SU1727012A1 - Устройство дл определени параметров жесткости винтовых пружин сжати - Google Patents

Description

содержащее основание с жестко установленными на нем направл ющими, две опоры, св занные с соответствующими приводами и предназначенные дл  закреплени  на них испытуемой пружины. Одна из опор имеет возможность осевого смещени , втора  опора установлена на шарнирах , опираетс  на основание через силоизмеритель и имеет возможность поперечного смещени .

Однако вышеуказанное устройство имеет низкую точность измерени  из-за того , что пружина во врем  испытани  получает паразитные деформации раст жени  и изгиба. Происходит это по следующим при- чинам. При поперечном нагружении, как было показано выше, пружина получит дополнительную деформацию удлинени  д Н А , котора  нагрузит пружину дополнительно осевой силой

Р С

sin(arctgjq)

-Н

где С - жесткость пружины.

Ввиду конструктивных особенностей устройства лини  действи  поперечной силы эксцентрична по отношению к торцу исследуемой пружины, что приводит к воз- никновению дополнительного (паразитного ) момента, изгибающего пружину

МИзг 0« I,

где Мизг - изгибающий момент;

Q - поперечна  сила;

I - рассто ние от торца пружины до оси силового привода.

Цель изобретени  - повышение точно- сти измерени  устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  определени  параметров жесткости винтовых пружин сжати , содер- жащее основание с размещенными на нем параллельно друг другу направл ющими, неподвижную и подвижную в продольном направлении опоры, св занные с соответствующими концами направл ющих через две пары шарниров, причем лини  центров одной пары шарниров находитс  на одном уровне с поверхностью неподвижной опоры , силовой привод, шток которого св зан с подвижной опорой, датчики силы и датчики перемещений жестко закрепленными ча кронштейнах основани  и предназначенными дл  измерени  относительных угловых и линейных смещений торцов испытуемой пружины,

0

5 0

5

0

5

0

5 0 5

Известно техническое решение, предназначенное дл  измерени , главным образом , наклона оконечных частей пружин, содержащее две расположенные на некотором рассто нии одна от другой стендовые опоры, кажда  из которых установлена на универсальном шарнире, при этом на ос х шаровых шарниров расположены датчики угла поворота, измер ющие величину наклона соответствующей опоры. По величинам измерений ЭВМ рассчитывает наклон торцов пружины при наличии или отсутствии ее нагружени .

Однако указанное техническое решение не позвол ет измер ть параметры жесткости пружин.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство , общий вид; на фиг. 2 - конструкци  подвижной опоры, представл юща  собой сферический (универсальный) шарнир; на фиг. 3 - неподвижна  опора, предусматривающа  жесткое крепление торца пружины; на фиг. 4 - расчетна  схема, позвол юща  оценить погрешность осевого нагружени  пружины при определении ее поперечной жесткости с помощью предлагаемого устройства.

Устройство состоит из основани  1 с установленными на нем направл ющими 2, двух опор 3 и 4, между которыми размещена испытуема  пружина 5. Устройство снабжено двум  шарнирами 6, св зывающими одни концы стоек 2 с основанием 1, а другие их концы св заны через два других шарнира с опорой 3, образу  четырехзвенник, имеющий возможность поперечного перемещени . Через центр плиты 3 проходит шток 7. Гайка 8 предназначена дл  фиксировани  осевой нагрузки Р. На штоке 7 и на опоре 4, опирающейс  на основание 1 через силоизмеритель 9 (контролирует осевую силу Р), закреплены болтами соответственно опоры 10 и 11 дл  установки на них испытуемой пружины 5. Опора 11 может быть выполнена в виде сферического шарнира (фиг. 2). Опорна  поверхность неподвижной опоры 10 находитс  на одном уровне с линией центров одной пары подшипников 6. Угловые и линейные перемещени  торцов пружины 5 из- мер ютс  датчиками 12 и 13, закрепленными при помощи кронштейнов 14 на основании 1, по направлению осей универсального шарнира опоры 11. Сигналы датчиков 12 и 13 регистрируютс  при помощи соответствующей тензометриче- ской аппаратуры, котора  может подключатьс  к ЭВМ.

По величинам измерений рассчитывают непараллельность.торцов пружины и отклонение ее оси от перпендикул рности к торцам .

Устройство работает в трех режимах: нагружение исследуемой пружины в осевом направлении, определ етс  осева  жесткость; нагружение пружины осевой и поперечной силами при различных вариантах закреплени  ее торцов, определ етс  поперечна  жесткость в зависимости от изменени  величины осевой силы и способов закреплени  торцов пружины; измерение величины неперпендикул рности торцов пружины и величины отклонени  от перпендикул рности ее оси к торцам.

В первом режиме устройство работает следующим образом. На опорах 3 и 4 устройства жестко закрепл етс  пружина 5. При включении привода осевого нагружени  шток 7 перемещает опору 10 и нагружает пружину в осевом направлении, Ос ева  жесткость определ етс  по показател м силоизмерител  9 и по величине осевой деформации пружины 5.

Во втором режиме работы устройства после включени  привода осевого нагружени  по показани м силоизмерител  9 устанавливают нужную дл  испытаний величину осевой силы. После включени  привода поперечного нагружени , св занного с направл ющими 2, последние наклон ютс  на некоторый угол а, а торец пружины 5 получит сдвиг А на величину

А Нет tg a,

где Нет - высота направл ющих, а- угол наклона стоек. Развиваемую приводом силу Q определ ют по силоизмерителю, вход щему в комплект привода. При наклоне пружины 5 ее осева  жесткость несколько уменьшитс , что в свою очередь приведет к уменьшению осевой нагрузки на пружину 5 при неизменной ее осевой деформации. Силоизмери- тель 9 зафиксирует падение нагрузки, после чего включением силового привода дл  осевого нагружени  пружины 5, догружают ее до требуемой программой испытани  величины и фиксируют ее гайкой 8. Поперечную жесткость пружины наход т по формуле

-iCQ - поперечна  жесткость; Q - поперечна  сила; Л - поперечное перемещение торцов пружины.

При наклоне стоек 2 на угол а, точка В0 переместитс  по дуге радиуса Нет (высота направл ющих) и займет новое положение в точке В, ток 7 опуститс  вниз и сожмет пружину 5 на величину ДНпр -ВВ. Угол а можно вычислить по формуле

. Из фиг. 4 видно, что В В1 АВ Пет

АВо, где АВ1 . . Очевидно, что ДНпр

иi sino:

-ВВ --BB cos a.

При наклоне стоек на угол а пружина 5 наклонитс  на угол

15

tg

d

Нпр А Нпр

где Нпр - высота предварительно сжатой пружины при вертикальном положении сто- ек.

В результате наклона пружина 5 удлин етс  на величину С1 С11 Д Нпр ОС - ОС1,

где ОС1 Нпр - А Нпр, ОС .

Sin о1 Вертикальна  составл юща  удлинени 

СС пружины 5 равна CiC11 С1 С11 cos d . Суммарна  паразитна  деформаци  пружины 5 равна А НПр А Нпр +. АНп р .

При высоте сжатой пружины 5

НПр 600 мм, высоте стоек Нет 700 мм и максимальном угле их наклона около 8° ( Д 120 мм) паразитное максимальное удлинение , пружины 5 составл ет примерно

1-25% от рабочей деформации 130мм.

В третьем режиме устройство используетс  дл  определени  технологических погрешностей формы пружины 5. Дл  этого пружину 5 без зазора устанавливают на

опоры 10 и 11, одна из которых, например верхн   - шарнирна , а нижн   - жестка  (неподвижна ). Если испытуема  пружина 5 изготовлена с геометрическими отклонени ми формы, то торец верхней опоры 11 получит линейные и угловые перемещени , о величине которых можно судить по показани м тензометрической аппаратуры, например , тензометрического измерител  деформаций ИДЦ-1 (не показано), к которому подключаютс  датчики 12 и 13.

Предлагаемое устройство имеет по сравнению с прототипом расширенные функциональные возможности: оно позвол ет дл  свободной и нагруженной пружины

измер ть непараллельность торцов, отклонение оси пружины от перпендикул рности к торцам, исследовать их вли ние на поперечную жесткость. Вышеуказанные измерени  нельз  выполн ть при помощи прототипа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  параметров жесткости винтовых пружин сжати , содержащее основание, размещенные на нем параллельно друг другу направл ющие, неподвижную и подвижную в продольном направлении опоры, св занные с соответствующими концами направл ющих, силовой привод, шток которого св зан с подвижной

   опорой, датчики силы и датчики перемещени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  эксплуатационных возможностей, опоры шарнир- носв заны с концами направл ющих, лини  центров шарниров неподвижной опоры совмещена с ее опорной поверхностью, а подвижна  в продольном направлении опора установлена с возможностью поперечного смещени .

   Фиг.2

   Фи&.3

   7777777f7,/T- 7 77-77777Г7 Фиг 4