| 1．彈簧的特性及其極限偏差 拉伸和壓縮彈簧的特性應(yīng)符合：在指定高度(或長度)的載荷下，彈簧變形量應(yīng)在試驗載荷下變形量的20％～80％之間，要求1級精度時，彈簧在指定高度載荷下的變形量應(yīng)在4mm以上；對特性有特殊需要考核剛度時，其變形量應(yīng)在試驗載荷下變形量的30％一70％之間。
試驗載荷Fs測定彈簧特性時，以彈簧上允許承載的最大載荷作為試驗載荷。
試驗應(yīng)力τs：測定彈簧特性時，以彈簧上允許承載的最大應(yīng)力作為試驗應(yīng)力。
指定高度時的載荷F的極限偏差，按表1規(guī)定。
表1 壓縮彈簧在指定高度時的載荷F的極限偏差 (N)
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有效圈數(shù) |
精 度 等 級 |
|
1 |
2 |
3 |
|
≥3～10
>10 |
±0．059
±0．049 |
±0．109
±0．089 |
±0．159
±0．12F |
拉伸彈簧的特性在有效圈數(shù)大于3時，其指定長度下的載荷F極限偏差按以下的規(guī)定：
±[(初拉力F0×α)+(指定長度下載荷一初拉力F0×β]
式中 α——初拉力F0的極限偏差，按表5—18規(guī)定；
β——與變形量對應(yīng)的載荷F極限偏差，按表2規(guī)定。
表2 拉伸彈簧初拉力幾和載荷F的極限偏差α和β值
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精度等級 |
1 |
2 |
3 |
精度等級 |
l |
2 |
3 |
|
α |
0．10 |
0．15 |
0．20 |
β |
0．05 |
0．10 |
0．15 |
拉伸和壓縮彈簧剛度的極限偏差，按表3規(guī)定。 (N／mm)
表3 彈簧剛度F的極限偏差
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有效圈數(shù) |
精 度 等 級 |
|
1 |
2 |
3 |
|
≥3～10
>10 |
±0．05F′
±0．04F′ |
±0．10F′
±0．08F′ |
±0．15F′
±0．12F′ |
2．彈簧載荷和剛度的檢測 拉伸和壓縮彈簧的載荷可用彈簧拉壓試驗機檢測，大型彈簧可在材料拉壓試驗機上進行載荷檢測。
彈簧拉壓載荷試驗機(圖1)，大都采用杠桿原理，將載荷值轉(zhuǎn)化為位移值顯示在數(shù)值盤上。拉壓試驗機的主要規(guī)格性能見表4。
圖1 彈簧拉壓載荷試驗機
表4 彈簧拉壓試驗機規(guī)格性能
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型 號 |
GT-3(TL-0003) |
GT-10(TL-00lA) |
GT-100(TL-0lB) |
TL-0．5 |
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最大負荷／N |
0～30 |
0～100 |
0～1000 |
0～5000 |
|
精度(％) |
±1 |
±1 |
±1 |
±1 |
|
拉伸試驗兩掛鉤最大距離／mm |
150 |
250 |
20～270 |
1000 |
|
拉伸及壓縮試驗最大行程／mm |
70 |
70 |
115 |
950 |
|
壓縮試驗兩壓盤直徑／mm |
50 |
70 |
110 |
200 |
|
壓縮試驗兩壓盤最大距離／mm |
150 |
240 |
250 |
1000 |
|
外形尺寸長×寬×高
mm mm mm |
430×282×535 |
520×300×635 |
810× 585×150 |
400× 470×850 |
|
質(zhì)量/kg |
25 |
33 |
105 |
1500 |
載荷的測試精度不但與試驗機載荷測量精度有關(guān)，而且與加載時彈簧壓縮后的長度(或變形量)讀數(shù)精度也有關(guān)。在測量如噴油器彈簧等變形量小而精度較高的彈簧時，可以在試驗機上附加一只干分表來提高變形量讀數(shù)的精度，從而也就提高了載荷測量的精度，見圖2。
圖2 附加干分表提高變形量檢測精度示意圖
載荷測量時，應(yīng)注意調(diào)節(jié)試驗機的“0”位，并要扣除彈簧自身的重量。對于細長而不易直立的彈簧，可附加心軸進行試驗，此時應(yīng)盡量避免或減少心軸和彈簧之間的摩擦力，使其不致影響載荷的測量精度。
無論是壓縮或拉伸彈簧，在測量載荷時，均應(yīng)使所加載荷處于彈簧軸心線或垂直于彈簧軸心線的方向上，使彈簧在變形時不發(fā)生扭曲現(xiàn)象。若是變形量較大，壓縮彈簧端面與試驗機支撐平臺之間產(chǎn)生較大的相對位移時，可采用輕輕敲擊的方法使彈簧放松，以減少摩擦。也可在壓盤或支撐平板上裝置止推軸承來消除大變形量時的扭曲現(xiàn)象。
下面以壓縮彈簧為例扼要介紹用拉壓載荷試驗機檢測載荷的方法。
1)載荷檢測前的準備：用對應(yīng)量程的三等標準測力計或同等以上精度的砝碼對載荷試驗機進行校正，確保試驗機精度不低于1％；用量塊校正載荷試驗機的長度讀數(shù)誤差。
2)在正式檢測前，先將彈簧壓縮一次到試驗載荷，當試驗載荷比壓并載荷大時，就以壓并載荷作為試驗載荷，但壓并力最大不超過理論壓并載荷的1．5倍。
3)彈簧壓至指定高度載荷的檢測：將與指定高度相同的量塊放置在載荷試驗機壓盤中央；在量塊上加載與圖樣名義值相近的載荷；鎖緊定位螺絲或定位銷；取出量塊，放入待測彈簧，調(diào)整零位，去除彈簧自重；將彈簧壓至指定的高度，并讀出相應(yīng)的載荷；按照標定的載荷試驗機誤差，對讀數(shù)進行修正。
4)彈簧壓縮規(guī)定變形量時載荷的測試：將待測彈簧放在載荷試驗機壓盤中央，調(diào)整零位，去除彈簧自重；將上壓盤壓至與彈簧剛接觸的位置，載荷試驗機顯示值F0≈0．05F；記錄載荷試驗的初讀數(shù)地F0和長度示值的讀數(shù)；繼續(xù)加載，使長度顯示的讀數(shù)變化值已達到規(guī)定的變形量；記錄負荷試驗機的載荷讀數(shù)9，則壓縮規(guī)定變形量時彈簧載荷F1＝F－F0，按照標定的載荷試驗機誤差對讀數(shù)進行修正。
圖3 壓力環(huán)檢測載荷示意圖
除了采用杠桿式的試驗機外，亦可以采用其他方法進行載荷測試。圖3是用壓力環(huán)測量彈簧載荷的示意圖。此種壓力環(huán)精度較高，因此還可以用它來校驗各種彈簧試驗機。表5是壓力環(huán)的主要規(guī)格性能。
表5 壓力環(huán)主要規(guī)格性能
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型 號 |
最大載荷／N |
精 度 (％) |
型 號 |
最大載荷／N |
精 度 (％) |
|
ES—001
ES—002
ES—003
ES—005
ES—006
ES—010
ES—015
ES—030 |
100
200
300
500
600
1000
1500
3000 |
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5 |
ES—06
ES—1
ES—3
ES—6
ES—10
ES—30
ES—60
ES—100 |
6000
10000
30000
60000
100000
300000
600000
1000000 |
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5
±0．5 |
采用電容式或電阻式壓力傳感器，配合適當?shù)姆糯箫@示電子儀器，也可以進行載荷測量，這就是通常使用的電子秤。使用電子秤測量載荷的優(yōu)點是傳感器本身變形量極其微小，以致可以忽略；再則容易自動控制，為彈簧載荷的自動測量、自動分類創(chuàng)造了條件。圖4是利用壓力傳感器及位移傳感器測量彈簧特性曲線的示意圖。拉壓力傳感器主要規(guī)格和性能參見有關(guān)手冊。現(xiàn)在有些靈敏度高的傳感器的分辨能力可以達到1／1000，線性度可以達到1／10000。
圖4 壓力傳感器測量特性曲線裝置原理
圖5 圓柱螺旋彈簧特性線
3．彈簧剛度的檢測 彈簧剛度的測量是在載荷測量的基礎(chǔ)上進行的，測量彈簧剛度的辦法是測出彈簧的特性線，然后進行分析。具有直線型特性線的彈簧剛度就是特性線的斜率，具有曲線型特性線的彈簧剛度是變值。但實際上即使是圓柱螺旋彈簧，其特性線亦不是理想的直線。這是由于彈簧的工作圈數(shù)有限、彈簧節(jié)距及其他幾何參數(shù)的不均勻等原因使特性線起始及結(jié)尾部分有些彎曲，如圖5所示。所以測量彈簧的剛度應(yīng)避開彎曲的部分。一般方法是在整個彈簧變形量的20％～80％范圍內(nèi)，均勻地多測幾點載荷，如F1 (H1)，F(xiàn)2(H2)，F(xiàn)3(H3)，…Fn(Hn)，共n點，再求出平均剛度  a．壓縮彈簧剛度的檢測 壓縮彈簧剛度的具體檢測方法有如下兩種程序。
1)未規(guī)定變形范圍時，彈簧剛度的檢測：通過計算確定彈簧全變形30％和70％相對應(yīng)的高度H1和H2；按上節(jié)方法分別測出H1和H2所對應(yīng)的載荷F1和F2；計算彈簧剛度。
2)規(guī)定從自由高度開始測試彈簧的剛度：將彈簧放置在壓盤中央位置，調(diào)正載荷試驗機零位，去除彈簧或其他附件的自重；圖樣規(guī)定允許施加預(yù)載荷時，按圖樣之規(guī)定，圖樣未作規(guī)定的，施加預(yù)載荷10N，以保證彈簧端圈與壓盤之間貼合良好。但最大值不超過理論剛度的20％；記錄預(yù)載荷F0和長度標尺的讀數(shù)；向下壓縮lmm，并記錄載荷試驗機的讀數(shù)F；
彈簧剛度 
圖6 有初拉力的拉伸彈簧的特性線
b．拉伸彈簧剛度和初拉力的檢測 拉伸彈簧剛度的檢測方法同壓縮彈簧的檢測方法。具有初拉力的拉伸彈簧在檢測剛度的同時需檢測其初拉力。初拉力F0和初變形量人的求法是作出彈簧的特性線，將它延長與F軸的交點即為F0，與  軸的交點即為  ，如圖6所示。若是不能作出全部特性線，而是在全變形量的20％～80％內(nèi)測量若干點載荷，用類似于上述一般彈簧的方法，則可得到具有初拉力拉伸彈簧的平均剛度  和初拉力  為 
圖7 具有初拉力拉伸彈簧單圈的初變形量
若將具有初拉力的彈簧截成單圈，則可以看出每一個彈簧圈在自由狀態(tài)時都有一個初變形量Δ(圖7)，稱為單圈初變形量。Δ值一般較小，為測得其精確值，可利用工具顯微鏡。此時，拉伸彈簧的初變形量  應(yīng)為單圈初變形量Δ的總和 由于材料及加工的不均勻性，不同圈的Δ值稍有差異。
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壓縮螺旋彈簧
