摩擦对特种弹簧性能测试的影响.pdf

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1、仪器仪表／检测／监控现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2011年第3期摩擦对特种弹簧性能测试的影响汤光平，孙朝明，刘俊(中国工程物理研究院机械制造t艺研究所，绵阳621900)摘要：数值模拟和实验结果表明：测试过程中的摩擦方式和摩擦因数的大小对特种弹簧弹性性能测试的准确性有较大的影响，达到10％左右；获得的数学模型阐明了摩擦因数与测试的弹性值之间的定量关系，为改进测试：亡艺过程提供了依据。关键词：摩擦因数；弹性测试；定量关系中图分类号：THl6文献标志码：A文章编号：167l—．3133(2011)03—0093—04Effectsoffri

2、ctiononpropertytestforspeceialspringTANGGuang—ping，SUNChao—ming，LIUJun(InstituteofMachineryManufacturingTechnology，CAEP，Mianyang621900，Sichuan，China)Abstract：Thenumericsimulationandexperimentresultsindicatethatfrictionmethodandcoefficientduringtestrevealobviouseffectontestveracityofthespecials

3、pringproperty，whichcgnbeupto10％orso．Thenumericalmodelhasillustratedquantita-riverelationshipbetweenfrictioncoefficientandtestvalueofspringproperty，wichCallprovideevidencetoimprovetestprocess．Keywords：frictioncoefficient；springpropertytest；quantitativerelationship0引言1实验材料和方法通用弹簧弹性性能测试方法在国家标准中都有

4、明确的规定，测试过程中的影响因素也得到严格的控制。对于特殊工况使用的特种弹簧则需要根据产品结构、使用环境和性能要求等特点自行建立弹性特性测试方法，测试性能的影响因素也需要经过不断地探讨与消除。某特种弹簧(见图1)在进行弹性性能测试时，要求获得压缩量为2mm和2．5mm的力值。在利用电子拉伸实验机测试弹性性能过程中，弹簧受到压缩，底部小平台与实验机支板发生相对移动，其间的摩擦状况必将影响弹簧力学性能的测试结果。本文通过数值模拟获得了摩擦因数对性能的定量影响关系，并模拟实际检测过程测试了摩擦因数，根据研究结果改进了检测方法，提高了弹性性能测试的准确性。图1特种弹簧1．1弹簧材料和制造工

5、艺弹簧材料为60Si2MnA，原材料经过球化退火、加工、冲压成形、热处理和表面氧化处理后进行性能测试。1．2摩擦因数测试摩擦因数测试在美国CRETR多功能摩擦磨损实验机上进行。滑动摩擦因数测试示意如图2所示，实验方法如下：垂向加载为90N，上试件以0．5mm／s的速度单向水平滑动5mm，每对摩擦副在相同垂向载荷及水平滑动速度下滑动5次，分别检测各次滑动的摩擦因数，实验重复3次，每次1个试样。滚动摩擦因数测试示意如图3所示，实验方法如下：垂向加载为90N，上试件以0．5mm／s的速度水平往返运动，行程为5ram，带动2个圆柱在下试件夹具内来回滚动，在相同状态下实验持续2min，实验重

6、复3次，每次1个试样。1-3弹性性能测试弹簧经过压缩量为3．5mm、保持24h的稳定性实验后，在电子拉伸实验机上进行弹性性能测试，加载速度控制在2ram／rain以内。932011年第3期现代制造T程(ModemManufacturingEngineering)图2滑动摩擦因数测试示意图3滚动摩擦因数测试示意2摩擦因数与弹性性能的关系从本质上讲，弹簧力学性能的大小取决于制造材料的化学成分(体现在弹性模量上)和变形量，而与测试过程无关。但实际上获得的力学性能与弹簧结构、热处理、脱碳层控制和受力状况等因素有关，即与弹簧的刚度有很大关系。实际检测过程中，各环节控制不当将导致弹性性能测试的

7、准确性受到较大影响，弹簧底面与实验平台之间摩擦因数就是较大的影响因素之一。利用有限元数值模拟通过37338个三维结构体SOLIIM5、480个三维接触目标体TARGEl70、576个三维面面接触CONTAl74对弹簧进行非线性接触结构分析，并采用ANSYS-"次开发程序(AnsysProgramme錾臀0．察0．时间／sa)第1次实验O．襄艇0．DevelopmentLanguage，APDL)对ANSYS进行二次开发，实现了多个不同影响因素下的分析计算，获得了该特种