一种弹簧垫圈弹性性能的测试装置的制作方法

1.本发明涉及弹簧垫圈弹性测试装置技术领域，尤其涉及一种弹簧垫圈弹性性能的测试装置。


背景技术：

2.根据国家标准规定，弹簧垫圈需要进行弹性性能测试，试验方法要求根据不同规格弹簧垫圈施加对应规格的载荷连续3次后，测其自由高度，要求试验后的自由高度不小于1.67倍的s公称。
3.传统的测试方法是利用电子万能试验机等大型设备，将弹簧垫圈放置于压盘中间，启动电子万能试验机，通过横梁位移对弹簧垫圈连续3次进行固定载荷加载和卸载，然后使用高度尺测量其自由高度。试验过程需要额外依托电子万能试验机等大型设备，对试验场地的空间及相关硬件配套要求较高且试验过程需要逐一对弹簧垫圈加载3次，操作繁琐，效率低下。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种弹簧垫圈弹性性能的测试装置，用以解决现有弹簧垫圈的弹性性能测试装置需要额外依托电子万能试验机等大型设备，对试验场地的空间及相关硬件配套要求高，以及试验过程操作繁琐，效率低下的问题。
5.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
6.本发明提供一种弹簧垫圈弹性性能的测试装置，包括固定基座、测压及压力显示组件、台阶螺柱、预紧力施加组件、预紧力传导组件；
7.台阶螺柱的下端固定于固定基座上，台阶螺柱由上至下依次贯穿预紧力施加组件、弹簧垫圈、预紧力传导组件和测压及压力显示组件；
8.预紧力施加组件用于对弹簧垫圈施加预紧力，预紧力传导组件用传导预紧力，测压及压力显示组件用于感受和显示弹簧垫圈在加载和卸载过程中的预紧力。
9.在一种可能的设计中，预紧力传导组件包括传导垫圈和施力套筒，传导垫圈设于弹簧垫圈的下方且位于施力套筒的上方。
10.在一种可能的设计中，预紧力施加组件包括预紧螺母；
11.预紧螺母、传导垫圈和施力套筒均设有中心孔，台阶螺柱依次贯穿预紧螺母、传导垫圈和施力套筒的中心孔。
12.在一种可能的设计中，测压及压力显示组件包括环形压力传感器和力值显示器；力值显示器通过导线与环形压力传感器连接。
13.在一种可能的设计中，固定基座顶部设有下凹的环形台阶，环形台阶与固定基座同圆心；环形压力传感器设于环形台阶上，环形压力传感器的外径与环形台阶的外径匹配。
14.在一种可能的设计中，环形压力传感器上端面设有凸出的环形平台，施力套筒的下端面设于凸出的环形平台上。
15.在一种可能的设计中，台阶螺柱包括一阶螺柱和固定段；一阶螺柱由上至下包括外螺纹段和光滑圆柱段；
16.外螺纹段用于与预紧螺母相互配合以对光滑圆柱段上的弹簧垫圈施加轴向预紧力；固定段嵌于传导垫圈和施力套筒上且其底端与固定基座中心孔固定连接。
17.在一种可能的设计中，固定基座中心处设有螺纹孔，台阶螺柱的固定段底端与固定基座螺纹连接。
18.在一种可能的设计中，装置还包括垫圈；预紧螺母与传导垫圈之间的弹簧垫圈的数量为多个，多个弹簧垫圈之间通过垫圈分隔开。
19.在一种可能的设计中，固定基座上设有多个通孔，利用螺栓穿过通孔将固定基座固定到实验台上。
20.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
21.(1)本发明通过设定预紧力加载组件向弹簧垫圈施加轴向预紧力，并通过预紧力传导组件将预紧力传导到测压及压力显示组件上，以进行弹簧垫圈固定载荷的连续三次加载和卸载；与现有的测试装置相比，本发明无需依托电子万能试验机等大型设备，同时，对设备的相关硬件配套要求不高。另外，预紧力施加组件和预紧力传导组件均套设于台阶螺柱上，结构简单且稳定可靠，并且占用空间小。
22.(2)本发明通过设置预紧螺母、传导垫圈和施力套筒，能够对弹簧垫圈施加轴向预紧力并将轴向预紧力传递至测压及压力显示组件上，能够准确的测试出弹簧垫圈的弹性性能。
23.(3)本发明通过在环形压力传感器顶面设置环形平台，能够感知加载和卸载过程中的轴向预紧力。
24.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
25.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
26.图1为本发明的弹簧垫圈弹性性能的测试装置的结构示意图；
27.图2为图1沿a-a方向的剖面图；
28.图3为固定基座的结构示意图；
29.图4为台阶螺柱的结构示意图。
30.附图标记：
31.1-固定基座；2-环形压力传感器；3-台阶螺柱；4-施力套筒；5-预紧螺母；6-传导垫圈；7-力值显示器；8-垫圈；9-弹簧垫圈；10-导线；11-一阶螺柱；12-二阶螺柱；13-三阶螺柱；14-固定段。
具体实施方式
32.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
33.本发明提供了一种弹簧垫圈9弹性性能的测试装置，该装置包括固定基座1、测压及压力显示组件、台阶螺柱3、预紧力施加组件、预紧力传导组件；台阶螺柱3的下端固定于固定基座1上，台阶螺柱3由上至下依次贯穿预紧力施加组件、弹簧垫圈9、预紧力传导组件和测压及压力显示组件；预紧力施加组件用于对弹簧垫圈9施加预紧力，预紧力传导组件用于向测压及压力显示组件传导预紧力，测压及压力显示组件用于感受和显示弹簧垫圈9在加载和卸载过程中的预紧力。
34.具体地，如图1和图2所示，本发明的固定基座1设于试验平台上，本发明的测压及压力显示组件设于固定基座1上，台阶螺柱沿竖直方向贯穿该测压及压力显示组件，在测压及压力显示组件上方设有预紧力传导组件，预紧力传导组件上方设有弹簧垫圈9，弹簧垫圈9通过其上方设置的预紧力施加组件向其施加轴向预紧力。
35.本发明通过设定预紧力加载组件向弹簧垫圈9施加轴向预紧力，并通过预紧力传导组件将预紧力传导到测压及压力显示组件上，以进行弹簧垫圈9固定载荷的连续三次加载和卸载；与现有的测试装置相比，本发明无需依托电子万能试验机等大型设备，同时，对设备的相关硬件配套要求不高。另外，预紧力施加组件和预紧力传导组件均套设于台阶螺柱3上，结构简单且稳定可靠，并且占用空间小；还需要说明的是，在测试弹簧垫圈9的弹性性能时，先接通测压及压力显示组件的电源，然后需要用扳手拧紧预紧力施加组件，同时观察测压及压力显示组件上的力值，当显示达到设定载荷后，停止拧紧预紧力施加组件，然后松开预紧力施加组件，卸载弹簧垫圈9使其达到自由状态后再次拧紧预紧力施加组件，使其预紧力达到设定载荷，再次停止拧紧预紧力施加组件，对弹簧垫圈9加载和卸载过程重复3次，可卸下预紧力施加组件，取出试验后的弹簧垫圈9，将其放置在试验平台上，用高度尺测量其自由高度，在根据弹性试验方法标准规定，大于等于1.67倍的s公称则合格，小于1.67倍的s公称则不合格，至此完成弹簧垫圈9的弹性性能测试试验。
36.为了对弹簧垫圈9施加预紧力以及将弹簧垫圈9受到的预紧力传导至测压及压力显示组件上，本发明的预紧力传导组件包括传导垫圈6和施力套筒4，传导垫圈6设于弹簧垫圈9的下方且位于施力套筒4的上方；预紧力施加组件包括预紧螺母5；预紧螺母5、传导垫圈6和施力套筒4均设有中心孔，台阶螺柱依次贯穿预紧螺母5、传导垫圈6和施力套筒4的中心孔。
37.具体地，如图2所示，本发明的预紧力施加组件包括预紧螺母5，预紧力传导组件包括传导垫圈6和施力套筒4；其中，预紧螺母5、弹簧垫圈9、传导垫圈6和施力套筒4通过中心孔依次套设在台阶螺柱上，通过扳手拧动预紧螺母5，使预紧螺母5对其下方的弹簧垫圈9施加轴向预紧力，弹簧垫圈9在受到轴向预紧力后会进行压缩并将预紧力传递到传导垫圈6上，传导垫圈6将预紧力传导至其下方的施力套筒4上，由于施力套筒4下端面与测压及压力显示组件接触，当测压及压力显示组件接触显示施加的预紧力达到设定载荷后，停止拧紧预紧螺母5，并拧开预紧螺母5，按此操作过程反复加载卸载重复3次。
38.需要说明的是，本发明的施力套筒4为中空回转体，施力套筒4内部的中心孔能够保证台阶螺柱3顺利从施力套筒4内穿过。
39.与现有技术相比，本发明通过设置预紧螺母5、传导垫圈6和施力套筒4，能够对弹簧垫圈9施加轴向预紧力并将轴向预紧力传递至测压及压力显示组件上，能够准确的测试处弹簧垫圈9的弹性性能。
40.还需要说明的是，由于预紧螺母5、弹簧垫圈9、传导垫圈6以及施力套筒4均贯穿在沿竖直方向设置的台阶螺柱上，因此，本发明的测试装置的结构比较紧凑，其对试验场地的空间要求比较低；另外，该测试装置的操作比较简单，相较于采用现有的电子万能试验机等大型设备，不仅占用的场地较大，而且操作繁琐，测试试验效率必然低。
41.为了准确测出弹簧垫圈9的弹性性能，本发明的测压及压力显示组件包括环形压力传感器2和力值显示器7；力值显示器7通过导线10与环形压力传感器2连接。
42.具体地，本发明的环形压力传感器2能够套设在台阶螺柱上，在环形压力传感器2的顶面上设有环状平台，环状平台的外径等于施力套筒4的外径。与现有技术相比，本发明利用力值显示器7与环形压力传感器2相连，能够实时显示施力套筒4传递的轴向预紧力，即弹簧垫圈9承受的预紧力，本发明的弹簧垫圈9的测压及压力显示组件的组成简单，操作方便。
43.需要注意的是，试验开始前需要先对环形压力传感器2的力值进行归零。
44.为了更加牢固的固定环形压力传感器2，本发明的固定基座1顶部设有下凹的环形台阶，环形台阶与固定基座1同圆心设置；环形压力传感器2设于环形台阶上，环形压力传感器2的外径与环形台阶的外径匹配。
45.具体地，如图3所示，固定基座1顶面上设有下凹的环形台阶，环形台阶的外径与环形压力传感器2的外径相互配合，从而使环形压力传感器2平稳的放置于固定基座1的顶面上，即环形压力传感器2底端部分内嵌于环形台阶中，从而增加其牢固性。
46.需要说明的是，环形压力传感器2的高度大于下凹的环形台阶的下凹深度，以避免施力套筒4与固定基座1接触到。
47.还需要说明的是，环形压力传感器2上端面设有凸出的环形平台，施力套筒4的下端面设于凸出的环形平台上。
48.具体地，如图1和图2所示，本发明的环形压力传感器2为圆环形，台阶螺柱3从圆环形的施力套筒4中间的中心孔穿过，环形压力传感器2上端面的凸出的环形平台与施力套筒4的下端面接触，且两者同圆心设置。
49.与现有技术相比，本发明通过在环形压力传感器2顶面设置环形平台，能够感知加载和卸载过程中的轴向预紧力。
50.为了实现台阶螺柱3与预紧螺母5的锁紧，本发明的台阶螺柱包括一阶螺柱11和固定段14，一阶螺柱11由上至下依次包括外螺纹段和光滑圆柱段，外螺纹段用于与预紧螺母5相互配合以对光滑圆柱段上的弹簧垫圈9施加轴向预紧力；固定段14嵌于传导垫圈6和施力套筒4上且其底端与固定基座中心孔固定连接。
51.具体地，如图4所示，本发明的台阶螺柱由上至下依次包括一阶螺柱11和固定段14；其中，一阶螺柱11的外螺纹段用于与预紧螺母5螺纹连接，弹簧垫圈9套设在光滑圆柱段上，固定段14嵌入在传导垫圈6和施力套筒4中。当需要对弹簧垫圈9施加预紧力时，通过扳手拧动预紧螺母5，使预紧螺母5与台阶螺柱3相互拧紧，此时，预紧螺母5对弹簧垫圈9、传导垫圈6、施力套筒4和环形压力传感器2施加轴向预紧力，直至力值显示器7达到设定载荷后，
反向拧动预紧螺母5，卸载施加在弹簧垫圈9上的预紧力载荷。
52.需要注意的是，本发明的固定基座中心处设有螺纹孔，台阶螺柱3的固定段14底端与固定基座螺纹连接。
53.为了保证弹簧垫圈9弹性性能试验的准确型，避免固定基座1的晃动影响实验数据，本发明的固定基座1上设有多个通孔，利用螺栓穿过通孔将固定基座固定到实验台上。
54.具体地，如图3所示，本发明的固定基座1上设有多个通孔，例如四个通孔，分别为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第一通孔至第四通孔沿固定基座1圆周方向均布在固定基座1的上端面上，且位于由固定基座1顶面上下凹的环形台阶而形成的相对向上凸出的环状台阶上；需要说明的是，上凸的环形台阶、下凹的环形台阶以及固定基座的中心孔均。
55.需要注意的是，为了提高测试装置对弹簧垫圈9弹性性能的测试效率，本发明的测试装置还包括垫圈8，垫圈8的数量等于弹簧垫圈9的数量；预紧螺母5与传导垫圈6之间的弹簧垫圈9的数量为多个，多个弹簧垫圈9之间以及弹簧垫圈9与预紧螺母5之间均通过垫圈8分隔开。
56.与现有技术相比，本发明通过垫圈8将规格相同的且相邻的弹簧垫圈9分隔开，保证弹簧垫圈9承受轴向预紧力时受力均匀。
57.为了进一步提高测试装置的适用性，本发明的台阶螺柱3整体为台阶宝塔结构，该台阶螺柱3还包括二阶螺柱12和三阶螺柱13，二阶螺柱12和三阶螺柱13依次设于一阶螺柱11和固定段14之间，且一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13的外径依次增加。
58.需要说明的是，二阶螺柱12和三阶螺柱13与一阶螺柱11的结构和高度均相同，即包括外螺纹段和光滑圆柱段，外螺纹段用于与预紧螺母5相互配合，以对下方套设在光滑圆柱段上的多个弹簧垫圈9施加轴向预紧力。
59.具体地，如图4所示，一阶螺柱11的外螺纹段设于其光滑圆柱段的上方，一阶螺柱11的光滑圆柱段与二阶螺柱12的外螺纹段相连，二阶螺柱12的光滑圆柱段与三阶螺柱13的外螺纹段相连，三阶螺柱13的光滑圆柱段与固定段14相连；需要说明的是，固定段14为开有m48外螺纹的螺柱，用于与固定基座1配合，保持台阶螺柱3牢固垂直固定。
60.还需要强调的是，一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13由于其外径不同，其分别对应不同尺寸规格的弹簧垫圈9，即在利用一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13分别测试弹簧垫圈9的弹性性能时，一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13需要匹配不同尺寸的施力套筒4、传导垫圈6和预紧螺母5以对不同规格的弹簧垫圈9进行预紧力的加载和卸载，即一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13不能同时对不同规格的弹簧垫圈9进行弹性性能测试，而是单次针对其中一个阶的螺柱并选择与其规格匹配的多个弹簧垫圈9进行弹性性能测试。
61.另外，在各个台阶螺柱3的光滑圆柱段上，能够同时放置多个由垫圈8隔开的且与对应的台阶螺柱尺寸匹配的弹簧垫圈9，从而实现一次对多个相同规格的弹簧垫圈9进行预紧力的加载和卸载。
62.还需要强调的是，本发明的测试装置包括一个系列共8根台阶螺柱3，编号t1-t8，t1的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为2mm、2.5mm、3mm、48mm；t2的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为4mm、5mm、6mm、48mm；t3
的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为8mm、10mm、12mm、48mm；t4的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为14mm、16mm、18mm、48mm；t5的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为20mm、22mm、24mm、48mm；t6的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为27mm、30mm、33mm、48mm；t7的一阶螺柱11、二阶螺柱12、三阶螺柱13和固定段14的外径分别为36mm、39mm、42mm、48mm；t8的一阶螺柱11和固定段14的外径分别为45mm、48mm，除固定段14的外径为48mm外，其他各阶螺柱的高度均相同，即一阶螺柱11、二阶螺柱12和三阶螺柱13的高度相同。
63.施力套筒4根据高度不同分为3个系列，编号s1-s3，分别为第一施力套筒4(s1)、第二施力套筒4(s2)和第三施力套筒4(s3)，第一施力套筒4至第三施力套筒4的高度逐次增加，第二施力套筒4的高度是第一施力套筒4高度的两倍，第三施力套筒4的高度是第一施力套筒4的高度的三倍。当测试不同尺寸规格的弹簧垫圈9时，第一台阶螺柱3与第三施力套筒4配合使用，第二台阶螺柱3与第二施力套筒4配合使用；第三台阶螺柱3与第一施力套筒4配合使用。
64.需要说明的是，本发明公开的弹簧垫圈9弹性性能的测试装置适用于标准型弹簧垫圈、轻型弹簧垫圈、重型弹簧垫圈、波形弹簧垫圈、鞍形弹簧垫圈，规格2mm-48mm全系尺寸的弹簧垫圈9弹性试验，主要用于弹簧垫圈9的加载和卸载。
65.需要注意的是，根据弹簧垫圈9的尺寸规格，可选择相应尺寸规格的预紧螺母5。另外，传导垫圈6的外径与施力套筒4的外径相同，传导垫圈6的内径根据弹簧垫圈9的不同规格分为2mm-48mm。
66.本发明巧妙的利用环形压力传感器2，通过预紧螺母5与台阶螺柱3相互配合施加预紧力，可轻松完成弹簧垫圈9固定载荷的连续三次加载和卸载，不依托大型设备，对设备相关硬件配套要求不高，单次可对多个弹簧垫圈9进行规定载荷加载和卸载，结构简单、稳定可靠、操作方便、成本低廉、效率较高，适用范围广。
67.实施例1
68.在本实施例中，待进行弹性性能试验的弹簧垫圈9为标准型弹簧钢垫圈8(也可以为轻型弹簧垫圈、重型弹簧垫圈、波形弹簧垫圈、鞍形弹簧垫圈)，数量为5件，规格5mm(规格2mm-48mm全系尺寸的弹簧垫圈9均可)，根据弹簧垫圈9规格选择m5的预紧螺母5、内径等于5mm的传导垫圈6、台阶螺柱3和施力套筒4。
69.实施时，首先将固定基座1通过螺栓固定在试验台上，将台阶螺柱3通过螺纹与固定基座1稳固垂直固定，取出环形压力传感器2和力值显示器7，将环形压力传感器2套过台阶螺柱3，放置于固定基座1上端面的环形凹槽内，然后将施力套筒4套过台阶螺柱3，放置于环形压力传感器2的上端凸环上，之后将传导垫圈6套过台阶螺柱3，放置于施力套筒4上，接下来将5个垫圈8、5个弹簧垫圈9套过台阶螺柱3，间隔放置在传导垫圈6上，之后将将m5的预紧螺母5拧台阶螺柱3上，接通电源，通过力值显示器7对压力传感器示数清零，用扳手拧紧预紧螺母5，同时观察力值显示器7，当力值显示器7显示力值达到5050n时，停止拧紧预紧螺母5，然后松开预紧螺母5，卸载使弹簧垫圈9达自由状态后再次拧紧预紧螺母5，使预紧力达到5050n时，再次停止拧紧预紧螺母5，加载卸载过程重复3次，可拧下预紧螺母5，取出试验后的弹簧垫圈9，放置于平台上，用高度尺测量其自由高度，在根据弹性试验方法标准规定，
大于等于1.67倍的s公称则合格，小于1.67倍的s公称则不合格，至此5件弹簧垫圈9弹性试验完成。
70.综上，本发明提供的弹簧垫圈9弹性性能的测试装置很好的解决了现有的弹簧垫圈9的弹性性能测试装置需要额外依托电子万能试验机等大型设备，对试验场地的空间及相关硬件配套要求高，以及试验过程操作繁琐，效率低下的问题，本发明的测试装置无需依托大型设备，对设备相关硬件配套要求不高，单次可对多个(3-5个)弹簧垫圈9进行规定载荷加载和卸载，单个台阶螺柱3可配合不同尺寸规格的预紧螺母5和传导垫圈6实现多规格弹簧垫圈9弹性试验，结构简单、稳定可靠、操作方便、成本低廉、效率较高，适用范围广，适用于标准型弹簧垫圈、轻型弹簧垫圈、重型弹簧垫圈、波形弹簧垫圈、鞍形弹簧垫圈，规格2mm-48mm的全系尺寸的弹簧垫圈9弹性试验。
71.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。