專利名稱：：壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對(duì)壓縮彈簧的彈性性能進(jìn)行測(cè)試的裝置，更特別地說，是指一種在低溫-19625"環(huán)境下對(duì)壓縮彈簧的彈性性能進(jìn)行測(cè)試的裝置。
背景技術(shù)：
：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，低溫驅(qū)動(dòng)裝置的應(yīng)用越來越廣，而小型形狀記憶合金彈簧是低溫驅(qū)動(dòng)裝置的主要元件，由于形狀記憶合金彈簧是由溫度驅(qū)動(dòng)的，對(duì)不同溫度下彈簧系數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定是設(shè)計(jì)和使用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)裝置的重要條件。目前，彈簧測(cè)試儀主要是針對(duì)一般材料制成的彈簧進(jìn)行測(cè)試，而形狀記憶合金彈簧是在不同溫度下工作的，對(duì)于低溫驅(qū)動(dòng)裝置里的形狀記憶合金彈簧的彈簧系數(shù)測(cè)定，需要在一個(gè)低溫環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置通過液氮存放室提供低溫的測(cè)試環(huán)境，通過位移調(diào)節(jié)器和力傳感器的組合可以測(cè)量出壓縮彈簧的位移和彈力，通過電源給加熱件加熱為工作室提供恒定溫度的環(huán)境。本發(fā)明是一種壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，包括有低壓直流電源、控溫儀、液氮、測(cè)試儀器，該測(cè)試儀器由冷阱組件、支架組件、位移傳感器、力傳感器、導(dǎo)桿組件、試樣夾具組成；所述低壓直流電源輸出36V，3A。冷阱組件包括有液氮存放室、工作室、A加熱件、連接件、法蘭，法蘭上設(shè)有液氮入口、真空閥、電源接口、導(dǎo)桿接入口，導(dǎo)桿接入口與連接件螺紋連接，連接件的中心通孔內(nèi)安裝有金屬套管，法蘭的下端連接有液氮存放室，液氮存放室的底部連接有工作室，工作室的底部安裝有A加熱件；支架組件的底座上安裝有C橫梁，C橫梁的兩端平行安裝有A支柱、B支柱，A橫梁、B橫梁平行安裝在A支柱、B支柱上，B橫梁的上端面上安裝有位移調(diào)節(jié)器，B橫梁的下端面與A橫梁的上端面之間安裝有力傳感器，A橫梁的下端面與C橫梁的上端面之間安裝有冷阱組件；導(dǎo)桿組件包括有石英玻璃導(dǎo)桿、金屬套管、隔熱塞，所述隔熱塞為錐形，其上部為圓柱段，下部為錐形段；石英玻璃導(dǎo)桿的一端穿過金屬套管與試樣導(dǎo)桿的上端面接觸，石英玻璃導(dǎo)桿的另一端與力傳感器連接；金屬套管的上端與A橫梁連接，金屬套管的下端穿過隔熱塞、B加熱件與D橫梁的上端面連接；試樣夾具的C支柱與D支柱平行安裝在D橫梁的下端面上，C支柱上安裝有熱電偶，熱電偶用于對(duì)工作室內(nèi)環(huán)境溫度的測(cè)量；試樣導(dǎo)桿的上端穿過D橫梁上的通孔與石英玻璃導(dǎo)桿一端接觸，試樣導(dǎo)桿的下端穿過E橫梁上的通孔，且試樣導(dǎo)桿與C支柱、D支柱平行，試樣導(dǎo)桿上套接有被測(cè)試樣彈簧；E橫梁通過螺釘安裝在C支柱、D支柱上。本發(fā)明壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置的優(yōu)點(diǎn)在于(1)由液氮、加熱件為壓縮彈簧測(cè)試提供了一個(gè)恒定的溫度環(huán)境一19625。C;(2)旋動(dòng)螺旋位移調(diào)節(jié)器，帶動(dòng)力傳感器和石英玻璃導(dǎo)桿向下運(yùn)動(dòng)，使試樣導(dǎo)桿向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧，通過螺旋位移調(diào)節(jié)器測(cè)得壓縮彈簧的位移，通過力傳感器測(cè)得壓縮彈簧的彈力；(3)能夠提供壓縮彈簧的位移恒定在一固定值，通過調(diào)節(jié)加熱電流，將工作室的溫度從低溫向高溫連續(xù)升溫，或者從高溫向低溫連續(xù)降溫，可以得到壓縮彈簧的彈力隨溫度連續(xù)變化的關(guān)系。圖1是本發(fā)明壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置的外部結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明冷阱組件的結(jié)構(gòu)圖。圖2A是圖2的A—A視圖。圖3是本發(fā)明導(dǎo)桿組件與試樣夾具的裝配圖。圖4是Tis。Ni47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧在不同溫度下彈力與位移的關(guān)系圖。圖5是Ti5。Ni47Fe3形衍己憶合金壓縮彈簧在恒定位移條件下彈力與溫度的關(guān)系圖。圖中l(wèi).冷阱組件ll.液氮存放室12.工作室13.A加熱件14.連接件15.法蘭101.液氮入口102.真空閥103.電源接口104.導(dǎo)桿接入口105.冷阱外殼106.冷阱內(nèi)殼107.真空腔2.支架組件201.A支柱202.B支柱203.A橫梁204.B橫梁205.C橫梁206.底座3.位移調(diào)節(jié)器4.力傳感器5.導(dǎo)桿組件51.石英玻璃導(dǎo)管52.金屬套管53.隔熱塞501.圓柱段502.錐形段54.B加熱件6.試樣夾具61.D橫梁62.E橫梁63.C支柱64.D支柱65.熱電偶66.試樣導(dǎo)桿7.彈簧具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置由低壓直流電源、測(cè)試儀器、控溫儀(用于顯示工作室12內(nèi)的工作溫度，工作溫度通過熱電偶65測(cè)得，北京昆侖天辰儀表科技有限公司生產(chǎn)，XS/A-1型控溫儀)、液氮組成，所述低壓直流電源輸出36V，3A;所述測(cè)試儀器由冷阱組件1、支架組件2、位移傳感器3、力傳感器4、導(dǎo)桿組件5、試樣夾具6組成。在本發(fā)明中，支架組件2的底座206上安裝有C橫梁205,C橫梁205的兩端平行安裝有A支柱201、B支柱202，A橫梁203、B橫梁204平行安裝在A支柱201、B支柱202上，B橫梁204的上端面上安裝有位移調(diào)節(jié)器3，B橫梁204的下端面與A橫梁203的上端面之間安裝有力傳感器4，位移調(diào)節(jié)器3的移動(dòng)端與力傳感器4的固定端通過一螺紋連接件連接，A橫梁203的下端面與C橫梁205的上端面之間安裝有冷阱組件1。在本發(fā)明中，冷阱組件l包括有液氮存放室ll、工作室12、A加熱件13、連接件14、法蘭15，法蘭15上設(shè)有液氮入口101(液氮入口101與液氮連接，實(shí)現(xiàn)將液氮流入液氮存放室11中)、真空閥102(真空閥102與真空泵相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空腔107抽真空)、電源接口103(電源接口103與低壓直流電源連接)、導(dǎo)桿接入口104，導(dǎo)桿接入口104與連接件14螺紋連接，連接件14的中心通孔內(nèi)安裝有金屬套管52，法蘭15的下端連接有液氮存放室11,液氮存放室11的底部連接有工作室12,工作室12的底部安裝有A加熱件13。在本發(fā)明中，導(dǎo)桿組件5包括有石英玻璃導(dǎo)桿51、金屬套管52、隔熱塞53，所述隔熱塞53為錐形，其上部為圓柱段501(該圓柱段501的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到隔離液氮存放室11中被金屬套管52傳遞的熱，使液氮存放室11中的溫度受影響)，下部為錐形段502;石英玻璃導(dǎo)桿51的一端穿過金屬套管52與試樣導(dǎo)桿66的上端面接觸，石英玻璃導(dǎo)桿51的另一端與力傳感器4連接；金屬套管52的上端與A橫梁203連接，金屬套管52的下端穿過隔熱塞53、B加熱件54與D橫梁61的上端面連接。在本發(fā)明中，試樣夾具6的C支柱63與D支柱64平行安裝在D橫梁61的下端面上，C支柱63上安裝有熱電偶65(熱電偶65也可以安裝在D支柱64上，熱電偶65的連接端與溫控儀的連接)，熱電偶65用于對(duì)工作室12內(nèi)環(huán)境溫度的測(cè)量；試樣導(dǎo)桿66的上端穿過D橫梁61上的通孔與石英玻璃導(dǎo)桿51—端接觸，試樣導(dǎo)桿66的下端穿過E橫梁62上的通孔，且試樣導(dǎo)桿66與C支柱63、D支柱64平行，試樣導(dǎo)桿66上套接有被測(cè)試樣彈簧7;E橫梁62通過螺釘安裝在C支柱63、D支柱64上。在對(duì)壓縮彈簧7進(jìn)行彈性性能測(cè)試時(shí)，其測(cè)試步驟如下(A)將待測(cè)壓縮彈簧7從試樣導(dǎo)桿66的下端套上，然后將E橫梁62套裝在試樣夾具6的C支柱63、D支柱64、試樣導(dǎo)桿66上，且通過螺釘將E橫梁62固定在C支柱63、D支柱64上；(B)將連接件14與導(dǎo)桿接入口104裝配好；(C)用真空泵(真空泵與真空閥102連接)對(duì)真空腔107抽真空度至1XlO一5XlO，a;(D)從液氮入口101將液氮加入至液氮存放室11中，液氮將從液氮存放室11的錐形段502向工作室12滲透；(E)然后開啟電源(電源接口103與低壓直流電源連接，低壓直流電源輸出36V,3A)給A加熱件13、B加熱件54加載電流，控制好加熱電流的大小，使溫度恒定在19625"C范圍內(nèi)的某一溫度；(F)調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器3(選用江西工具有限責(zé)任公司生產(chǎn)的5—30mm內(nèi)測(cè)千分尺)，從而帶動(dòng)力傳感器4(航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院生產(chǎn)，BK-3型傳感器)和石英玻璃導(dǎo)桿51向下移動(dòng)，使石英玻璃導(dǎo)桿51下端面與試樣導(dǎo)桿66上端面接觸；并帶動(dòng)試樣導(dǎo)桿66向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧7;通過螺旋位移調(diào)節(jié)器3測(cè)得壓縮彈簧7的位移，通過力傳感器4測(cè)得壓縮彈簧7的彈力。本發(fā)明壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，也可以使壓縮彈簧7的位移恒定在某一固定值，通過調(diào)節(jié)加熱電流，將工作室12的溫度從低溫向高溫連續(xù)升溫，或者從高溫向低溫連續(xù)降溫，可以得到壓縮彈簧的彈力隨溫度連續(xù)變化的關(guān)系。實(shí)施例1:壓縮彈簧選取Tis。Ni47Fe3形狀記憶合金，其中Tis。N"7Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧的外徑3.0mm，Ti5oNi47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧的絲徑0.55mm,有效圈數(shù)為9圈。液氮存放室11的容積為3升。采用本發(fā)明的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其測(cè)試步驟如下(A)將Ti5。Ni47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧從試樣導(dǎo)桿66的下端套上，然后將E橫梁62套裝在試樣夾具6的C支柱63、D支柱64、試樣導(dǎo)桿66上，且通過螺釘將E橫梁62固定在C支柱63、D支柱64上；(B)將連接件14與導(dǎo)桿接入口104裝配好；(C)用真空泵(浙江黃巖求精真空泵廠制造，2XZ-1型旋片真空泵)對(duì)真空腔107抽真空度至5X10—1尸"；(D)從液氮入口101將液氮加入至液氮存放室11中，液氮的用量2升，液氮將從液氮存放室11的錐形段502向工作室12滲透；(E)然后開啟電源，給A加熱件13、B加熱件54加載電流，調(diào)節(jié)電流36V,3A，升溫速率10°C/min，使工作室12的工作溫度恒定在—173°C、一123。C、-73°C、-16°C、0°C、25°C;通過控溫儀(北京昆侖天辰儀表科技有限公司生產(chǎn)，XS/A-1型控溫儀)測(cè)得工作室12的工作溫度，通過力傳感器4測(cè)得壓縮彈簧7的在不同溫度下的彈力；(F)調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器3，從而帶動(dòng)力傳感器4(航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院生產(chǎn)，BK-3型傳感器)和石英玻璃導(dǎo)桿51向下移動(dòng)，使石英玻璃導(dǎo)桿51下端面與試樣導(dǎo)桿66上端面接觸；并帶動(dòng)試樣導(dǎo)桿66向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧7;因此通過螺旋位移調(diào)節(jié)器3測(cè)得壓縮彈簧7的位移，通過力傳感器4測(cè)得壓縮彈簧7的彈力(參見圖4所示)。表一不同溫度下Tis。Ni47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧的彈力與位移位移(mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>結(jié)論由本實(shí)施例可以看出，通過測(cè)量恒定溫度下不同位移時(shí)的彈力，并進(jìn)行線形回歸，可以得到恒定溫度下壓縮彈簧7的彈力隨位移的變化關(guān)系曲線。實(shí)施例2:壓縮彈簧選取Tis。Ni47Fe3形狀記憶合金，其中Ti5。Ni47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧的外徑3.0mm，Tis。Ni47Fe3形狀記憶合金壓縮彈簧的絲徑0.55mm，有效圈數(shù)為9圈。液氮存放室11的容積為3升。釆用本發(fā)明的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其測(cè)試步驟如下(A)、(B)、(C)和(D)步驟與實(shí)施例l的步驟相同；(E)調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器3，從而帶動(dòng)力傳感器4和石英玻璃導(dǎo)桿51向下移動(dòng)，使石英玻璃導(dǎo)桿51下端面與試樣導(dǎo)桿66上端面接觸；并帶動(dòng)試樣導(dǎo)桿66向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧7;通過調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器3壓縮彈簧7的位移分別為0.45mm、0.65mm、lmm.，(F)然后開啟電源，給A加熱件13、B加熱件54加載電流，不斷調(diào)節(jié)電流36V,3A，使得工作室12的工作溫度從25。C到—196。C連續(xù)降溫，通過控溫儀(北京昆侖天辰儀表科技有限公司生產(chǎn)，XS/A-1型控溫儀)測(cè)得工作室12的工作溫度，通過力傳感器4測(cè)得壓縮彈簧7的在不同溫度下的彈力(參見圖5所示)。圖中形狀記憶合金壓縮彈簧的位移分別為0.45mm、0.65m和lmm時(shí)彈力隨溫度的變化曲線；同時(shí)可以得到形狀記憶合金彈簧在降溫過程中只發(fā)生了R相變，無馬氏體相變;R相變開始溫度為一8。C，R相變結(jié)束溫度一19"。實(shí)施例3:壓縮彈簧選取1Crl8Ni9不銹鋼，其中1Crl8Ni9不銹鋼壓縮彈簧的外徑3.0mm，lCrl8Ni9不銹鋼壓縮彈簧的絲徑0.55mm，有效圈數(shù)為9圈。液氮存放室11的容積為3升。采用本發(fā)明的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其測(cè)試步驟如下(A)將1Crl8Ni9不銹鋼壓縮彈簧從試樣導(dǎo)桿66的下端套上，然后將E橫梁62套裝在試樣夾具6的C支柱63、D支柱64、試樣導(dǎo)桿66上，且通過螺釘將E橫梁62固定在C支柱63、D支柱64上；(B)將連接件14與導(dǎo)桿接入口104裝配好；(C)用真空泵(浙江黃巖求精真空泵廠制造，2XZ-1型旋片真空泵)對(duì)真空腔107抽真空度至3X10—Pa;(D)從液氮入口IOI將液氮加入至液氮存放室11中，液氮的用量2升，液氮將從液氮存放室11的錐形段502向工作室12滲透；(E)然后開啟電源，給A加熱件13、B加熱件54加載電流，調(diào)節(jié)電流36V，3A，使工作室12的工作溫度恒定在-173。C、25°C;(F)調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器3，從而帶動(dòng)力傳感器4和石英玻璃導(dǎo)桿51向下移動(dòng)，使石英玻璃導(dǎo)桿51下端面與試樣導(dǎo)桿66上端面接觸；并帶動(dòng)試樣導(dǎo)桿66向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧7;因此通過螺旋位移調(diào)節(jié)器3測(cè)得壓縮彈簧7的位移，通過力傳感器4測(cè)得壓縮彈簧7的彈力。表二不同溫度下lCrl8Ni9不銹鋼壓縮彈簧的彈力與位移<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，包括有低壓直流電源、控溫儀、液氮，其特征在于還包括有測(cè)試儀器，該測(cè)試儀器由冷阱組件(1)、支架組件(2)、位移傳感器(3)、力傳感器(4)、導(dǎo)桿組件(5)、試樣夾具(6)組成；所述低壓直流電源輸出36V，3A；冷阱組件(1)包括有液氮存放室(11)、工作室(12)、A加熱件(13)、連接件(14)、法蘭(15)，法蘭(15)上設(shè)有液氮入口(101)、真空閥(102)、電源接口(103)、導(dǎo)桿接入口(104)，導(dǎo)桿接入口(104)與連接件(14)螺紋連接，連接件(14)的中心通孔內(nèi)安裝有金屬套管(52)，法蘭(15)的下端連接有液氮存放室(11)，液氮存放室(11)的底部連接有工作室(12)，工作室(12)的底部安裝有A加熱件(13)；支架組件(2)的底座(206)上安裝有C橫梁(205)，C橫梁(205)的兩端平行安裝有A支柱(201)、B支柱(202)，A橫梁(203)、B橫梁(204)平行安裝在A支柱(201)、B支柱(202)上，B橫梁(204)的上端面上安裝有位移調(diào)節(jié)器(3)，B橫梁(204)的下端面與A橫梁(203)的上端面之間安裝有力傳感器(4)，A橫梁(203)的下端面與C橫梁(205)的上端面之間安裝有冷阱組件(1)；導(dǎo)桿組件(5)包括有石英玻璃導(dǎo)桿(51)、金屬套管(52)、隔熱塞(53)，所述隔熱塞(53)為錐形，其上部為圓柱段(501)，下部為錐形段(502)；石英玻璃導(dǎo)桿(51)的一端穿過金屬套管(52)與試樣導(dǎo)桿(66)的上端面接觸，石英玻璃導(dǎo)桿(51)的另一端與力傳感器(4)連接；金屬套管(52)的上端與A橫梁(203)連接，金屬套管(52)的下端穿過隔熱塞(53)、B加熱件(54)與D橫梁(61)的上端面連接；試樣夾具(6)的C支柱(63)與D支柱(64)平行安裝在D橫梁(61)的下端面上，C支柱(63)上安裝有熱電偶(65)，熱電偶(65)用于對(duì)工作室(12)內(nèi)環(huán)境溫度的測(cè)量；試樣導(dǎo)桿(66)的上端穿過D橫梁(61)上的通孔與石英玻璃導(dǎo)桿(51)一端接觸，試樣導(dǎo)桿(66)的下端穿過E橫梁(62)上的通孔，且試樣導(dǎo)桿(66)與C支柱(63)、D支柱(64)平行，試樣導(dǎo)桿(66)上套接有被測(cè)試樣彈簧(7)；E橫梁(62)通過螺釘安裝在C支柱(63)、D支柱(64)上。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其特征在于真空腔(107)抽真空度至1X10—i5X10—9fl。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其特征在于工作室(12)的工作溫度范圍為一19625"C。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其特征在于螺旋位移調(diào)節(jié)器(3)采用5~30mm內(nèi)測(cè)千分尺。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，其特征在于力傳感器(4)采用BK-3型傳感器。全文摘要本發(fā)明公開了一種壓縮彈簧的低溫彈性性能測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置由低壓直流電源、測(cè)試儀器、控溫儀、液氮組成；所述低壓直流電源輸出36V，3A；所述測(cè)試儀器由冷阱組件(1)、支架組件(2)、位移傳感器(3)、力傳感器(4)、導(dǎo)桿組件(5)、試樣夾具(6)組成。本發(fā)明測(cè)試裝置可以適用于-196～25℃低溫驅(qū)動(dòng)裝置里的形狀記憶合金壓縮彈簧的彈性性能測(cè)定，通過調(diào)節(jié)螺旋位移調(diào)節(jié)器(3)，從而帶動(dòng)力傳感器(4)和石英玻璃導(dǎo)桿(51)向下移動(dòng)，使石英玻璃導(dǎo)桿(51)下端面與試樣導(dǎo)桿(66)上端面接觸；并帶動(dòng)試樣導(dǎo)桿(66)向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)壓緊壓縮彈簧(7)，從而測(cè)得壓縮彈簧的彈性性能。本發(fā)明測(cè)試裝置能夠提供不同材料的壓縮彈簧的位移恒定在一固定值，通過調(diào)節(jié)加熱電流，將工作室的溫度從低溫向高溫連續(xù)升溫，或者從高溫向低溫連續(xù)降溫，可以得到壓縮彈簧的彈力隨溫度連續(xù)變化的關(guān)系。文檔編號(hào)G01M99/00GK101109679SQ20071012029公開日2008年1月23日申請(qǐng)日期2007年8月15日優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日發(fā)明者劉福順,張新全,徐惠彬,巖李申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)