Устройство для испытания цилиндрических пружин сжатия

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний цилиндрических пружин. Целью изобретения является повышение точности измерения и обеспечение возможности измерения эксцентриситета осевой силы и крутильной жесткости пружины. С этой целью в устройство введен упорный шарикоподшипник 7, обеспечивающий возможность измерения момента дополнительными силоичмерителями 9, и угломер со стрелкой 11 и шкалой. Осевое усилие определяется через силоизмерительные элементы 9, 4, что позволяет определить эксцентриситет по неравномерности их нагружения. 4 ил. а S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111

А1 (1)5 0 01 T. 1/22, 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь» i "»-:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЬ(ТИЛО

ПРИ ГНЫТ СССР (21) 4626560/10 ! (22) 27.12. 88 (46) О?.01.91. Бюл. Р 1

71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) В.Л.Олейник и M.В.Думчус (53) 531.781 (088.8) (56) Бобин Н.M. и др. Средства контроля винтовых пружий сжатия. М::

Машиностроение, 1983, с.12 — 14.

Известия ВУЗов. Экспериментальное исследование распределения давления по опорной поверхности торцевого витка винтовой цилиндрической пружины сжатия. М.: Машиностроение, 1968, Р 1.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН СЖАТИЯ ! (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для ,испытаний цилиндрических пружин. Целью изобретения является повышение точности измерения и обеспечение возможности измерения эксцентриситета осевой силы и крутильной жесткости пружины. С этой целью в устройство введен упорный шарикоподшипник 7, обеспечивающий возможность измерения момента дополнительными силоизмерителями 9, и угломер со стрелкой 11 и шкалой. Осевое усилие определяется через силоизмерительные элементы

9, 4, что позволяет определить эксцентриситет по неравномерности их нагружения. 4 ил.

1619076

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании цилиндрических пружин, например буксовых пружин локомотивов, Дель изобретения — повышение точности измерения осевого усилия и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения эксцентриситета осевого усилия и крутильной жесткости пружины.

На фиг.1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг.2— то же, вид сверху; на фиг,3 — схема силовых факторов нагружающих пружин; на фиг.4 — система координат для нахождения точки приложения осевого усилия.

Устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 параллельных плит, выполненных со сквозньн радиальным отверстием, направляющей 3 в виде втулки, запрессованной в отверстие нижней плиты 2. На внутренней поверхности плит 1 и 2 с шагом 15 равномерно по окружности выполнены отверстия, в которых закреплены силоизмерительньге элементы 4, имеющие форму цилиндров, силоприемные поверхности которых выполнены сферическими. Каждый из силоизмерительных элементов 4 снабжен четырьмя тензорезисторами 5, соединенными по глостовой схеме. Испытуемая пружина 6 опирается на сферические рабочие поверхности силоизме35 рительных элементов 4, причем соосность поверхностей пружины 6 и силоизмерительных элементов 4 обеспечивается направляющей 3.

Для развязки силоизмерите;-.ных элементов 4 от линейных и угловых перемещений устройство снабжено шарикэподшипником 7, причем верхним кольц м шарикоподшипника является 4> поверхность нижней плиты 2. На обечайке нижнего кольца 8 шарикоподшипника 7 жестко и диаметрально противоположно закреплены дополнительные силоизмерительные элементы — балочки 9, опирающиеся на съемные упоры 10,установленные на выступах, имеющихся на нижней плите 2. На выступе плиты 2 установлена стрелка 11 угломера, шкала 12 которого закреплена на нижнем кольце

%5

8 шарикоподшипника 7. Устройство опирается на основание 13.

Устройство работает следующим

„бразом.

Режим.1 При снятых упорах 10 (фиг. 1) определяется распределение сил давления на опорных торцах пружины, координаты равнодействующей сил давления на них и угол поворота одного торца относительно другого.

Режим 2. С установленными упорами

10 определяются крутящие моменты на торцах пружины и крутильная жесткость пружины.

В первом режиме устройство работает, следующим образом.

На столе пресса (не показан) размещено описанное устройство. При включенном прессе сила P (фиг.1 и 3) от плунжера пресса передается на пружину 6, Под действием осевой силы

P рабочие витки пружины скручиваются моментом М„ (фиг,3), в результате чего ее торцевые витки получают угловые перемещения в направлении, противоположном навивке. При этом между опорными поверхностями торцев пружины и рабочими поверхностями силоизмерительных элементов возникают силы трения, под действием которых опорные поверхности плиты 2, опирающейся на шарикоподшипник 7, получают соответствующие угловые и линейные перемещения, а силоизмерительные элементы разгружаются от действия сил г (равнодействующая сил трения) и крутящих моментов М (фиг.3) .

Угол поворота (одного торца пружины относительно другого торца определяется по перемещению стрелки 11 по градуированнои шкале 12.

Для определения распределений сил давления на опорных торцах пружины используются силоизмерительные элементы 4. Силы Р íà i-м силоизме1 рительном элементе устройства регистрируются при помощи наклеенных на него тензорезисторов соответствующей тензометрической аппаратурой.

Для вычисления точки приложения осевого усилия иа торцах цилиндрической пружины 6 выбираются координатные оси Х, У (фиг.4) таким образом, что ось ординат проходит через центр силоизмерительного элемента Р 1, совпадающего с оттянутым концом пружины. Указанйая система координат применяется дпя обоих торцов пружины.

Осевое усилие P на торцах пружины определяется как сумма сил, регистрируемых силоизмерительными элементами на верхней и нижней плитах.

1619076 .Р i а Х i a е

XP ; б

ЕР1н YiII е"

)Н р.„ где е„, е — абсцисса и ордината эксцентриситета осево- 10

ro усилия на верхнем торце; е н, е н — абсцисса и ордината эксцентриситета осевого усилия на нижнем 15 торце;

P,, Р „ — сила, регистрируемая !

Ь 1Н

1 м силоизмерительным элементом соответственно на верхнем и нижнем торцах пружины;

Х, ; У;а — абсцисса и ордината

i-го силоизмерительного элемента на верхнем торце;

25 .Х „; Y,ц — абсцисса и ордината

1Н

i-ro силоизмерительного элемента на нижУстройство для испытания цилиндрических пружин сжатия, содержащее

30 основание, нижнюю и верхнюю параллельные плиты с направляющей втулкой, расположенной на одной иэ них,и силоизмерительные элементы с тензорезйс= торами, размещенные равномерно по окружности на опорных поверхностях обеих плит, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения осевого усилия и расширения функциональных возможностей за

40 счет обеспечения возможности измерения эксцентриситета осевого усилия и крутильной жесткости пружины, оно снабжено упорным шарикоподшипником, двумя дополнительными силоизмерительными элементами, съемными упорами и угломером, прчием верхним кольцом упорного шарикоподшипника служит нижняя плита, а нижнее кольцо шарикоподшипника опирается на основание, силоизмерительные элементы жестко соединены в диаметрально противоположных точках с нижним кольцом упорного шарикоподшипника и связаны с жесткими упорами, жестко соединенными с верхним eI o KQJIbUoM, c I

Проекции эксцентриситета осевого усилия находятся по формулам нем торце.

Эксцентриситет осевого усилия на нижнем торце пружины равен ен =

Во втором режйме устройство работает следующим образом.

В процессе нагружения пружины 6 осевой силой P ее торцы будут раскручиваться. При этом опорная плита 2, поворачиваясь на шарикоподшипнике 7 своими упорами 10, будет изгибать силоизмерительные балочки 9. Возникающие в этом случае силы регистрируются соответствующей тензометрической аппаратурой. Изгибающий силоизмерительную балочку момент равен по величине крутящему моменту, действующему на торце пржины

M к где F — сила, нагружающая силоизмерительную балочку;

L — плечо силы (расстояние от оси упора до центра базы тензорезисторов).

Крутильная жесткость пружины С1 определяется по формуле

М yð с „Ч, где M k — крутящий момент на торце пружины;

Ц1 — уг ол перемещения одного торца относительно другого при нагружении пружины осевой силой P.

Повышение точности измерения достигается за счет нечувствительности его силоизмерительных элементов к внецентренному сжатию и действию паразитных сил трения, возникающих на их опорных поверхностях при раскрутке опорных витков пружины при ее осевом сжатии, а измерение крутящих моментов на торцах пружины и угла поворота ее торцев друг относительно друга — за счет развязки силоизмерительных балочек от угловых перемещений, а также изготовлением силоизмерительных элементов в виде цилиндров со сферическими опорными поверхностями, что исключает их внецентренное сжатие. От сил трения силоизмерительные элементы защищены шарикоподнипником, установленным на внешней стороне плиты 2.

Формула изобретения

161 9076

1б19076

Составитель В.Годзиковский

Редактор В.Данко Техред Л.Сердюкова Корректор N.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 38 Тираж Подписное

Государственного комитета по изобретениям и открытиям при rKHT CCCp

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101