стенд для определения геометрических параметров винтовых пружин сжатия

Формула изобретения

Стенд для определения геометрических параметров винтовых пружин сжатия, выполненных из проволоки, содержащий датчики для измерения диаметра, стрелы прогиба и шага витков пружины, микропроцессорную систему управления, отличающийся тем, что стенд содержит жестко прикрепленную к горизонтальной поверхности станину, на которой неподвижно закреплена направляющая, снабженная по всей длине зубьями, вдоль направляющей перемещается каретка, на одном торце которой установлена длинная стойка с горизонтальной опорой в верхней части, на другом торце каретки - короткая стойка, на которой помещен датчик для измерения шага витков винтовой пружины сжатия, на валу последнего закреплена шестерня, введенная в зацепление с зубьями направляющей, а на горизонтальной опоре длинной стойки каретки вертикально установлен стержень, нижним концом воздействующий на датчик для измерения диаметра и стрелы прогиба испытуемой винтовой пружины сжатия, прикрепленный к длинной стойке каретки, а верхним концом стержень жестко соединен с вилкой, между горизонтальной опорой и вилкой помещена пружина, внутри вилки установлена ось с размещенным на ней роликом, на ободе последнего выполнен ручей, в который входит проволока первого витка винтовой пружины сжатия, продольная ось которой параллельна направляющей, при этом винтовая пружина сжатия помещена между двумя дисками, один из которых жестко установлен на валу мотор-редуктора, а другой смонтирован с возможностью вращения относительно винта, проходящего через неподвижно прикрепленную к верхнему краю станины гайку, а также с возможностью продольного перемещения вместе с винтом, датчики для измерения диаметра, стрелы прогиба и шага витков пружины связаны с микропроцессорной системой управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам с механическими средствами измерения, применяется для определения диаметров, деформации твердых тел, углов, соосности и других параметров и может быть использовано в стендах для испытаний крупных пружин, применяемых в качестве амортизаторов транспортных машин.

Известна испытательная машина МИПРЛ-200К (ООО НИКЦИМ Точмашприбор, http://www.niktsim.m/product/miprl-200k.html), предназначенная для обжатия пружин на заданное количество циклов, определения прогиба пружины в автоматическом режиме. Недостатком указанной машины является определение ограниченного числа параметров пружины.

В настоящее время на железной дороге для контроля пружин рессорного подвешивания вагонов применяется стенд «ЛАЗЕР-М» (Венедиктов А. 3., Демкин В. Н., Доков Д. С. Влияние нестабильности мощности излучения лазера на точность в теневом методе измерений с ПЗС-линейкой // Лазеры. Измерения. Информация // Тезисы докладов конференции. Санкт-Петербург, 2002. С.84. http://www.css?rnd=CKN29IL3701MCBRD1F0BIHW5-rzd.ru/zdm/02-2004/04001-3.htm) - прототип. С помощью стенда «ЛАЗЕР-М» определяют внутренний и внешний диаметры пружины, шаг по всем рабочим виткам пружины, величину прогиба пружины. Недостатком стенда «ЛАЗЕР-М» является сложность конструкции, высокая стоимость стенда.

Задача предлагаемого изобретения - упрощение конструкции и снижение стоимости оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что датчики для замеров параметров пружины сжатия установлены на одной каретке и механически связаны друг с другом и другими частями устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что стенд содержит жестко прикрепленную к горизонтальной поверхности станину, на которой неподвижно закреплена направляющая, снабженная по всей длине зубьями, вдоль направляющей перемещается каретка, на одном торце которой установлена длинная стойка с горизонтальной опорой в верхней части, на другом торце каретки - короткая стойка, на которой помещен датчик для измерения шага витков винтовой пружины сжатия, на валу последнего закреплена шестерня, введенная в зацепление с зубьями направляющей, а на горизонтальной опоре длинной стойки каретки вертикально установлен стержень, нижним концом воздействующий на датчик для измерения диаметра и стрелы прогиба испытуемой винтовой пружины сжатия, прикрепленный к длинной стойке каретки, а верхним концом стержень жестко соединен с вилкой, между горизонтальной опорой и вилкой помещена пружина, внутри вилки установлена ось с размещенным на ней роликом, на ободе последнего выполнен ручей, в который входит проволока первого витка винтовой пружины сжатия, продольная ось которой параллельна направляющей, при этом винтовая пружина сжатия помещена между двумя дисками, один из которых жестко установлен на валу мотор-редуктора, а другой смонтирован с возможностью вращения относительно винта, проходящего через неподвижно прикрепленную к верхнему краю станины гайку, а также с возможностью продольного перемещения вместе с винтом, датчики для измерения диаметра, стрелы прогиба и шага витков пружины связаны с микропроцессорной системой управления.

На фиг.1 представлена общая схема стенда, на фиг.2 - узел Б, на фиг.3 - разрез по А-А.

Схема стенда (фиг.1) включает станину 1 с жестко прикрепленной к ней направляющей 2, на которой с возможностью продольного перемещения смонтирована каретка 3. Направляющая на одной из своих сторон по всей длине снабжена зубьями, в зацеплении с которыми введена шестерня 4, закрепленная на валу установленного на каретке 3 датчика для измерения шага витков 5 (фиг.3) винтовой пружины сжатия 12.

На каретке 3 установлена горизонтальная опора 6 (фиг.2), в которой вертикально размещен стержень 7, одним концом соединенный с вилкой 8 ролика 9, а другим - воздействующий на датчик для измерения диаметра и стрелы прогиба 10 винтовой пружины сжатия 12, между горизонтальной опорой и вилкой размещена пружина 11. На ободе ролика выполнен ручей, в который входит проволока первого витка винтовой пружины сжатия 12, помещенной между дисками 13 и 14 соосно винту 15 и выходному валу мотор-редуктора 16. Диск 13 жестко установлен на валу мотор-редуктора 16, а диск 14 - на конце винта 15, пропущенного через неподвижную гайку 17, датчики 5, 10 соединены с микропроцессорной системой управления 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В начальный момент мотор-редуктор 16 выключен и заторможен. Начинается вращение винта 15, приводящее к поступательному перемещению диска 14 к диску 13.

Пружина 12 сжимается, ее проволока, воздействуя на боковую стенку ручья обода ролика 9, передвигает каретку 3 по направляющей 2 направо. В момент, когда диск 14 достигнет положения, соответствующего расчетному нагружению винтовой пружины сжатия 12, винт 15 останавливается. По датчику 10 производится определение внешнего радиуса винтовой пружины сжатия 12.

Включается мотор-редуктор 16 и начинается вращение диска 13, винтовой пружины сжатия 12 и диска 14 относительно общей продольной оси, при этом винт 15 неподвижен. Проволока винтовой пружины сжатия 12, воздействуя на боковую стенку ручья ролика 9, перемещает каретку 3 по направляющей 2. Направление перемещения зависит от направления навивки пружины и направления вращения выходного вала мотор-редуктора 16. Так, если направление навивки правое, а вращение - по часовой стрелке (если смотреть со стороны мотор-редуктора 16), то каретка 3 будет перемещаться вправо (вектор v на фиг.1).

Одновременно с началом вращения вала мотор-редуктора 16 включается датчик для измерения диаметра и стрелы прогиба 10 винтовой пружины сжатия 12, отсчитывающий число оборотов шестерни 4, связанное с перемещением каретки 3 зависимостью (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н.Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.: ил.):

где =3,14

l - перемещение каретки, мм;

d - делительный диаметр шестерни, мм;

n - число оборотов шестерни.

Величина перемещения каретки 3 за один оборот винтовой пружины сжатия 12 равна шагу пружины.

Во время движения каретки 3 продолжается регистрация радиуса винтовой пружины сжатия 12 датчиком для измерения диаметра и стрелы прогиба 10. При отсутствии прогиба винтовой пружины сжатия 12 под нагрузкой, то есть в случае прямолинейности ее оси его показания не будут зависеть от положения каретки 3. В том случае, когда имеет место прогиб оси винтовой пружины сжатия 12, показания датчика для измерения диаметра и стрелы прогиба 10 приобретают характер колебаний относительно среднего значения, равного радиусу винтовой пружины сжатия 12, а амплитуда колебаний изменяется от значений, близких к нулю вблизи торцов пружины до максимального посредине ее длины. Именно максимальная амплитуда колебаний и равна наибольшему прогибу, то есть стреле прогиба оси винтовой пружины сжатия 12 под нагрузкой.

По достижении роликом 9 крайнего правого витка винтовой пружины сжатия 12 мотор-редуктор 16 выключается и начинается вращение винта 15 в сторону увеличения расстояния между дисками 13 и 14. Винтовая пружина сжатия 12 освобождается. Показания датчика для измерения шага витков 5 и датчика для измерения диаметра и стрелы прогиба 10 винтовой пружины сжатия 12 поступают на микропроцессорную систему управления 18.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройства упрощается использованием механических связей между узлами устройства и тем, что датчики для измерения диаметра, стрелы прогиба и шага витков пружины расположены на одной каретке и работают одновременно независимо друг от друга. В составе устройства не содержится дорогостоящих элементов, поэтому стоимость предлагаемого устройства ниже стоимости используемого в настоящее время оборудования.