一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置

摘要

本发明公开了一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，包括底座、立柱、主振板和上座；其中：立柱为4个圆柱体，下端与底座螺纹连接，上端与上座连接，中部与主振板滑动配合；主振板两边设有连接轴，油缸通过连接轴带动主振板在立柱上滑动；在主振板中部导向轴，油缸通过连接轴带动导向轴运动；底座的中间有一通孔，沿通孔四周，均匀分布有导轨，导轨上安装有定位固定滑块，用于固定被试验弹簧；底座上还连接有一个轴，在轴上装有上滑板、下滑板、上触头和下触头，以改变主振板的运动行程。由于对弹簧采用了导向，使弹簧在试验中垂直度较好，弹簧在试验中稳定，数据可靠；由于导向的作用，试验整个过程中安全性好。

权利要求

1.一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，其特征在于，包括底座(1)、立柱(2)、主振板(3)、上座(4)；其中：所述的立柱(2)为4个，立柱(2)下端与底座(1)螺纹连接，上端与上座(4)连接，中部与主振板(3)滑动配合；

所述主振板(3)为长方体，该长方体的两边设有连接轴(25)，所述连接轴(25)与上座(4)上方的油缸(5-1，5-2)的活塞杆相连接，油缸(5-1，5-2)通过连接轴(25)带动主振板(3)在立柱(2)上滑动；

在主振板(3)中部有孔，在孔内安装有导向轴(7)，该导向轴(7)下端与被试弹簧相配合，上端与连接轴(6)连接；导向轴(7)四周装有外罩(26)；外罩(26)上连接有油缸(5-3)，油缸(5-3)通过连接轴(6)带动导向轴(7)运动；

所述的底座(1)的中间有一通孔，该通孔的直径允许导向轴(7)通过；沿通孔四周，均匀分布有6个导轨(24)，每个导轨(24)上安装有定位固定滑块(22)，用于固定被试验弹簧；底座(1)上还连接有一个轴(8)，在轴(8)上装有上滑板(10)和下滑板(12)，上滑板(10)和下滑板(12)上分别安装有上触头(9)和下触头(14)；上、下滑板(10，12)用于调整位置，以改变主振板(3)的运动行程。

2.如权利要求1所述的大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，其特征在于，所述的立柱(2)为4个为长圆柱体。

3.如权利要求1所述的大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，其特征在于，所述的导向轴(7)为圆柱体，上端的台阶圆上有一环形槽。

说明书

一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置

技术领域

[0001] 本发明属于液压制造和机械制造技术领域，涉及电子自动控制的一种液压和机械连动的装置，尤其涉及一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置。

背景技术

[0002] 对于大型高压弹簧的强度和疲劳试验是热点和难点，目前，市场上只有中小型弹簧的强度试验设备和疲劳实验设备，而且强度试验和疲劳实验分开进行的。也就是说强度试验和疲劳实验是依赖两台试验设备。

[0003] 弹簧的强度试验：试验过程只是对弹簧两端施加作用力，此设备一般不对弹簧进行导向，弹簧稳定性不好，易偏斜，对于较长的弹簧，试验中有可能导致弹簧飞出，对人员的安全有一定的威胁。

[0004] 弹簧的疲劳试验：一种是采用偏心凸轮机械的方式使弹簧进行往复运动，另一种是采用电磁的形式使弹簧进行往复运动。这两种运动方式最大的缺点是：对弹簧施加力比较小，对高强度的大型弹簧无法进行试验，由于高强度弹簧生产要求，急需一种5吨～50吨力的试验弹簧强度和疲劳的设备。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种适用于5吨～50吨力的大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置。

[0006] 为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

[0007] 一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，其特征在于，包括底座、立柱、主振板和上座；其中：

[0008] 所述的立柱为4个，立柱的下端与底座螺纹连接，上端与上座连接，中部与主振板滑动配合；

[0009] 所述主振板为长方体，该长方体的两边设有连接轴，所述连接轴与上方的油缸相连接，油缸通过连接轴带动主振板在立柱上滑动；

[0010] 在主振板中部有孔，在孔内安装有导向轴，该导向轴下端与被试弹簧相配合，上端与连接轴连接；导向轴四周装有外罩；外罩上连接有油缸，油缸通过连接轴带动导向轴运动；

[0011] 所述的底座的中间有一通孔，该通孔的直径允许导向轴通过；沿通孔四周，均匀分布有6个导轨，每个导轨上安装有定位固定滑块，用于固定被试验弹簧；底座上还连接有一个轴，在轴上装有上滑板和下滑板，上滑板和下滑板上分别安装有上触头和下触头；上、下滑板可以调整位置，以改变主振板的运动行程。

[0012] 本发明的大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，是一种半自动化的装置，有一定高的效率；由于对弹簧采用了导向，使弹簧在试验中垂直度较好，弹簧在试验中稳定，数据可靠；由于导向的作用，试验整个过程中安全性好；采用了液压，噪音小。

附图说明

[0013] 图1是本发明的大型高压弹簧强度和疲劳试验装置主视图。

[0014] 图2是图1的A—A剖视图。

[0015] 图3是图1的B—B视图。

[0016] 图4是图1的C放大图。

[0017] 图5是装置的液压原理图。

[0018] 图6是装置的电器原理图。

[0019] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

[0020] 申请人的设计主要思路是：采用机械部件和液压系统相互协调动的方式，采用大流量高压三缸柱塞泵，通过溢流阀控制推动油缸的活塞进行直线运动或者往复运动，活塞与机械部件螺纹连接，将液压能转换成机械能，按一定的程序施加在被试验的弹簧上，达到一台设备完成对弹簧的强度试验和疲劳试验。

[0021] 参见附图1～6，本实施例给出一种大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，包括底座1、立柱2、主振板3、上座4；其中：

[0022] 所述的立柱2为4个圆柱体，圆柱体的下端与底座1螺纹连接，上端与上座4连接，中部与主振板3滑动配合；

[0023] 所述主振板3为长方体，该长方体的两边设有连接轴25，所述连接轴25与上座4上方的油缸5-1，5-2相连接，油缸5-1，5-2通过连接轴25带动主振板3在立柱2上滑动；

[0024] 在主振板3中部有孔，在孔内安装有导向轴7，该导向轴7下端与被试弹簧相配合，上端与连接轴6连接；导向轴7四周装有外罩26；外罩26上连接有油缸5-3，油缸5-3通过连接轴6带动导向轴7运动(运动过程中，外罩26和油缸5-3一起可以自由通过上座4中心预留的孔)。

[0025] 底座1的中间有一通孔，该通孔的直径允许导向轴7通过；沿通孔四周，均匀分布有6个导轨24，每个导轨24上安装有定位固定滑块22，用于固定被试验弹簧；

[0026] 底座1一侧上还连接有一个轴8，在轴8上装有上滑板10和下滑板12，上滑板10和下滑板12上分别安装有上触头9和下触头14；上、下滑板10，12可以调整位置，以改变主振板3的运动行程。

[0027] 本实施例中，选择大流量高压三缸径向柱塞泵一台，p＝31mp，L＝25ml/r，n＝1500r/min；每个油缸最大付出力25吨，试验中最大付出力可达50吨；其主要包括有溢流阀，电磁换向阀2个，油缸3个(5-1、5-2和5-3)，用 高压油管按一定的顺序连接。

[0028] 电气控制电路的电子元件包括：上、下触头9，14，脉冲计数器，数控自动控制器，手动开关控制台、电磁换向阀等。上、下触头9，14与脉冲计数器相连接，脉冲计数器分别连接数控自动控制器和手动开关控制台，两个电磁换向阀分别与数控自动控制器和手动开关控制台连接，数控自动控制器和手动开关控制台均由电源供电(图6)。

[0029] 具体实施的过程是：

[0030] 底座1是1400×1200×400的长方体，材料铸钢，也可采用灰铸铁，为了减轻重量，在与地面接触部适当开出沟槽；底座1上方均匀分布有4个立柱2，底座1和立柱2采用螺纹连接，立柱2之间的间距为1000mm×800mm；底座1的中间有一孔(附图3)，该孔的直径允许导向轴7通过；沿孔四周，均匀分布有6个导轨24，每个导轨24由2个螺钉23固定，导轨24上安装有定位固定滑块22，用于固定被试验弹簧。

[0031] 在底座1的右边，还设置有一轴8，该轴8与底座1螺纹连接；用于安装带有触头的上下滑板10，12。

[0032] 上座4是1400mm×1200mm×100mm的长方体，上座4下方与4个立柱2上的螺纹通过螺帽15和垫片16相连接；

[0033] 底座1、立柱2和上座4固定成一体(附图2)，中间空间高度为1000mm。

[0034] 4个立柱2的直径为ф100mm的长圆柱体，要求装配垂直度0.1；相互平行度0.1。

[0035] 主振板3是1200mm×1200mm×100mm的长方体，被装在上座4和底座1之间，四角处各有一通孔与4个立柱2滑动配合，通孔和立柱2间隙不大于0.1mm；主振板3中部有一通孔，用于安装导向轴7，在通孔的位置装有外罩26，外罩26用4个螺钉固定；在主振板3中部沿导向轴7和外罩26横向中心线两侧，各固定有一连接轴25，用于和上座4相连接，连接方式为：

[0036] 1、在主振板3上沿导向轴7和外罩26横向中心线，避开外罩26外沿的合适位置开设螺纹孔；

[0037] 2、用螺钉19和档板20连接在连接轴25的头部；

[0038] 3、将带有档板20的连接轴25拧入主振板3上的螺纹孔中，螺纹孔另一端用螺纹堵头21堵死。

[0039] 两个油缸5-1，5-2以法兰盘的形式与上座4连接，用12个螺钉17和垫片18固定，两个油缸5-1，5-2的活塞杆与连接轴25以螺纹的形式连接。

[0040] 油缸5-3同样以法兰盘的形式与主振板3上的外罩26连接，用螺钉和垫片固定，油缸5-3上的活塞杆与连接轴6以螺纹的形式连接，连接轴6的另一端与主振板3上的导向轴7连接，用螺钉固死。

[0041] 导向轴7为圆柱体，上端的台阶上有一环形槽。导向轴7可以根据被试验弹簧的直径大小进行更换。

[0042] 上触头9和下触头14分别安装在上滑板10和下滑板12上，上滑板10和下滑板12的位置根据试验弹簧的振幅进行调整。

[0043] 挡块11安装在主振板3右面中部，当挡块11与上、下触头9，14相接触时，使其通电。

[0044] 采用本发明的大型高压弹簧的强度和疲劳试验装置，对弹簧的强度试验由手动操作完成，对弹簧的疲劳试验主要由自动控制完成，施压的往复运动和往复的次数反馈到脉冲计数器，计数器处理后传递到数控自动控制器，控制器将传递的信息与人为输入的程序比较和处理，发出指令控制电磁换向阀的工作，达到目的。

[0045] 工作方法及步骤：

[0046] 一、弹簧的强度试验：

[0047] 1、打开电源，大流量高压三缸径向柱塞泵转动，移开上触头9，5分钟 后，在手动开关控制台操作(附图5)，使第一电磁换向阀工作，油缸5-1，5-2下端进油，活塞杆向上移动，通过连接轴25使主振板3向上移动，移动到适当部位使其停止；同样，使油缸5-3通油，油缸5-3的活塞杆带动连接轴6向上移动，移动到适当部位使其停止；

[0048] 2、选择合适的导向轴7，其与被测试弹簧内孔之间的间隙为1mm，将导向轴7安装在连接轴6上，用螺钉固紧；

[0049] 3、将被测试弹簧安装在底座1的中部，用定位固定滑块22定位，固紧；

[0050] 4、操作手动开关控制台，使油缸5-1，5-2上端进油，使主振板3向下移动，接触到被测试弹簧上端停止；

[0051] 5、操作手动开关控制台，使油缸5-3上端进油，活塞杆向下移动，通过连接轴6使导向轴7向下移动，移动到弹簧内孔合适部位停止；

[0052] 6、操作手动开关控制台，油缸5-1，5-2继续向下运动，当压力达到弹簧的强度值时停止(通过压力表的压力，可以换算出对弹簧的施加力)，测量弹簧的变形量；

[0053] 7、操作手动开关控制台，油缸5-1，5-2向上运动，运动到上部的合适部位停止；

[0054] 8、取出弹簧，操作手动开关控制台，油缸5-1，5-2向下运动，运动到最下位置，关闭油泵电源；

[0055] 9、试验结束。

[0056] 二、弹簧的疲劳试验：

[0057] 步骤1～5同弹簧的强度试验；

[0058] 6、调整上触头9位置，使其与挡板11接触，使上触头9处于通电位置，调整下触头14位置，其与上触头9的距离减去挡板11的厚度等于弹簧在试验中的振幅，调整好位置后用螺钉13固紧；在试验中可适当调整；

[0059] 7、将试验弹簧的频率和总振动次数输入脉冲计数器和数控自动控制器 中；

[0060] 8、启动数控自动控制器开关，主振板3在油缸5-1，5-2的作用下，在上下方向往复运动，压制弹簧在上下方向振动；

[0061] 工作原理是：开始时，上触头9处于通电位置，脉冲计数器工作，进行计数，并将信号传递给数控自动控制器，数控自动控制器发出指令，第一电磁换向阀进行换向，油缸5-1，5-2上端进油，下端出油，带动主振板3向下运动，挡块11随同运动；当与下触头14接触时，下触头14处于通电位置，脉冲计数器处理后将信号传递给数控自动控制器，数控自动控制器发出指令，第一电磁换向阀进行换向，油缸5-1，5-2下端进油，上端出油，带动主振板3向上运动，挡块11随同运动；当挡块11与上触头9接触时，上触头9处于通电位置，这样重新开始循环；

[0062] 9，当往复运动达到总振动次数时，脉冲计数器将信号传递给数控自动控制器，数控自动控制器发出指令，第一电磁换向阀换向到中立位置，断开油缸5-1，5-2的油路，主振板3停止运动；

[0063] 10、手动开关控制台操作，油缸5-1，5-2向上运动，运动到上部的合适部位停止；

[0064] 11、取出被测试弹簧，手动开关控制台操作，油缸5-1，5-2向下运动，运动到最下位置，关闭油泵电源；

[0065] 12、试验结束。

[0066] 试验实施例：

[0067] 实施例1：西电西凌公司产品，试验件3件。

[0068] 弹簧材质：60Si2CrVA

[0069] 压缩量：174mm；Hz＝6次/min

[0070] N＞10000次，无永久性变形。

[0071] 压强24小时后符合GB1239.4标准规定；达到要求，并经过实践考验。