[發(fā)明專利]一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置

在審

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• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110658129A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志峰;閆興;鄭銘坡;王寶恩;徐文祥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01L5/24
• 代理公司: 11203 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈波

1.一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置，其特征在于：

該裝置由基座、螺母(1)、墊圈(2)、套筒(3)、應(yīng)變片(4)、待測試螺栓(5)、緊定螺釘(6)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；

其中基座被固定在工作臺上，以便于施加擰緊力矩，套筒(3)通過螺紋連接固定在基座上，待測試螺栓(5)依次穿過套筒(3)、墊圈(2)和螺母(1)，用緊定螺釘(6)固定測試螺栓(5)的頭部，通過旋轉(zhuǎn)螺母施加擰緊力矩，使緊固件伸長產(chǎn)生預(yù)緊力的同時(shí)使套筒產(chǎn)生軸向壓縮形變，應(yīng)變片(4)粘貼于套筒的外部并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，以獲得套筒的軸向壓縮應(yīng)變，進(jìn)而計(jì)算螺紋緊固件的夾緊力，用數(shù)顯扭矩扳手施加擰緊力矩并記錄擰緊力矩大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置，其特征在于，在套筒外表面中部均勻粘貼4個(gè)應(yīng)變片，同時(shí)測量4個(gè)部位的軸向壓縮應(yīng)變，并求其平均值，以保證測試結(jié)果的精確性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置，其特征在于，試驗(yàn)裝置中的套筒是根據(jù)實(shí)際連接工況定制的，與被夾緊元件的材料、成型方式、表面處理以及表面粗糙度保持一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置，其特征在于，螺紋緊固件的預(yù)緊力根據(jù)以下公式計(jì)算：

|F_C|＝F_V＝|ε_C|·E·A_eq (1)

其中，ε_C為套筒的平均軸向壓縮應(yīng)變，E為套筒材料的楊氏彈性模量，A_eq為套筒應(yīng)力截面積，F(xiàn)_C為套筒的軸向壓縮力，其在大小上與緊固件的預(yù)緊力F_V相等。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的裝置，其特征在于，螺紋緊固件的總摩擦系數(shù)μ_m可用以下公式來計(jì)算：

其中，T(N·m)為擰緊力矩，p(mm)為螺紋螺距，F(xiàn)_V(kN)是預(yù)緊力，d₂(mm)是螺紋基本中徑(d₂＝d-0.6495p)，d_b(mm)為支承面有效直徑。

6.采用權(quán)利要求1所述測試裝置進(jìn)行的一種螺紋緊固件總摩擦系數(shù)的測試方法，其特征在于，只需測得擰緊力矩T和套筒的軸向壓縮應(yīng)變ε_C，便可計(jì)算得到總摩擦系數(shù)μ_m；

步驟1：將基座固定在工作臺上，將待測螺栓依次穿過套筒、墊圈和螺母，并用緊定螺釘固定螺栓頭部；

步驟2：將套筒下端旋入基座的螺紋孔并擰緊，然后把應(yīng)變片與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連；

步驟3：用數(shù)顯扭矩扳手旋轉(zhuǎn)螺母施加擰緊力矩，并記錄擰緊力矩的大小T；

步驟4：分別讀取應(yīng)變片測得的套筒的軸向壓縮應(yīng)變，并計(jì)算其平均值ε_C；根據(jù)套筒材料的楊氏彈性模量E以及其應(yīng)力截面積A_eq可計(jì)算出套筒的軸向壓縮力F_C，其在大小上與緊固件的預(yù)緊力F_V是相等的；

|F_C|＝F_V＝|ε_C|·E·A_eq (5)

步驟5：根據(jù)測得的擰緊力矩以及計(jì)算得出的預(yù)緊力，由式(4)可計(jì)算得出螺紋緊固件總摩擦系數(shù)μ_m；

步驟6：根據(jù)式(1)計(jì)算緊固件的扭矩系數(shù)K：