國內彈簧試驗機的生產(chǎn),已有五十年歷史。本文結合濟南試驗機廠(chǎng)——恒思盛大生產(chǎn)的產(chǎn)品對國內彈簧試驗機的技術(shù)現狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行探討。早期生產(chǎn)的彈簧試驗機絕大多數機械傳遞、模擬測量,精度的提高受到限制。近些年來(lái),隨著(zhù)科技的發(fā)展,我們在吸收國內外先進(jìn)技術(shù),并與多所院校進(jìn)行合作,已建立起了低、中、的梯次,也由原來(lái)的單一拉壓試驗向多種試驗特性測試邁進(jìn)。已開(kāi)發(fā)出靜態(tài)拉壓、彈簧扭轉試驗機、高頻拉壓疲勞、低頻拉壓疲勞、扭轉疲勞、在線(xiàn)檢測等六種不同的檢測方式:機械式、電子式、電磁式、電液式、電氣式、電液伺服式等六種不同的加載方式;量程從1N-500KN不同規格的一百七十多種產(chǎn)品。
一、彈簧試驗機分類(lèi)
彈簧試驗機按可完成的特性測試分類(lèi)如下:
立式裝夾:?jiǎn)螖碉@式 雙數顯式(手動(dòng)雙數顯彈簧拉壓試驗機) 全自動(dòng)式 微機控制式(微機控制彈簧拉壓試驗機) 扭轉
臥式裝夾:雙數顯式 單數顯式 全自動(dòng)式 微機控制式 拉壓 度盤(pán)式 單數顯式 雙數顯式 全自動(dòng)式 微機控制式 靜態(tài) 特性測試 分選 負荷分選 高度分選 復合分選 高頻疲勞 拉壓疲勞 動(dòng)態(tài) 低頻疲勞 機械式 電液伺服式 扭轉疲勞
二、中小負荷的彈簧拉壓試驗機使用情況及發(fā)展趨勢
2.1彈簧拉壓試驗機的現狀
此類(lèi)型的檢測設備幾年以前大多為手動(dòng)加載、模擬式或單數顯式,近十年,雙數顯的測試設備已經(jīng)成為主流設備,這是因為:
1),雙數顯式試驗機由于試驗力與位移均采用了高精度負荷傳感器、位移傳感器,高精度放大器等測量元氣件,分辨率高,克服了人眼的讀數誤差,測量精度高。
2),來(lái)用計算機技術(shù)能使試驗力、位移兩參數相關(guān)測量,可以預先設置試驗參數,提高自動(dòng)化程度和數據的準確性;還可以保存試驗參數,以備下次試驗用,不用重復輸入;能進(jìn)行某些數據的計算,試驗數據的打印。例如:在測試過(guò)程中,TLS-S10001可以分別設置壓縮(或拉伸)彈簧的壓(拉)至高(長(cháng))度或壓縮(拉伸)變形量,100KN電液式抗折抗壓試驗機自動(dòng)采集對應的試驗力,儲存于單片機中,在計算完分段剛度、自由高、初拉力、并判斷完彈簧是否合格后,將試驗數據自動(dòng)打印出來(lái),還可以查詢(xún)儲存的試驗數據。
2.2彈簧試驗機的發(fā)展趨勢
小負荷的彈簧,尤其是大剛度精密彈簧的首要要求是設備的測試精度高,因為位移的微小變化,便會(huì )引起試驗力的較大變化,而保證電子萬(wàn)能試驗機試驗力的測試精度,是很容易的事情,但是要保證彈簧試驗機的另一參數位移的精度,是保證彈簧測試精度的關(guān)鍵,也是判斷彈簧試驗機精度高低的標準。因此,越來(lái)越多的使用者,都把位移測試精度的高低當做衡量試驗機水平高低的標準。在彈簧試驗機的國家標準中,位移精度的要求是很低的,滿(mǎn)足不了大剛度精密彈簧的要求,因此,對試驗機制造商來(lái)說(shuō),必須提高位移測試精度來(lái)滿(mǎn)足使用者的要求。影響位移測試精度的因素很多,如檢測方法、整機結構、整機剛度、壓盤(pán)的平行度、測量元件、材料、負荷傳感器位移下沉等,只要對這些因素加以克服,位移精度的保證是不成問(wèn)題的。我公司的彈簧試驗機檢測是嚴格按照日本標準對位移進(jìn)行檢測的,能夠保證彈簧放置在壓盤(pán)的不同地方試驗力基本一致,保證在試驗力的滿(mǎn)量程范圍內,任意負荷都不會(huì )引起負荷傳感器的位移下沉。
另外,彈簧試驗機的加載方法對試驗結果影響敢是不容忽視的。早期的加載方法主要為普通交流電機帶動(dòng)傳動(dòng)系統加載,加載速度不可調整,對于彈簧等彈性元件來(lái)說(shuō),由于回彈應力的存在,快速壓縮時(shí)自動(dòng)采集的數據與慢速壓縮或靜止壓縮采集的數據差別很大,現在多采用變速系統如交流伺服調速系統、通過(guò)逼真的模擬彈簧的工作狀態(tài),真實(shí)測量彈簧在這一狀態(tài)下的內部應力,為彈簧設計提供依據。
隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展,單片機的功能較簡(jiǎn)單的缺點(diǎn)又被微機所改善,智能化功能設置專(zhuān)家系統、參數選擇、數據庫、清晰的視窗中文界面、簡(jiǎn)單的鼠標操作,使彈簧測試過(guò)程中的理想化狀態(tài)成為可能,智能化水平得到了極大的提高,操作者只要輕輕點(diǎn)擊鼠標,就可以按照預先設置的任意模式進(jìn)行測量、控制,通過(guò)設定不同的試驗速度、試驗過(guò)程中的參數,使試驗模式、整個(gè)試驗過(guò)程可以按照人們的意志進(jìn)行控制,試驗曲線(xiàn)和試驗數據實(shí)時(shí)顯示,彎曲試驗機試驗數據亦可按行業(yè)標準或企業(yè)標準進(jìn)行計算、整理、輸出,還可對以往的試驗過(guò)程、試驗結果進(jìn)行查詢(xún),強大的計算和數理統計功能代替了過(guò)去繁雜的工作,大大減輕了人的勞動(dòng)量。另外,計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用,又會(huì )使檢測控制機(簡(jiǎn)稱(chēng)下位機)與計算中心的主控機(簡(jiǎn)稱(chēng)上位機)結合起來(lái),實(shí)現試驗數據的傳輸、處理、綜合管理,在中心實(shí)驗室,由上位機對下位機群實(shí)現綜合管理。
隨著(zhù)人們對彈簧測試方法的不斷研究,認識會(huì )不斷深化,彈簧試驗機會(huì )向著(zhù)高智能人方向發(fā)展,模擬彈簧的工作參數、狀態(tài)、環(huán)境的試驗機會(huì )不斷出現,如鹽霧試驗機、高低溫試驗機等。
三、大負荷的彈簧壓力試驗機現狀及發(fā)展趨勢
3.1大負荷彈簧壓力試驗機的現狀
此類(lèi)型的試驗機一般用于重型機械和鐵路行業(yè)彈簧的檢測。該廠(chǎng)生產(chǎn)大型彈簧壓力試驗機已有三十多年的歷史,在三十多年的發(fā)展過(guò)程中,試驗機也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制、擺捶式測力,單片機控制、電子測量,到微機控制全自動(dòng)測量的過(guò)程。
加載方式以液壓式居多。200KN以下一般采用電機調速系統驅動(dòng)機械傳動(dòng)系統加載。該廠(chǎng)初生產(chǎn)的TYE-100、TYE-300、TYE-500即是液壓式加載、擺錘測力、半開(kāi)放式結構,主要用于汽車(chē)圓簧和板彈簧及鐵路彈簧的測量。近幾年,鐵路系統客車(chē)提速、彈簧標準修改,原來(lái)試驗機的測量精度、測量方式及缺少的數據處理功能已不適應新標準的要求。該廠(chǎng)推出的電子式及微機控制式兩種不同檔次的產(chǎn)品,滿(mǎn)足了這一要求,已經(jīng)得到了大范圍的推廣,經(jīng)用戶(hù)使用驗證后,效果理想,反映不錯。
3.2大負荷彈簧壓力試驗機的發(fā)展趨勢
同小型彈簧試驗機一樣,隨著(zhù)測試技術(shù)的提高和計算機技術(shù)的應用,測試技術(shù)及控制技術(shù)都要求有一個(gè)大的提高。從測試技術(shù)看,負荷與位移的高分辨率與穩定性是發(fā)展趨勢,寬的負荷測試范圍也是發(fā)展趨勢。從控制技術(shù)看,電子式、微機控制式、電液伺服微機控制式將會(huì )并駕齊驅?zhuān)赃m應不同的消費者。但不管怎樣,試驗機的測試精度會(huì )越來(lái)越高,產(chǎn)品的個(gè)性化會(huì )越來(lái)越明顯。