15′是推力销，29′是定位锁紧螺钉，14′是推力盘的滑块，16′是定位锁紧螺钉，11′是推力盘。

扭簧初定位及角度计算： $\sin \mathrm{\θ}=(\frac{d_1+D_1}{2}+d)/L1$

a)两臂夹角=180°-(θ₁+θ₂)

B)两臂夹角=θ₁+θ₂

d₁-测力销直径

d₂-推力销直径

D₁-芯轴直径

d-簧丝直径

①在绝对零位时，其测力销、推力销及中心轴三者在一条轴线上。

②在实际测量时，两臂夹角等于显示值加上或减上初定位角。

Claims (3)

1、一种弹簧扭矩试验机，包括机座、支座、滑座、进给装置、加载机构和单片机数据处理装置，其特征在于，它还包括：一个带有扭矩传感器的测力盘，安装在机座一侧的支座上，一个带有角度传感器的推力盘安装在另一侧的滑座上，测力盘与推力盘是面向相对的，滑座由进给装置驱动可左右移动，推力盘留有中心轴孔，***芯轴装配成一体，由加载机构驱动，可作任意角度旋转运动，两传感器与单片机数据输入接口通过传输导线电连接。

2、根据权利要求1所述的弹簧扭矩试验机，其特征在于：测力盘与推力盘是对称的，均为矩形，正面开有滑槽，槽上侧面刻有刻度，槽内装有滑块，滑块上装测力销和定位螺钉，并刻有刻线。

3、根据权利要求1或2所述的弹簧扭矩试验机，其特征在于：在测力盘与推力盘的滑块上，可切向各固装一组附加的对称动盘，动盘也为矩形，正面亦开有滑槽，槽侧刻有刻度，槽内装动盘滑块，滑块上装测力销与定位螺钉，并刻有刻度。

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