Машина для испытания пружин

Машина для испытания пружин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СССР

М 58812

Класс 42 К 24,а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегнсiлрировано в Бюро изоорепиений Госплана при СНК CCCP г — 1

1, ...,,: 1

I ° .

-«а I;is I и1. ° = 1 и

Е. М. Шмерлинг. т; :-! т .-. :. .

FI-:ЗГ.,31 =Л,, э

Машина для испытания пружин,Заявлено 23 апреля 1939 года в НКОМ за Лт. 23471, с присоединенпегн заявки от того же увела за Л 23470.

Опубликовано 31 января 1941 года.

Для широко применяемых B технике пружин до сих пор не разработан метод контроля и испытания, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к пружинам.

Применяемые для испытания пружин прессы дают весьма приближенные и совершенно недсстаточные для характеристики пружины данные. Пружина, псставленная после испытания на свое место, во многих случаях снова переиспытывается со своим, узлом или машиной в целом, и только методом подбора удается найти подходящую для данных условий пружину, причем, несмотря на значительную затрату времени и энергии, точность характеристики ее не достигается.

Предлагаемая машина для испытания пружин дает возможность быстро и с необходимой точностью получать полные характеристики пружин, работающих как на растяжение, так и на сжатие.

Достигается это тем, что в ней применены гидравлические цилиндры, из кото рых один цилиндр действует на испытуемую пружину, а другой цилиндр с динамометричеокой пружиной управляет вращением предназначенного для записи линейных смещений барабана, согласно приложенным усилиям. Такое устройство предлагаемой машины позволяет получать одновреме нно запись на барабане не только линейных смещений испытуемой пружины, но и усилий, на нее действу;ощих.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой машины; на фиг. 2 — записанная машиной диаграмма деформации пружины; на фиг. 3 — вид увеличителя масштаба деформации пружины; на фиг. 4 — форма выполнения предлагаемой машины в визе аппарата для автоматической записи характеристик неравномерности и нечувствительности узлов машины, Сжатый воздух через воздухопровод

1 подается в бак 2, заполненный маслом, которое, под да|влением сжатого воздуха, через маслопроводы 3 и 4 подается под поршень 5 цилиндра 24 и вызывает поступательное движение его вверх.

Поршень 5 в своей верхней части соединен с тарелкой 6, на которую накладывается испытуемая на сжатие пружина. Сжатие происходит между опорной плоскостью тарелки 6 и упорной плоскостью салазки 7, между которыми помещена пружина.

К нижней части поршня 5 привертывается стержень 8 с крючком 9.

К основа>ни>ю машины прикреплен крючок 10. За эти крючки зацепляется пружина, испытываемая на растяжение (на l чертеже не показанная).

Перемещение поршня 5 передается стержням 11 и 12, на которых укреплен фиксатор (кара|ндаш) 13, отмечающий перемещение поршня на бумаге, навернутой на барабан 14. Это перемещение при снятии характеристики соответствует величине сжатия или растяжения испытуемой пружины.

Одновременно с подачей масла па поршень 5 по дается масло под тем же давлением через маслопровод 15 в пульсатор 16.

Между последним и упорными шайбами (сферическими) 17 и 18, прилегающими к крышке 19 цили>ндра 20, находится тарированна я (динамометрическая), пружина 21, благодаря которой перемещение пульсатора 16 поставлено в строгую зависимость от испытываемой им силы давлен ия масла.

Поступательное движение пульсатора

16 и соединенной с ним зубчатой рейки 22 вызывает вращательное движение барабана 14, на котором закреплена шестерня 23, находящаяся в сцеплении с рейкой 22.

Таким образом, угол по ворота барабана строго зависит от силы давления масла на пульсатор 16. Сила же дaвления, выраженная в килограммах, будучи разделена на. площадь, перпендикулярную к оси пульсатора и выраженную в квадратных сантиметрах, дает число атмосфер, которое, будучи умножено на а>налогичн ую площадь поршня 5, дает силу, действующую на него и выраженную также в килограммах.

Следовательно, определенному моменту, зависящему оТ да>вления масла на поршень 5 и пульсатор 16, соответствует вполне о пределенная точ ка соприкосновения фиксатора с барабаном, которая имеет две координаты: по оси абсцисс — величину действующей силы на поршень, масштаб которой для данной машины заранее известен, и по оси ординат — соответствующую этой силе величину сжатия или растяжения испытуемой пружины, Повышая давление от нуля до "аданного и обратно, мы получаем на барабане бесчисле>нное множество таких точек в виде линии. Полученная таким образом зависимость перемещения порш>ня от силы, действующей;на него, не есть еще целиком сила, дейст>вующая на самую пружину, При этом на до учесть следующие дополнительные факторы: 1) си . у веса поршня 5 с присоединенными к нему деталями, обозначаемую через Р; 2) силу трения между поршнем 5 и цилиндром 24, а также силу ч"рения, хотя и незначительную, в передвигаемых порш нем деталях (стержнях 11, 12 фиксатора и в шестернях, служащих для увеличения масштаба снимаемой характеристики— см. ниже), обозначаемую через F; 3) тяжесть противовеса 25, служащего для уничт>оже>ния мертвого хода межд у зубцами рейки 22 и шестерней 23, обозначаемую через Р, 4) силу трения между пульсатором 16 и цилиндром

20, обозначаемую через F, 5) силу т|рения в под пятниках барабанов 14 и

26 (последний указан пунктиром и служит для подачи бумажной ленты}, а также силу тре>ния между фиксатором и барабаном (хотя и незначительную), обозначаемую через R.

Вообразим, что силы Р, 1. и R равны нулю, т. е. чувствительность пульсатора идеальна и малейшее изменение давления вызы>вает пульсацию его.

Тогда, при повышении давления от пауля, пульсатор сразу начинает передавать свое движение барабану, в то время как поршень 5 непс>движен и начинает перемещаться вверх лишь после того, когда сила давления масла будет достаточна для преодоления сил

РиР.

Это явление о>тразится на бумаге, скрепленной с барабаном 14, в виде горизонтальной линий (ав) (фиг, 2), величина которой и будет суммой обеих сил. Длина (an) соответствует силе Р, а длина (ав) — силе 1 .

Изо бражен>ное направление оси абсцисс соответствует направлению вращения барабана, указанному на схеме.

Масштаб сил зависит от площадей пopIIIIHH 5 и пульсатора 16, от жесткости тарированной пружины 21, диаметров шестерни 23 и барабана 14.

Дав нужное сжатие или растяжение пружине, снижают давление, с целью перемещения поршня 5 вниз, но вследствие трения между ним и цилиндром

24 поршень 5 не сразу пойдет вниз, а лишь после некоторого снижения давления, достаточного для преодоления силы трения F. Это явление отразится в верхней части диаграммы также в виде горизонтальной линии (cd), величина которой будет ра вна удвоенной силе трения F, а именно; силе трения, преодолеваемой при движении поршня вверх, и такой же по величине, íî îáратной по направлению силе трения при движении его вниз.

Истияная же характеристика испытуемой пружины на жесткость будет выражаться линией (гпП, проходящей посредине линий (bc) и (сИ). Линию (гпп) и следует принимать практически за диаграмму усилия — деформации. На истинную характеристику (птп) накладывается сила трения F,. которая, воооще говоря, перемен на при разных натягах испытуемой пружины. Величину и значение ее увидим несколько ниже.

Для этого рассмотрим влияние на диаграмму отброшенных нами сил.

Сила P, как это видно из схемы, создает некоторый натяг пружины 21; потребуется некоторое давление для того, чтобы привести в движение пульсатор и связанную с ним систему.

Это явление отразится на диаграмме в виде сокращения линии (ав) на величину (е).

Что касается сил F и R, то они будут несколько препятствовать движению указанной системы, и данному давлению будет соответствовать несколько меньшее перемещение.

Это отразится на диаграмме в виде сокращения линии ((Ь) на величину (Ьз) и снятая характеристика пойдет уже по линии (ps). После снятия последней и понижения давления указанные силы опять-таки будут препятствовать движению и потребуют некоторого понижения силы давления для преодоления их; лишь после этого система пульсатора при дет в движение. Это отразится на диаграмме в виде сокращения линии (рс!) на величину (gd), равную ве личине (ср) и характеристика при обратном ходе пойдет уже по линии (дк).

Hag,о отметить, что при тщательно подобранной тарированной пружине 21 и высокой степени обработки трущихся частей системы пульсатора, силы (ср) или (ad) будут практически постоянными и незначительными по величине, которую можно вполне точно определить.

Для определения силы F необходимо к полученной на диаграмме силе (pm) или (mg), переменной для разных пружин, прибавить величину (Rd) или (ср).

Полученная таким образом величина (cm) или (п1с1) есть величина силы Г, хара|ктеризующей данную пружину с точки зрения правильности ее изготовления, работы ее витков и величины боковых усилий, даваемых ею при работе.

В таких дополнительных характеристиках есть довольно частая потребность, не говоря уже о том, что это дает возмож ность исключить посторонние силы со снимаемой основной характеристики испытуемой пружины.

В возможности получения таких дополнительных характеристик и усматривается дополнительное преимущество данной машины, в которой перемещение фиксатора и вращение барабана независимы друг от друга, но в то же время связанны и величиной и направлением, как только изменение давления на поршень и пульсатор получает определенное направление, и преодолеваются силы трения систем, связанных с последними, т. е. с поршнем 5 и пульсатором 16.

Центровка испытуемых пружин производится следующим образом. На поршень 5 надевается диск 27, имеющий с наружной стороны диаметральный паз, IIO которому ходят ползуны

28 с внутренней левой и правой резьбой.

B центре диска имеется стойка 29, через которую проходит горизонтальный винт 30, вворачиваемый в ползуны 28.

Винт 30 закреплен в стойке 29 таким образом, что имеет возможность только вращаться, не имея возможности перемещаться в осевом направлении. Ползуны при этом сближаются или раздвигаются. Они в своей верхней части имеют по две пластины 31, которые расположены симметрично под определенным углом, обжимая испытуемую пружину и перемещая ее к центру.

Для нескольких пружин наименьших диаметров в тарелке 6 сделаны соответствующие выточки, которые це|нтрируют испытуемую пружину по наружному или внутреннему диаметру ее.

В виду большого диапазона длин испытуемых пружин верхняя упорная плоскость их перемещается салазкой

7, которая передвигается в вертикальном направлении по выступу станины

32, имеющему форму ласточкина хвоста, Передвижение салазки осуществляется при помощи вращения винта 33, который на нижнем конце скреплен с конической шестерней 34, вращаемой конической шестерней 35.

Винт 33 проходит через гайку 36, скрепленную с салазкой 7. Для испытания пружины нет надобности подводить салазку вплотную к последней, а при определенном положении салазки можно испытать пружины с некоторым диапазоном длин.

Для жесткого крепления салазки со станиной в салазки ввинчивается упорный болт 37. Передвижением салазки

7 можно также создать предварительный натяг испытуемой пружины (при- способле ние для соответствующего изменения предварительного натяга тарированной пружины пульсатора на схеме не показано), что важно, когда, желательно испытать определенньш участок пружины увеличителем для большей наглядности характеристики.

На фиг. 3 показан увеличитель масштаба деформации пружины в пять раз.

Работа увеличителя происходит следующим образом. Стержень 38 (фиг. 3), перемещаясь вместе с прикрепленной к и ему рейкой 39, передает движение шестерни 40, на общей оси с которой закреплена шестерня 41 диаметром в 2,5 раза больше. Последняя находится в сцеплении с шестерней 42; на общей оси с ней закреплена шестерня

43, диаметром в два раза больше и сцепляемая с рейкой 44, закрепленной на стержне 12 (фиг. 2 ц 3).

Таким образом, фиксатор, скргпленный со стержнем 12, получает перемещение, в пять раз большее, чем стержень 38.

Все шестерни увеличителя масштаба длин вставлены в проушину серьги 45, которая вместе со стержнями 12 и 38 закреплена в обойме 46, Последняя поворачивается вокруг пальцев 47 и

48. Эта же обойма служит направляющей для стержней 12 и 38.

Поворотом обоймы имеется возможность включить в работу фиксатор 13, соединив стержень 11 непосредственно со стержнем 12 или со стержнем 38.

В первом случае получим масштаб деформации испытуемой пружины 1: 1, во втором 5: 1.

Для крепления обоймы 46 в определе нном положении через нее проходит стопорная шпилька 49. входящая в одно из гнезд неподвижной рамы 50.

Для вывода шпильки из да нного гнезда достаточно нажать конец рычага 51.

Упомянутый выше противовес 25 подвешен на нитке 52, которая ходит по ролику 53 и наматывается на блок

54, скрепленный с барабаном 14.

Вертикальная шкала 55 закреплена в обойме 46. Кольцевая шкала 56 врщается с барабаном (неподвижная стрглка к этой шкале на схеме не показана). Вертикальная и кольцевая шкалы служат для снятия диаграмм усилий и деформаций по отдельным точкам без непосредственного нанесения таковых на бумагу, навернутую на барабан 14.

На вертикальной шкале производятся отсчеты деформации, на кольцево i — отсчеты усилий.

Выше были указаны те маслопроводы, по которым подается масло к поршню 5 и к пульсатору 16. По этим же маслопроводам 3, 4 и 15 происходит не только подача масла, но и слив при обратном ходе поршня и пульсатора.

Для этого достаточно перекрыть доступ сжатого воздуха в бак и соединить его с атмосферой.

В случае надобности установки какого-либо предельного давления масла, а также для лучшей регулировки скорости хода поршня и пульсатора, установлены дроссели 57 и 58, 0

41

27 .

Отв. редактор П. В. Никитин

Тпп. «Сов. печ.». М 36332. Зак. ¹ 1426 — 575

Цена 35 коп.

Госпланнздат

E авторскому свидетельству № 58812