[發(fā)明專(zhuān)利]一種精密螺紋壓圈扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610797982.0
• 申請(qǐng)日: 2016-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107702836B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張之敬;王子夫;金鑫;黃爽;肖木崢
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/24
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/24
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;仇蕾安

本發(fā)明公開(kāi)了一種精密螺紋壓圈扭矩?預(yù)緊力關(guān)系的測(cè)量裝置，S型高精度傳感器下端固定在所述底座上，上端與球面接觸連接組件下端固定連接；所述球面接觸連接組件上端設(shè)有球面板，該球面板與所述模擬鏡片連接；所述球面接觸連接組件用于限制施加在所述模擬鏡片上的預(yù)緊力，使該預(yù)緊力垂直作用于所述S型高精度傳感器；直線式限位組件固定連接在底座上，直線式限位組件通過(guò)軸承與球面接觸連接組件固定連接，所述直線式限位組件用于限制球面接觸連接組件的轉(zhuǎn)動(dòng)；可更換螺紋壓圈螺母組件與所述直線式限位組件配合固定，用于將所述螺紋壓圈固定在所述模擬鏡片上方。該裝置操作方便，精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密儀器領(lǐng)域，具體涉及一種精密的螺紋壓圈扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

隨著航空、航天、軍事、醫(yī)療上對(duì)精密儀表的精度和穩(wěn)定性的要求不斷增加，提高精密儀表的精度和穩(wěn)定性的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。在精密光學(xué)儀器中螺紋壓圈由于其可觀的連接力和方便拆裝的特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于光學(xué)鏡片的固定。準(zhǔn)確獲得螺紋壓圈的扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系對(duì)于提高精密光學(xué)儀器的精度及光軸穩(wěn)定性具有重要意義。

螺紋壓圈是在精密光學(xué)儀器中用于壓緊固定光學(xué)鏡片的零件。不同于螺釘，螺紋壓圈不僅與鏡筒有螺紋面之間的接觸，其棱邊也有與光學(xué)鏡片曲面的接觸，因此其接觸形式與螺釘不同。由于螺紋壓圈及鏡片不可避免的存在形狀誤差，當(dāng)螺紋壓圈對(duì)光學(xué)鏡片產(chǎn)生的壓力即預(yù)緊力過(guò)大時(shí)，會(huì)造成光學(xué)鏡片不均勻的變形以及局部應(yīng)力集中，極大地影響光學(xué)鏡片的精度和光軸穩(wěn)定性。當(dāng)預(yù)緊力過(guò)小時(shí)，雖不會(huì)導(dǎo)致鏡片的變形，但螺紋壓圈對(duì)光學(xué)鏡片不能進(jìn)行有效的固定，造成鏡片的松動(dòng)，對(duì)精密光學(xué)儀器的精度及穩(wěn)定性造成極大的影響。

目前生產(chǎn)實(shí)踐中沒(méi)有針對(duì)螺紋壓圈的預(yù)緊力控制方法，主要應(yīng)用扭矩法來(lái)近似控制預(yù)緊力，該方法的基本原理是在擰緊過(guò)程中通過(guò)控制擰緊扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)緊力的間接控制。

T＝KdF

其中，T：扭矩；K：扭矩系數(shù)；d：螺紋公稱(chēng)直徑；F：螺紋連接件軸向預(yù)緊力。

目前，工程中扭矩系數(shù)K一般主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。但經(jīng)驗(yàn)值均用于螺釘或類(lèi)似螺釘?shù)穆菁y連接方式，顯然對(duì)于螺紋壓圈并不完全適用。并且在實(shí)際擰緊過(guò)程中，螺紋壓圈的扭矩系數(shù)K并不是一個(gè)常數(shù)，螺紋的加工精度、有無(wú)潤(rùn)滑劑、擰緊速度、擰緊工具、擰緊時(shí)的溫度等都會(huì)對(duì)擰緊過(guò)程中扭矩系數(shù)K的變化產(chǎn)生影響。由此可見(jiàn)，對(duì)于精密光學(xué)儀器，螺紋壓圈的預(yù)緊力需要精確控制，在材料、溫度、潤(rùn)滑條件等多種不確定因素的條件下，K的經(jīng)驗(yàn)值顯然滿足不了工程實(shí)際需求。因此，提出針對(duì)精密螺紋壓圈的扭矩系數(shù)K值的取值規(guī)律，建立螺紋壓圈扭矩與預(yù)緊力之間的映射關(guān)系，對(duì)于定量、準(zhǔn)確地控制精密光學(xué)儀器中螺紋壓圈的擰緊扭矩具有重要意義。

螺紋壓圈的在擰緊過(guò)程中的接觸狀態(tài)以及使用方式都與螺釘不同，且螺紋壓圈的預(yù)緊力也并沒(méi)有引起廣泛的重視。因此目前并沒(méi)有針對(duì)螺紋壓圈扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系的測(cè)量方法，與之相近的針對(duì)大尺寸螺栓連接中扭矩和預(yù)緊力關(guān)系已有較為成熟的測(cè)量方法，主要有應(yīng)變片法、超聲波測(cè)量法、扭拉傳感器測(cè)量方法等。但是這些方法并不能適用于螺紋壓圈的扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系測(cè)量，其中，應(yīng)變片法的測(cè)量方法理論精度雖然比較高，但由于操作復(fù)雜，應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量影響最終測(cè)量精度，所以該方法主要適用于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)研究，并不適合工程應(yīng)用。超聲波法測(cè)量精度高，但缺點(diǎn)是對(duì)試驗(yàn)螺栓的結(jié)構(gòu)和加工有特定的要求，顯然不適用于螺紋壓圈。目前基于船、車(chē)等大型機(jī)械產(chǎn)品的螺栓連接的扭拉傳感器測(cè)量裝置也并不適用于螺紋壓圈的測(cè)量。

為了保證精密光學(xué)儀器中螺紋壓圈在擰緊過(guò)程中的預(yù)緊力，且能獲得高精度和高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，亟需研究一種精密光學(xué)儀器中螺紋壓圈的扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種精密螺紋壓圈扭矩-預(yù)緊力映射關(guān)系測(cè)量裝置，該裝置操作方便，精度高。