我國(guó)彈簧試驗(yàn)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
   

   我國(guó)彈簧試驗(yàn)機(jī)的生產(chǎn)，已有五十年歷史。早期生產(chǎn)的彈簧試驗(yàn)機(jī)絕大多數(shù)**機(jī)械傳遞、模擬測(cè)量，精度的提高受到限制。近些年來，隨著科技的發(fā)展，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，已建立起了低、中、**的梯次，也由原來的單一拉壓試驗(yàn)向多種試驗(yàn)特性測(cè)試邁進(jìn)。已開發(fā)出靜態(tài)拉壓、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)、高頻拉壓疲勞、低頻拉壓疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、在線檢測(cè)等六種不同的檢測(cè)方式：機(jī)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(guī)格的一百七十多種產(chǎn)品。
一、彈簧試驗(yàn)機(jī)分類
    彈簧試驗(yàn)機(jī)按可完成的特性測(cè)試分類如下：
立式裝夾：?jiǎn)螖?shù)顯式 雙數(shù)顯式 全自動(dòng)式 微機(jī)控制式
扭轉(zhuǎn)
臥式裝夾：雙數(shù)顯式 單數(shù)顯式 全自動(dòng)式 微機(jī)控制式
拉壓
度盤式 單數(shù)顯式 雙數(shù)顯式 全自動(dòng)式 微機(jī)控制式
靜態(tài)
特性測(cè)試 分選 負(fù)荷分選 高度分選 復(fù)合分選
高頻疲勞
拉壓疲勞
動(dòng)態(tài)
低頻疲勞 機(jī)械式 電液伺服式 扭轉(zhuǎn)疲勞
二、中小負(fù)荷的彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī)使用情況及發(fā)展趨勢(shì)
2．1彈簧拉壓試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀
　　此類型的檢測(cè)設(shè)備幾年以前大多為手動(dòng)加載、模擬式或單數(shù)顯式，近十年，雙數(shù)顯的測(cè)試設(shè)備已經(jīng)成為主流設(shè)備，這是因?yàn)椋?），雙數(shù)顯式試驗(yàn)機(jī)由于試驗(yàn)力與位移均采用了高精度負(fù)荷傳感器、位移傳感器，高精度放大器等測(cè)量元?dú)饧?，分辨率高，克服了人眼的讀數(shù)誤差，測(cè)量精度高。2），來用計(jì)算機(jī)技術(shù)能使試驗(yàn)力、位移兩參數(shù)相關(guān)測(cè)量，可以預(yù)先設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，提高自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；還可以保存試驗(yàn)參數(shù)，以備下次試驗(yàn)用，不用重復(fù)輸入；能進(jìn)行某些數(shù)據(jù)的計(jì)算，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的打印。例如：在測(cè)試過程中，TLS-S10001可以分別設(shè)置壓縮（或拉伸）彈簧的壓（拉）至高（長(zhǎng)）度或壓縮（拉伸）變形量，自動(dòng)采集對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)力，儲(chǔ)存于單片機(jī)中，在計(jì)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(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)打印出來，還可以查詢儲(chǔ)存的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2．2彈簧試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
　　小負(fù)荷的彈簧，尤其是大剛度精密彈簧的首要要**設(shè)備的測(cè)試精度高，因?yàn)槲灰频奈⑿∽兓?，便?huì)引起試驗(yàn)力的較大變化，而保證試驗(yàn)力的測(cè)試精度，是很容易的事情，但是要保證彈簧試驗(yàn)機(jī)的另一參數(shù)位移的精度，是保證彈簧測(cè)試精度的關(guān)鍵，也是判斷彈簧試驗(yàn)機(jī)精度高低的標(biāo)準(zhǔn)。因此，越來越多的使用者，都把位移測(cè)試精度的高低當(dāng)做衡量試驗(yàn)機(jī)水平高低的標(biāo)準(zhǔn)。在彈簧試驗(yàn)機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，位移精度的要**很低的，滿足不了大剛度精密彈簧的要求，因此，對(duì)試驗(yàn)機(jī)制造商來說，必須提高位移測(cè)試精度來滿足使用者的要求。影響位移測(cè)試精度的因素很多，如檢測(cè)方法、整機(jī)結(jié)構(gòu)、整機(jī)剛度、壓盤的平行度、測(cè)量元件、材料、負(fù)荷傳感器位移下沉等，只要對(duì)這些因素加以克服，位移精度的保證是不成問題的。我公司的彈簧試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)是嚴(yán)格按照日本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)的，能夠保證彈簧放置在壓盤的不同地方試驗(yàn)力基本一致，保證在試驗(yàn)力的滿量程范圍內(nèi)??任意負(fù)荷都不會(huì)引起負(fù)荷傳感器的位移下沉。
   另外，彈簧試驗(yàn)機(jī)的加載方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)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(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)加載，加載速度不可調(diào)整，對(duì)于彈簧等彈性元件來說，由于回彈應(yīng)力的存在，快速壓縮時(shí)自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)與慢速壓縮或靜止壓縮采集的數(shù)據(jù)差別很大，現(xiàn)在多采用變速系統(tǒng)如交流伺服調(diào)速系統(tǒng)、通過逼真的模擬彈簧的工作狀態(tài)，真實(shí)測(cè)量彈簧在這一狀態(tài)下的內(nèi)部應(yīng)力，為彈簧設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
   隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能較簡(jiǎn)單的缺點(diǎn)又被微機(jī)所改善，智能化功能設(shè)置專家系統(tǒng)、參數(shù)選擇、數(shù)據(jù)庫、清晰的視窗中文界面、簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作，使彈簧測(cè)試過程中的*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(biāo)，就可以按照預(yù)先設(shè)置的任意模式進(jìn)行測(cè)量、控制，通過設(shè)定不同的試驗(yàn)速度、試驗(yàn)過程中的參數(shù)，使試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、整個(gè)試驗(yàn)過程可以按照人們的意志進(jìn)行控制，試驗(yàn)曲線和試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)亦可按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算、整理、輸出，還可對(duì)以往的試驗(yàn)過程、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行查詢，強(qiáng)大的計(jì)算和數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能代替了過去繁雜的工作，大大減輕了人的勞動(dòng)量。另外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，又會(huì)使檢測(cè)控制機(jī)（簡(jiǎn)稱下位機(jī)）與計(jì)算中心的主控機(jī)（簡(jiǎn)稱上位機(jī)）結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳輸、處理、綜合管理，在中心實(shí)驗(yàn)室，由上位機(jī)對(duì)下位機(jī)群實(shí)現(xiàn)綜合管理。
   隨著人們對(duì)彈簧測(cè)試方法的不斷研究，認(rèn)識(shí)會(huì)不斷深化，彈簧試驗(yàn)機(jī)會(huì)向著高智能人方向發(fā)展，模擬彈簧的工作參數(shù)、狀態(tài)、環(huán)境的試驗(yàn)機(jī)會(huì)不斷出現(xiàn)，如鹽霧試驗(yàn)機(jī)、高低溫試驗(yàn)機(jī)等。
三、大負(fù)荷的彈簧壓力試驗(yàn)機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
3．1大負(fù)荷彈簧壓力試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀
　　此類型的試驗(yàn)機(jī)一般用于重型機(jī)械和鐵路行業(yè)彈簧的檢測(cè)。該廠生產(chǎn)大型彈簧壓力試驗(yàn)機(jī)已有三十多年的歷史，在三十多年的發(fā)展過程中，試驗(yàn)機(jī)也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制、擺捶式測(cè)力，單片機(jī)控制、電子測(cè)量，到微機(jī)控制全自動(dòng)測(cè)量的過程。
   加載方式以液壓式居多。200KN以下一般采用電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)加載。該廠*初生產(chǎn)的TYE-100、TYE-300、TYE-500即是液壓式加載、擺錘測(cè)力、半開放式結(jié)構(gòu)，主要用于汽車圓簧和板彈簧及鐵路彈簧的測(cè)量。近幾年，鐵路系統(tǒng)客車提速、彈簧標(biāo)準(zhǔn)修改，原來試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量精度、測(cè)量方式及缺少的數(shù)據(jù)處理功能已不適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求。該廠推出的電子式及微機(jī)控制式兩種不同檔次的產(chǎn)品，滿足了這一要求，已經(jīng)得到了大范圍的推廣，經(jīng)用戶使用驗(yàn)證后，效果理想，反映不錯(cuò)。
3．2大負(fù)荷彈簧壓力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
　　同小型彈簧試驗(yàn)機(jī)一樣，隨著測(cè)試技術(shù)的提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)試技術(shù)及控制技術(shù)都要求有一個(gè)大的提高。從測(cè)試技術(shù)看，負(fù)荷與位移的高分辨率與穩(wěn)定性是發(fā)展趨勢(shì)，寬的負(fù)荷測(cè)試范圍也是發(fā)展趨勢(shì)。從控制技術(shù)看，電子式、微機(jī)控制式、電液伺服微機(jī)控制式將會(huì)并駕齊驅(qū)，以適應(yīng)不同的消費(fèi)者。但不管怎樣，試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試精度會(huì)越來越高，產(chǎn)品的個(gè)性化會(huì)越來越明顯。
四、彈簧扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
　　扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)有臥式扭轉(zhuǎn)、立式扭轉(zhuǎn)及疲勞扭轉(zhuǎn)三類產(chǎn)品。臥式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)為彈簧臥式裝夾；立式扭轉(zhuǎn)為彈簧立式裝夾。一般來說，對(duì)于1000Nmm以下的精密彈簧，宜采用立式裝夾，可以消除摩擦力對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響，提高精度。對(duì)于5000Nmm以上的彈簧，可以不考慮自重產(chǎn)生的摩擦力的影響，采用臥式裝夾。
　　扭矩及扭角的顯示有單數(shù)顯式和雙數(shù)顯式。近來，雙數(shù)顯式已完全代替了單數(shù)顯式。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使扭矩與扭角的測(cè)量自動(dòng)地緊密相關(guān)起來，可以實(shí)現(xiàn)兩參數(shù)的自動(dòng)化采集與測(cè)量控制：一方面可以設(shè)置用控制扭矩的方式測(cè)量扭角，自動(dòng)測(cè)試采集對(duì)應(yīng)某一扭矩的扭角數(shù)據(jù)；另一方面，又可以設(shè)置控制扭角的方式測(cè)量扭矩，自動(dòng)測(cè)試采集對(duì)應(yīng)某一扭角的扭矩?cái)?shù)據(jù)，提高了控制試驗(yàn)過程的自動(dòng)化水平。還可以進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算。
　　彈簧扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)主要應(yīng)用于扭轉(zhuǎn)彈簧的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。目前尚未廣泛推廣，只有少數(shù)的彈簧廠在使用。但是隨著主機(jī)廠對(duì)扭轉(zhuǎn)彈簧的進(jìn)一步要求，扭轉(zhuǎn)彈簧疲勞試驗(yàn)會(huì)逐步加強(qiáng)。該廠研制的TNP-50屬國(guó)內(nèi)開創(chuàng)。試驗(yàn)過程中，扭轉(zhuǎn)振幅、試驗(yàn)頻率可以調(diào)整，可以模擬工況進(jìn)行試驗(yàn)，隨時(shí)顯示試驗(yàn)頻率和試驗(yàn)次數(shù)，可以根據(jù)設(shè)定的試驗(yàn)次數(shù)控制停機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)彈簧斷裂停機(jī)，有效的解決了扭轉(zhuǎn)彈簧的疲勞試驗(yàn)問題。
　　4．2彈簧扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
　　扭轉(zhuǎn)彈簧的測(cè)量不同于拉壓彈簧，需要對(duì)芯軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，芯軸的粗細(xì)、扭矩盤的同心度、都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大的誤差，盡管彈簧扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的精度近年來已經(jīng)有了較大程度的提高，但是，還需要不斷完善。另外，彈簧扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)操作過程的智能化也會(huì)是未來較長(zhǎng)一段時(shí)期的發(fā)展主流，測(cè)試過程的智能化功能設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果觀察、曲線顯示、數(shù)據(jù)庫等功能會(huì)必不可少。操作者按照預(yù)先設(shè)置的任意模式進(jìn)行測(cè)量、控制，通過設(shè)定不同的試驗(yàn)速度、試驗(yàn)過程中的參數(shù)，使試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、整個(gè)試驗(yàn)過程可以按照人們的意志進(jìn)行控制，試驗(yàn)曲線和試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)亦可按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算、理事、輸出，還可對(duì)以往的試驗(yàn)過程、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行查詢，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)。
　　五、彈簧疲勞試驗(yàn)機(jī)
　　彈簧作為彈性元件，在主機(jī)中所起的作用是非常重要的。其疲勞壽命決定了主機(jī)的壽命。凡承受變載荷的彈簧在企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制、用戶交驗(yàn)、新產(chǎn)品定型鑒定、認(rèn)證、行業(yè)抽檢和工藝調(diào)整環(huán)節(jié)中，必須進(jìn)行疲勞性能檢測(cè)。但是，彈簧在工作狀態(tài)下所承受的力非常復(fù)雜，要模擬其工況進(jìn)行疲勞試驗(yàn)非常困難，在目前的彈簧疲勞試驗(yàn)機(jī)中，將彈簧所受的力簡(jiǎn)化，分成了拉壓疲勞和扭轉(zhuǎn)疲勞兩大種模式。扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)在前面介紹過，下面介紹一下彈簧的拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)。彈簧疲勞試驗(yàn)機(jī)必須具備以下功能：試驗(yàn)時(shí)間或次數(shù)預(yù)置功能，自動(dòng)計(jì)時(shí)或記數(shù)功能，試驗(yàn)振幅顯示或控制功能，自動(dòng)停機(jī)功能。
　　彈簧拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱疲勞試驗(yàn)機(jī)）分三種形式：電磁諧振式、機(jī)械式、電液伺服式。
　　電磁諧振式的特點(diǎn)：試驗(yàn)機(jī)采用電磁激勵(lì)、試件共振原理，起動(dòng)一觸即發(fā)。頻率高、振幅小、頻率不可調(diào)整，適合重要的小型彈簧的疲勞試驗(yàn)。通常，頻率為20-300HZ，振幅0-30mm。
　　機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)：試驗(yàn)機(jī)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)疲勞試驗(yàn)。頻率較低，振幅較大，且振幅與頻率可以調(diào)整，可以模擬工況進(jìn)行試驗(yàn)。一般頻率為15HZ以內(nèi)，振幅可達(dá)到100mm。適合于振幅比較大的各型彈簧。例如：汽車、摩托車懸架簧的疲勞試驗(yàn)可以采用此種設(shè)備。
　　電液伺服式疲勞試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)：采用電液伺服控制，電子測(cè)力，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、控制波形，測(cè)試精度高，響應(yīng)快，振幅大?？衫L制力-位移曲線、力-時(shí)間曲線、振幅-時(shí)間曲線。一般，頻率為1-20HZ，振幅為100mm以內(nèi)。
　　在未來很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，這三種不同種類的疲勞試驗(yàn)機(jī)會(huì)在各自適用的領(lǐng)域內(nèi)，有一定的市場(chǎng)。*終市場(chǎng)會(huì)呼喚模擬彈簧的工作狀態(tài)、工作參數(shù)、工作環(huán)境的疲勞試驗(yàn)機(jī)來真實(shí)的再現(xiàn)彈簧在主機(jī)上的工作壽命。
　　六、在線檢測(cè)設(shè)備
　　在線檢測(cè)設(shè)備，不同于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備，由于使用環(huán)境、檢測(cè)效率的要求不同，區(qū)別很大。不僅檢測(cè)精度滿足要求，還要有高的檢測(cè)效率和高的使用可靠性保證。目前國(guó)內(nèi)使用的負(fù)荷分選機(jī)****，基本上是進(jìn)口設(shè)備。目前我廠正在研制中，該機(jī)集負(fù)荷分選與位移分選于一體，可以完成預(yù)壓、壓并高度檢測(cè)、**道力（F1）檢測(cè)、**道力（F2）檢測(cè)等功能，并有相應(yīng)的出口。