[发明专利]一种斜圈弹簧力学性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及斜圈弹簧力学性能研究的技术领域，尤其是指一种斜圈弹簧力学性能测试方法。

背景技术

机械设备中连接件结构性能的稳定性和可靠性一直是工程界关注的一个重点，而斜圈弹簧由于其线圈尺寸小，数量多，有很高的通流能力和很好的技术经济性，从而使得斜圈弹簧特别适合用于连接件的设计。

斜圈弹簧与一般正圈弹簧相比，在实际应用中其结构简化，安装方便，接触点多，导电性能好，高电流容量，电动及热稳定性高，电场分布均匀，接触变形范围较大而接触压力基本恒定，磨损小，使用周期长，开槽尺寸简单易加工，规格系列化，可配多种直径的导电杆。基于这些特点，作为连接件在电力行业拥有广泛的市场。

斜圈弹簧的生产制造系美国巴塞尔公司的专利技术，国内目前还没有成熟的生产工艺，然而由于国外的技术垄断，限制了该产品在我国的生产和发展，国内的仿制品由于技术或工艺问题导致与进口产品相比在性能上存在较大差距，使用寿命仅为国外同类产品的1/10，由于该产品是高压断路器的关键零件之一，市场需求大却大部分依赖进口。国内已有部分技术人员对该斜圈弹簧设计有所研究，但大多数研究的都是有关电学性能方面，力学性能方面的研究涉及甚少。由于斜圈弹簧的尺寸大小，倾斜角度等空间几何特征参数与其工作过程中受到的载荷大小密切相关，从而对其使用的寿命有一定的影响，因此研发具有自主知识产权的斜圈弹簧生产工艺和技术具有重大的社会和经济价值，也是一项迫切任务，同时弹簧是机械构件中受力比较复杂的元件，对其展开研究也具备较高的理论价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种合理、可靠、高效的斜圈弹簧力学性能测试方法，能直接为生产提供理论指导。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种斜圈弹簧力学性能测试方法，首先，建立直线斜圈弹簧和环形斜圈弹簧的几何参数方程；其次，通过几何参数方程绘制各类斜圈弹簧的几何模型，并导入到有限元软件ANSYS中进行数值模拟，得到调节其各种几何参数时斜圈弹簧在工作达到并圈前的荷载-位移曲线，并通过改变参数，得出各几何参数对该荷载-位移曲线的影响，通过计算结果导出几何参数间的关系，即经验公式，同时通过样品实验测试得到直线斜圈弹簧和环形斜圈弹簧在实际工作中的荷载-位移曲线；最后，将有限元计算结果与实验测试结果进行对比，以验证有限元计算的合理性，从而验证几何参数方程的可行性。

建立的直线斜圈弹簧的几何参数方程，如下：

1)线模型方程