[發(fā)明專利]螺紋緊固連接預(yù)緊力與扭矩關(guān)系試驗(yàn)測(cè)試裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210001115.3
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN102589784A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫升;李健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所
• 主分類號(hào): G01L5/24
• 分類號(hào): G01L5/24
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及螺紋緊固連接預(yù)緊力與扭矩關(guān)系測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺紋緊固連接預(yù)緊力與扭矩關(guān)系試驗(yàn)測(cè)試裝置。?

背景技術(shù)

螺紋緊固件裝配時(shí)，施加的裝配力矩在螺栓上會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的拉力(即預(yù)緊力)，這種裝配力矩和預(yù)緊力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系通常稱為扭拉關(guān)系。預(yù)緊力是螺紋緊固連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)，但由于實(shí)際裝配中的預(yù)緊力難以直接測(cè)量，需要利用扭拉關(guān)系將設(shè)計(jì)提出的預(yù)緊力指標(biāo)轉(zhuǎn)化成裝配力矩值，通過裝配力矩控制間接實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力控制。?

扭拉關(guān)系試驗(yàn)是模擬螺紋緊固連接實(shí)際裝配條件，測(cè)量裝配過程中施加的裝配力矩及其在螺栓上對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的拉力(即預(yù)緊力)，進(jìn)而獲取該裝配條件下裝配力矩和預(yù)緊力之間關(guān)系(即扭拉關(guān)系)的一種試驗(yàn)形式。?

目前，扭拉關(guān)系測(cè)試方法主要有應(yīng)變片法、超聲波測(cè)量法、扭拉傳感器測(cè)量法等。?

其中，應(yīng)變片法，在GJB715.15中給出了測(cè)試原理，是采用專用試驗(yàn)套筒和應(yīng)變片，套筒用于安裝螺紋緊固件，應(yīng)變片用于測(cè)量產(chǎn)生的預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)上來看比較簡單，測(cè)試精度理論上也比較高，但在實(shí)際使用中存在以下問題：?

(1)需要針對(duì)試驗(yàn)螺栓的螺紋直徑和螺桿長度專門定制試驗(yàn)套筒?

由于是模擬裝配，試驗(yàn)螺栓與試驗(yàn)套筒在直徑、長度方面需要一一對(duì)應(yīng)，這就需要針對(duì)試驗(yàn)螺栓的螺紋直徑和螺桿長度專門定制試驗(yàn)套筒。這不僅增加了試驗(yàn)周期，也難以適應(yīng)工程上螺栓的直徑和長度組合眾多的實(shí)際情況。?

(2)預(yù)緊力測(cè)量精度受應(yīng)變片粘貼質(zhì)量、套筒表面質(zhì)量等影響?

由于需要在套筒上粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片的粘貼效果直接影響到預(yù)緊力的測(cè)量結(jié)果，這一方面取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和水平，另一方面也受到套筒表面質(zhì)量的影響。?

總的來說，該方法主要適用于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)研究，不適合工程化應(yīng)用。?

對(duì)于超聲波法，其原理是測(cè)量螺栓安裝過程中的伸長量并換算成預(yù)緊力。該方法測(cè)試精度高，但缺點(diǎn)是對(duì)試驗(yàn)螺栓的結(jié)構(gòu)和加工制造有專門的要求，只適用于特定類型的螺栓。?

至于扭拉傳感器測(cè)量法，其測(cè)量的關(guān)鍵在于扭拉一體傳感器，這種傳感器技術(shù)在國內(nèi)還沒有，目前國外只有德國和美國有基于這種傳感器的扭拉試驗(yàn)設(shè)備，采購成本很高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種螺紋緊固連接預(yù)緊力與扭矩關(guān)系試驗(yàn)測(cè)試裝置，解決螺紋緊固連接裝配仿真、裝配過程的力矩和預(yù)緊力同步測(cè)量問題。?

本發(fā)明的技術(shù)方案為：?

該裝置包括扭矩傳感器、扭矩傳感器支座、三爪卡盤、右置物臺(tái)、右夾具、左夾具、長螺桿、限位塊、左置物臺(tái)、夾具座、支撐座、光滑導(dǎo)軌、雙頭螺桿、手輪、壓板、壓力傳感器、鏈條、鏈輪、固定壓板螺栓；?

其中左夾具與右夾具均為圓盤形狀，圓盤的兩側(cè)銑平，在圓盤頂端設(shè)有提?手；其中右夾具中心開有光孔，與扭矩傳感器鄰近的端面從中心通孔向外銑成圓形階梯，另一端面的邊沿銑出凸臺(tái)；該夾具用于放置對(duì)應(yīng)螺紋直徑的螺栓，通孔厚度與通孔直徑相等；左夾具在圓盤一面開有六角沉孔或圓孔，另一面開有光孔用于穿過螺栓的桿部，光孔厚度與通孔直徑相等，在開有圓孔的端面邊沿銑出凸臺(tái)；?

右置物臺(tái)為中心部位開有凸字型槽的方形臺(tái)，凸字型槽的底端為圓弧形，與右夾具配合使用，在凸字型槽的兩側(cè)對(duì)稱開有兩個(gè)螺桿孔；?

左置物臺(tái)為方形臺(tái)，開有對(duì)稱的四個(gè)光孔，光孔的兩側(cè)開有對(duì)稱的兩個(gè)螺桿孔；?

夾具座為中心部位開有凸字型槽的長方體，凸字型槽的底端為圓弧形；?

其整體連接關(guān)系為：左置物臺(tái)和右置物臺(tái)通過導(dǎo)軌架放置在水平導(dǎo)軌上；扭矩傳感器支座位于右置物臺(tái)外側(cè)，扭矩傳感器放置在扭矩傳感器支座上，三爪卡盤固定在扭矩傳感器上；?

左置物臺(tái)的內(nèi)側(cè)面上對(duì)稱布置有4個(gè)支撐座，每個(gè)支撐座上均安裝滾動(dòng)軸承，夾具座放置在支撐座上，滾動(dòng)軸承限制夾具座在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)同時(shí)保證夾具座在水平方向上的位移為滾動(dòng)摩擦；?

壓力傳感器通過螺栓固定在左置物臺(tái)上且置于壓板與左置物臺(tái)之間，壓板通過2個(gè)固定壓板螺栓安裝于壓力傳感器上，壓板還開有4個(gè)光孔；四根雙頭螺桿穿過壓板光孔和左置物臺(tái)的光孔，旋入夾具座；?

兩個(gè)長螺桿一端與鏈輪連接，另一端分別穿過左置物臺(tái)與右置物臺(tái)后與右置物臺(tái)的內(nèi)側(cè)面固定，兩個(gè)長螺桿上的鏈輪上安裝鏈條、手輪通過驅(qū)動(dòng)鏈輪和鏈條組成鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使左置物臺(tái)和右置物臺(tái)沿導(dǎo)軌同步滑動(dòng)。?