[發明專利]一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310471085.7
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103728241A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 洪軍;朱林波;楊國慶;蔣翔俊;屈云鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：包括基座以及自上而下依次套設在被測螺栓（7）上的螺栓套筒（6）、連接件以及軸承支撐裝置；基座上固定有試驗臺支撐件，連接件固定在試驗臺支撐件上，被測螺栓（7）上還套設有測量裝置以及用于給被測螺栓（7）施加預緊力的加載裝置。

2.如權利要求1所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的基座包括固定在底面上的鑄鐵平臺（1）和圓盤底座（2），鑄鐵平臺的上表面開設有用于固定圓盤底座（2）的T型槽，試驗臺支撐件固定在圓盤底座（2）上。

3.如權利要求2所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的試驗臺支撐件包括三個結構相同的L型支撐架（3），三個L型支撐架（3）以短邊為底面，均勻布置并固定在圓盤底座（2）上；連接件安裝在三個L型支撐架（3）的內側，且連接件與L型支撐架（3）的內側接觸面為圓弧面。

4.如權利要求1所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的連接件包括上連接件（5）和下連接件（4），測量裝置設置在上連接件（5）與下連接件（4）之間，上連接件（5）的上表面開設有用于放置螺栓套筒（6）的矩形槽，中間沿軸向開設有能夠使被測螺栓（7）穿過的通孔；下連接件（4）的下表面開設有用于安裝軸承支撐裝置的圓形凹槽，中間沿軸向也開設有能夠使被測螺栓（7）穿過的通孔；上連接件（5）與下連接件（4）的側面沿軸向均勻開設有與試驗臺支撐件相配合用于固定上連接件（5）和下連接件（4）的螺紋孔。

5.如權利要求4所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的軸承支撐裝置包括套設在被測螺栓（7）上的推力圓柱滾子軸承（12）和軸承套筒（13），推力圓柱滾子軸承（12）的軸圈設置在下連接件（4）下表面的圓形凹槽內，推力圓柱滾子軸承（12）的座圈安裝在軸承套筒（13）上。

6.如權利要求1所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的加載裝置包括設置在被測螺栓（7）的螺栓頭部的擰緊軸（8）以及設置在被測螺栓（7）底部的用于和擰緊軸（8）相配合的螺母（14）；擰緊軸（8）上連接有用于控制擰緊軸（8）的控制系統，控制系統上還連接有用于采集、存儲以及分析擰緊軸輸出扭矩反饋信號的數據處理模塊。

7.如權利要求1所述的一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗裝置，其特征在于：所述的測量裝置包括用于實時監測被測螺栓擰緊過程中軸向預緊力變化信號的墊圈式力傳感器（10）以及分別設置在墊圈式力傳感器（10）上表面和下表面上的力傳感器上墊片（9）和力傳感器下墊片（11）；墊圈式力傳感器（10）套裝在被測螺栓（7）上，并固定在上連接件（5）和下連接件（4）之間；墊圈式力傳感器（10）還連接有電荷放大器，墊圈式力傳感器（10）通過電荷放大器與數據采集和數據處理模塊相連。

8.一種用于檢測螺栓頭支撐面摩擦系數的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）依據力傳感器出廠標定，設定力傳感器量程和靈敏度，設定數據采集系統的信號轉換比率；

2）選取與被測螺栓（7）內徑相匹配的螺栓套筒（6），將螺栓套筒（6）安裝在上連接件（5）上表面的矩形槽中，再將上連接件（5）固定在L型支撐架（3）上；

3）依次安裝被測螺栓（7）、墊圈式力傳感器（10）、下連接件（4）、推力圓柱滾子軸承（12）、軸承套筒（13）和螺母（14），通過螺母（14）預緊被測螺栓（7），約束下連接件（4）周向轉動；

4）通過內六方套筒固定被測螺栓（7）的螺栓頭部，擰緊螺母（14），通過數據采集系統記錄墊圈式力傳感器（10）的讀數，待其示值穩定后，記錄此值F；

5）通過擰緊軸（8）旋轉被測螺栓（7）的螺栓頭部，記錄擰緊控制系統中扭矩隨時間的變化曲線，提取數據處理模塊中扭矩穩定值T_b；

6）通過測量的數據F和T_b推算螺栓頭支撐面的摩擦系數，公式如下：

μb=TbF×rmb]]>

上式中，T_b為螺栓頭擰緊扭矩，F為螺栓預緊力，r_mb為螺栓頭有效接觸半徑，μ_b為螺栓頭與上被連接件的摩擦系數；

7）重復步驟2）～6），對不同螺栓預緊力下螺栓頭支撐面摩擦系數進行測試，并對各組試驗測試結果求均值，得到被測螺栓的螺栓頭支撐面摩擦系數。