[發明專利]一種彈簧鋼絲扭轉疲勞試驗方法及其裝置

有效

• 申請號: 201710712905.5
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107436263B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 王德成;邵晨曦;程鵬
• 申請（專利權）人: 中機生產力促進中心有限公司
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種彈簧鋼絲扭轉疲勞試驗方法，其特征在于：通過設置鋼絲試件，將彈簧拉壓疲勞試驗等效為同參數鋼絲的扭轉疲勞試驗，具體操作步驟如下：

第一步：開啟電源；

第二步：啟動PLC控制系統；

第三步：選擇彈簧鋼絲試件；

第四步：在試驗裝置上固定試件；

第五步：進行測試，通過打滑測試的轉入第六步，沒有通過打滑測試的轉入第四步重新固定試件；

第六步：對選定后的試驗模式輸入參數；

其中，在第六步中，所述的試驗模式包括基于彈簧產品的疲勞壽命試驗和基于彈簧材料的疲勞壽命試驗，其中，基于彈簧產品的疲勞壽命試驗中，在第六步中輸入參數包括設定試驗編號及日期，便于以后查找試驗數據；用戶輸入彈簧產品的基本參數及工作參數，所述的基本參數及工作參數包括鋼絲直徑d、中徑D、試驗最大載荷F₁、試驗最小載荷F₂、標定長度l、螺旋升角ɑ，點擊參數計算后，計算機可以給出將彈簧實際工況等效轉換為鋼絲扭轉疲勞試驗的相應參數，等效的相應參數為預扭角最小扭轉角循環特性系數r、最大負載扭矩T、轉角幅長徑比n；基于彈簧材料的疲勞壽命試驗中，在第六步中輸入參數包括設定試驗編號及日期，通過輸入數據鋼絲直徑d、最大切應力τ_max、循環特性系數r、以及標定長度l，得到輸出數據預扭角轉角幅最小扭轉角最大負載扭矩T，試驗結束后，點擊數據保存選項，存儲此次計算結果，下次試驗時提取此次結果，或者直接點擊進入試驗選項；

彈簧的軸向力與鋼絲扭轉角度之間的關系式：

將F₁、F₂的值代入上式可以得到它們分別對應的扭轉角值其中為輸出參數中的預扭角；為輸出參數中的最小扭轉角；

切應力與扭轉角之間的轉換關系：

將試驗要求的最大應力值代入上式即可得出滿足試驗要求的最大扭轉角，再利用公式求出轉角幅，將彈簧材料疲勞試驗的應力幅等效轉換為鋼絲扭轉疲勞試驗的轉角幅；

式中：τ-切應力；l-標定長度；C為旋繞比系數；G-鋼絲材料的切變模量；

第七步：開始試驗，啟動試驗程序，對試件加載作用力，使得試件在加載作用力下做往復的扭轉運動；

第八步：判斷對試件加載作用力下的扭轉次數是否持續達到Q次，若是，則進入第十一步；若否，則進入第九步；

第九步：判斷試件是否斷裂，若否，則進入第十一步；若是，則進入第十步；第十步：判斷試件斷裂位置是否在有效位置，若是，則進入第十一步；若否，則判定試驗無效，相同試件條件下轉入第四步重新測試；

第十一步：記錄實驗數據并存儲。

2.根據權利要求1所述的一種彈簧鋼絲扭轉疲勞試驗方法，其特征在于：在第五步中，所述試件在每次試驗前都要進行打滑測試，其具體步驟如下：

T51：根據計算的理論夾緊力作為預設夾緊力設定液壓泵站工作壓強，夾持住試件后泵站保壓；

T52：根據試驗參數計算每次試驗理論最大扭矩值T；

T53：在打滑測試系統界面上，輸入采樣時間；

T54：打滑測試在控制程序作用下開始啟動；

T55：記錄試件在每次扭轉過程中的最大扭矩值；

T56：判斷測試時間是否滿足設定的采樣時間，若是，則進入T57；若否，則繼續T55的操作；

T57：計算機根據每次采集到的最大扭矩值計算出實際最大扭矩的平均值

T58：判斷是否滿足公式：若是，則判定為不打滑，并退出打滑測試；若否，則判定為打滑，重新調整T51中的預設夾緊力，并重新進行打滑測試。

3.根據權利要求2所述的一種彈簧鋼絲扭轉疲勞試驗方法，其特征在于：在T53步驟中，輸入的采樣時間為20～40s。

4.根據權利要求1所述的一種彈簧鋼絲扭轉疲勞試驗方法，其特征在于：所述PLC控制系統包括電源部分、控制核心部分，執行部分三個部分，在第七步中，對試件加載作用力采用直驅電機作為動力執行機構，通過電機控制模式實現對直驅電機的控制，經電機選型計算后選擇與試驗裝置匹配的電機型號及伺服驅動器，試驗開始前，用戶輸入試驗參數，計算機換算出對應的工作參數，所述的工作參數包括工作頻率、旋轉角度參數。