Устройство для испытания цилиндрических пружин сжатия

нталь ия дав торце ской(56) Бобин Н.М. и др. Средстроля винтовых пружий сжатиМашиностроение, 1983, с.12Известия ВУЗов. Эксперимное исследование распределе ления по опорнои поверхнос го витка винтовой цилиндри пружины сжатия. М.: Машинос1968, Р 1. ТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦИЛИНУЖИН СЖАТИЯтение относится к измехнике и предназначено дл 1 илиндрич еских пружин. Цения является повышение ерения и обеспечение воз можности измерения эксцентриситетаосевой силы и крутильной жесткостипружины. С этой цельв в устройствовведен упорный шарикоподшипник 7,обеспечивающий возможность измерениямомента дополнительными силоизмерителями 9, и угломер со стрелкой 11 ишкалой. Осевое усилие определяетсячерез силоизмерительные элементы9, 4, что позволяет определить эксцентриситет по неравномерности ихнагружения. 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании цилиндрическихпружин, например буксовых пружинлокомотивов,1 ель изобретения - повышение точности измерения осевого усилия и расширение функциональных возможностейза счет обеспечения возможности измерения эксцентриситета осевого усилия и крутильной жесткости пружины.На фиг.1 изображено предложенноеустройство, общий вид; на фиг,2 -то же, вид сверху; на фиг,З - схемасиловых факторов нагружающих пружин;на фиг.4 - система координат длянахождения точки приложения осевогоусилия.Устройство состоит из верхней 1и нижней 2 параллельных плит, выполненных со сквозньн радиальным отверстием, направляющей 3 в виде втулки,запрессованной в отверстие нижнейплиты 2. На внутренней поверхностиплит 1 и 2 с шагом 15 ф равномернопо окружности выполнены отверстия,в которых закреплены силоизмерительньге элементы 4, имеющие форму цилиндров, силоприемные поверхности которых выполнены сферическими. Каждыйиз силоизмерительных элементов 4снабжен четырьмя тензорезисторами 5,соединенными по глостовой схеме. Испытуемая пружина 6 опирается на сферические рабочие поверхности силоизме 35рительных элементов 4, причем соосность поверхностей пружины 6 и силоизмерительных элементов 4 обеспечивается направляющей 3.Для развязки силоизмерите;-.ныхэлементов 4 от линейных и угловыхперемещений устройство снабжено шарикэподшипником 7, причем верхнимк ольцОМ шарик оподшипника яВля ется 4поверхность нижней плиты 2. На обечайке нижнего кольца 8 шарикоподшипника 7 жестко и диаметрально противоположно закреплены дополнительные силоизмерительные элементы - балочки 9,опирающиеся на съемные упоры 1 Э,установленные на выступах, имеющихся на нижнейплите 2, На выступе плиты 2 установлена стрелка 11 угломера, шкала 12которого закреплена на нижнем кольце8 шарикоподшипника 7, Устройствоопирается на основание 13.Устройство работает следующимбразом. 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 Р (фиг,1 и 3) от плунжера пресса передается на пружину 6, Под действием осевой силы Р рабочие витки пружины скручиваются моментом М (фиг,З), 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.З).Угол поворотаодного 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 на -м силоизмерительном 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 для обоих торцов пружины.Осевое усилие Р на торцах пружины определяется как сумма сил, регистрируемых силоизмерительными элементами на верхней и нижней плитах.ЕР 1 н 11 не"Н Р. ф где е , е - абсцисса и ординатаэксцентриситета осевого усилия на верхнемторце;ен; ен - абсцисса и ординатаэксцентриситета осевого усилия на нижнем 15торце;РР- сила, регистрируемаяф 1 Н1-м силоизмерительнымэлементом соответственно на верхнем инижнем торцах пружины;Х,е, У;е - абсцисса и ордината1-го силоизмерительного элемента на верхнем торце;25Х ; У, - абсцисса и ордината1 Н ф-го силоизмерительного элемента на нижУстройство для испытания цилиндрических пружин сжатия, содержащее 30 основание, нижнюю и верхнююпараллельные плиты с направляющей втулкой,расположенной на одной иэ них,и силоизмерительные элементы с тензорезйс="торами, размещенные равномерно поокружности на опорных поверхностяхобеих плит, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения осевого усилия и расширения функциональных возможностей за щ счет обеспечения возможности измерения эксцентриситета осевого усилияи крутильной жесткости пружины, оноснабжено упорным шарикоподшипником,двумя дополнительными силоизмерительными элементами, съемными упорамии угломером, прчием верхним кольцомупорного шарикоподшипника служитнижняя плита, а нижнее кольцо шарикоподшипника опирается на основание,силоизмерительные элементы жесткосоединены в диаметрально противоположных точках с нижним кольцом упорного шарикоподшипника и связаны сжесткими упорами, жестко соединенными с верхним его коцм, с которымтакже связан угломер, а силоизмерительные элементы выполнены в видецилиндров со сферическими силоприемными поверхнОстями. Проекции эксцентриситета осевогоусилия находятся по формулам нем торце,Эксцентриситет осевого усилия на нижнем торце пружины равенВо втором режйме устройство работает следующим образом.В процессе нагружения пружины 6 осевой силой Р 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 пржиныМ= ГЬ, где Р - сила, нагружающая силоизмерительную балочку; 1, - плечо силы (расстояние от оси упора до центра базытензорезисторов).Крутильная жесткость пружины С 1 определяется по формулеМ 1Ц/ 1 у Э ,где М 1, - крутящий момент на торцепружины;- угол перемещения одноготорца относительно другого при нагружении пружины осевой силой Р.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 изобретения1 б 19076Составитель В,ГодзиковскийРедактор В.Данко Техред Л,Сердюкова Корректор М.Максимишинец Заказ 38 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101