拉伸和压缩弹簧特性的检测

拉伸和压缩弹簧特性的检测

图1 弹簧拉压载荷试验机

表4 弹簧拉压试验机规格性能

型号GT-3(TL-0003) GT-10(TL-00l

A) GT-100(TL-0l

B)

TL-0．5

最大负荷／N 0～30 0～100 0～1000 0～5000 精度(％) ±1±1±1±1

图2 附加干分表提高变形量检测精度示意图

载荷测量时，应注意调节试验机的“0”位，并要扣除弹簧自身的重量。对于细长而不易直立的弹簧，可附加心轴进行试验，此时应尽量避免或减少心轴和弹簧之间的摩擦力，使其不致影响载荷的测量精度。

无论是压缩或拉伸弹簧，在测量载荷时，均应使所加载荷处于弹簧轴心线或垂直于弹簧轴心线的方向上，使弹簧在变形时不发生扭曲现象。若是变形量较大，压缩弹簧端面与试验机支撑平台之间产生较大的相对位移时，可采用轻轻敲击的方法使弹簧放松，以减少摩擦。也可在压盘或支撑平板上装置止推轴承来消除大变形量时的扭曲现象。

下面以压缩弹簧为例扼要介绍用拉压载荷试验机检测载荷的方法。

1)载荷检测前的准备：用对应量程的三等标准测力计或同等以上精度的砝码对载荷试验机进行校正，确保试验机精度不低于1％；用量块校正载荷试验机的长度读数误差。

2)在正式检测前，先将弹簧压缩一次到试验载荷，当试验载荷比压并载荷大时，就以压并载荷作为试验载荷，但压并力最大不超过理论压并载荷的1．5倍。

3)弹簧压至指定高度载荷的检测：将与指定高度相同的量块放置在载荷试验机压盘中央；在量块上加载与图样名义值相近的载荷；锁紧定位螺丝或定位销；取出量块，放入待测弹簧，调整零位，去除弹簧自重；将弹簧压至指定的高度，并读出相应的载荷；按照标定的载荷试验机误差，对读数进行修正。

4)弹簧压缩规定变形量时载荷的测试：将待测弹簧放在载荷试验机压盘中央，调整零位，去除弹簧自重；将上压盘压至与弹簧刚接触的位置，载荷试验机显示值F0≈0．05F；记录载荷试验的初读数地F0和长度示值的读数；继续加载，使长度显示的读数变化值已达到规定的变形量；记录负荷试验机的载荷读数9，则压缩规定变形量时弹簧载荷F1＝F－F0，按照标定的载荷试验机误差对读数进行修正。

图3 压力环检测载荷示意图

除了采用杠杆式的试验机外，亦可以采用其他方法进行载荷测试。图3是用压力环测量弹簧载荷的示意图。此种压力环精度较高，因此还可以用它来校验各种弹簧试验机。表5是压力环的主要规格性能。

图4 压力传感器测量特性曲线装置原理

图5 圆柱螺旋弹簧特性线

3．弹簧刚度的检测弹簧刚度的测量是在载荷测量的基础上进行的，测量弹簧刚度的办法是测出弹簧的特性线，然后进行分析。具有直线型特性线的弹簧刚度就是特性线的斜率，具有曲线型特性线的弹簧刚度是变值。但实际上即使是圆柱螺旋弹簧，其特性线亦不是理想的直线。这是由于弹簧的工作圈数有限、弹簧节距及其他几何参数的不均匀等原因使特性线起始及结尾部分有些弯曲，如图5所示。所以测量弹簧的刚度应避开弯曲的部分。一般方法是在整个弹簧变形量的20％～80％范围内，均匀地多测几点载荷，如F1 (H1)，F2(H2)，F3(H3)，…Fn(Hn)，共n点，再求出平均刚度

a．压缩弹簧刚度的检测压缩弹簧刚度的具体检测方法有如下两种程序。

1)未规定变形范围时，弹簧刚度的检测：通过计算确定弹簧全变形30％和70％相对应的高度H1和H2；按上节方法分别测出H1和H2所对应的载荷F1和F2；计算弹簧刚度。

2)规定从自由高度开始测试弹簧的刚度：将弹簧放置在压盘中央位置，调正载荷试验机零位，去除弹簧或其他附件的自重；图样规定允许施加预载荷时，按图样之规定，图样未作规定的，施加预载荷10N，以保证弹簧端圈与压盘之间贴合良好。但最大值不超过理论刚度的20％；记录预载荷F0和长度标尺的读数；向下压缩lmm，并记录载荷试验机的读数F；

弹簧刚度

图6 有初拉力的拉伸弹簧的特性线

b．拉伸弹簧刚度和初拉力的检测拉伸弹簧刚度的检测方法同压缩弹簧的检测方法。具有初拉力的拉伸弹簧在检测刚度的同时需检测其初拉力。初拉力F0和初变形量人的求法是作出弹簧的特性线，将它延长与F轴的交点即为F0，与轴的交点即为，如图6所示。若是不能作出全部特性线，而是在全变形量的20％～80％内测量若干点载荷，用类似于上述一般弹簧的方法，则可得到具有初拉力拉伸弹簧的平均刚度和初拉力为

图7 具有初拉力拉伸弹簧单圈的初变形量

若将具有初拉力的弹簧截成单圈，则可以看出每一个弹簧圈在自由状态时都有一个初变形量Δ(图7)，称为单圈初变形量。Δ值一般较小，为测得其精确值，可利用工具显微镜。此时，拉伸弹簧的初变形量应为单圈初变形量Δ的总和

由于材料及加工的不均匀性，不同圈的Δ值稍有差异。