[发明专利]一种高频击针簧疲劳试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，包括控制单元(1)、压力传感器(2)、凸轮(5)、冷却组件、凸轮驱动电机(9)、传动轴(10)、加热工作台(12)、滚轴(14)、滚轴预紧机构、位移传感器(16)、加热压力平台(17)、电动缸(18)、电动缸驱动电机(20)；

所述凸轮驱动电机(9)输出端与传动轴(10)连接，凸轮(5)同轴位于传动轴(10)上，凸轮驱动电机(9)驱动传动轴(10)转动，传动轴(10)带动凸轮(5)同轴转动；

所述滚轴(14)通过滚轴预紧机构使得滚轴(14)与凸轮(5)始终保持接触；

所述加热工作台(12)一端与滚轴预紧机构连接，另一端上套有待测击针簧(3)；所述电动缸驱动电机(20)与控制单元(1)连接，控制单元(1)与电动缸(18)和加热压力平台(17)依次连接，且未工作状态下加热压力平台(17)与待测击针簧(3)不接触；

所述位移传感器(16)用于检测待测击针簧(3)的伸缩变化量；

所述压力传感器(2)用于检测待测击针簧(3)承受压力；

所述冷却组件用于凸轮(5)和滚轴(14)之间工作时的摩擦降温。

2.如权利要求1所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述滚轴预紧机构包括连杆机构(4)和连杆缓冲簧(19)；连杆机构(4)一端为杆件，另一端为凹型，滚轴(14)位于凹型内，且通过连接杆与凹字端铰接，另一端杆体上套有连杆缓冲簧(19)，连杆缓冲簧(19)与加热工作台(12)固连。

3.如权利要求1或2所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，还包括上箱体(15)和下箱体(13)，传动轴(10)未与凸轮驱动电机(9)连接的一端穿过下箱体(15)且与下箱体(15)侧壁铰接；凸轮(5)和滚轴(14)位于下箱体(13)内，连杆缓冲簧(19)、加热工作台(12)、待测击针簧(3)、加热压力平台(17)、压力传感器(2)、位移传感器(16)和电动缸(18)位于上箱体(15)内。

4.如权利要求3所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述上箱体(15)侧壁还开有玻璃观察门(11)，用于安装被测击针簧及观测工况下击针簧工作情况。

5.如权利要求1所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述冷却组件包括油管(6)和抽油泵(7)，油管(6)一端穿过下箱体(13)、管口正对凸轮(5)和滚轴(14)的连接处，另一端与抽油泵(7)连接，保障冷却润滑油循环使用。

6.如权利要求1所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述加热工作台(12)和加热压力平台(17)用于给待测击针簧(3)加热，模拟实弹射击后击针簧发热工况。

7.如权利要求1或2所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述连杆机构(4)、连杆缓冲簧(19)、待测击针簧(3)、电动缸(18)轴线相互重合。

8.如权利要求1所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述控制单元(1)控制系统采用PLC逻辑控制原理进行操作控制。

9.如权利要求1所述的一种高频击针簧疲劳试验装置，其特征在于，所述位移传感器(16)安装在控制单元(1)下端，位移传感器(16)工作时激光点需照射在加热工作台(12)上；所述位移传感器(16)用于检测加热工作台(12)的移动位移，即待测击针簧伸缩位移。

10.一种如权利要求1所述高频击针簧疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：安装待测击针簧，确定待测击针簧相关参数：将待测击针簧(3)一端手动安装至击针簧加热工作台(12)中心孔中；启动电动缸(18)工作，将击针簧加热压力平台(17)下移至待测击针簧(3)另一端端部，确保击针簧无预压力，此时压力传感器(2)输出为0；记录无压力状态下位移传感器(16)在原始位置时的输出电压V₀；待测击针簧原始自由长度为H₀；

步骤2：计算实际工况下待测击针簧可靠工作长度范围，包括以下子步骤：

步骤2.1：在凸轮(5)最低点处将待测击针簧(3)压缩至H₁长度，根据位移传感器(16)原始位置时输出电压V₀以及灵敏度系数K，计算待测击针簧由H₀缩短H₁时的电压值V₁；V₁＝V₀+(H₀-H₁)/K；

启动电动缸(18)工作，电动缸(18)带动击针簧加热压力平台(17)向下运动，待位移输出电压为V₁时停止电动缸(18)工作，此时压力传感器(2)记录击针簧预压力值，即为击针簧预压值P1；

步骤2.2：在凸轮最高点处将待测击针簧(3)压缩至H₂长度，同样根据位移传感器(16)原始位置时输出电压V₀以及灵敏度系数K，计算待测击针簧由H₀缩短H₂时的电压值V₂；V₂＝V₀+(H₀-H₂)/K；

启动电动缸(18)工作，电动缸(18)带动击针簧加热压力平台(17)向下运动，待位移输出电压为V₂时停止电动缸(18)工作，此时压力传感器记录击针簧预压力值，即为击针簧工作压力值P₂值；

步骤2.3：实际工况下待测击针簧可靠工作长度范围为H₁-H₂；

步骤3：运行试验，确定预压力值和频次，包括以下子步骤：

步骤3.1：根据击针簧实际所需频率f和实际所需射击发数频次的要求，在控制单元(1)上设置好凸轮驱动电机转速n和运行时间t；运行时间t＝射击发数/击针簧实际所需频率f；

打开抽油泵(7)，开启润滑冷却循环；

当以频率f、运行时间t运行完一个周期后，记录预压力P₁₁值、频次f₁₁；

步骤3.2：启动击针簧加热工作台(12)和击针簧加热压力平台(17)给击针簧加热，加热至温度T，温度T为实际工作中击针簧温度值；该步骤模拟实际中的工况，让击针簧自然降温，

步骤3.3：待温度降至常温后重复上述步骤(1)-(2)工作若干次，记录预压力值P₁₂、P₁₃、P₁₄.....，频次f₁₂、f₁₃、f₁₄......；

步骤4：判断待测击针簧寿命情况；

实时观察击针簧的伸缩变化，观察测试过程中击针簧是否有损坏情况或者是否有明显缩短现象以及预压力衰减变化过程；

关掉电机，待设备停稳后，取出待测击针簧(3)，观察外观有无断裂现象，若有断裂现象，说明击针簧寿命已到；

若无断裂现象，测试击针簧自由长度，与原始自由长度H₀进行对比：根据击针簧工作规范要求，当击针簧缩短20％以后认为击针簧失效；若未达到20％，重复步骤3过程，若达到20％则判定击针簧达到使用寿命。

记录全试验频次f_全＝f₁₁+f₁₂+f₁₃+f₁₄+......；待测击针簧寿命即为f_全。