本發(fā)明所述的螺紋扭力特性測(cè)量裝置，涉及一種機(jī)械聯(lián)結(jié)領(lǐng)域的測(cè)量裝置，具體為一種用于測(cè)量螺紋連接件扭力特性的裝置。

背景技術(shù)：

螺紋連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拆裝方便,類型多樣,是機(jī)械裝配中應(yīng)用最廣泛連接方式。具體應(yīng)用如高層建筑、大型工業(yè)廠房和展覽館、橋梁、電站鍋爐、風(fēng)力發(fā)電、公路、鐵路、機(jī)電裝備、港口機(jī)械、大型體育場(chǎng)館、地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環(huán)保工程、城市公共設(shè)施及臨時(shí)房屋等鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目。

在機(jī)械產(chǎn)品裝配中,螺紋緊固件裝配質(zhì)量是保證機(jī)械質(zhì)量及正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。目前在裝配工藝上最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是通過(guò)控制扭矩來(lái)間接實(shí)現(xiàn)軸向預(yù)緊力的控制,也叫做力矩控制法。但力矩控制法通常是通過(guò)在一定條件下(如鋼制普通粗牙、無(wú)潤(rùn)滑)給出一個(gè)扭矩系數(shù)平均值來(lái)估算預(yù)緊力,因而精度不高,在需要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的場(chǎng)合難以滿足要求。

螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)保證其可靠性的關(guān)鍵在于螺紋緊固件的合理選擇以及預(yù)緊力的合理控制。然而，由于國(guó)內(nèi)在螺紋緊固件的選擇和預(yù)緊力的控制方面還存在不足。如預(yù)緊力分布散差過(guò)大，為保證螺紋的可靠聯(lián)接，在設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)選用比較大的安全系數(shù)，這樣一來(lái)，雖然不會(huì)導(dǎo)致過(guò)載破壞，但是螺紋緊固件型號(hào)很大而所服役的預(yù)緊力相對(duì)很低，這樣不僅不利于充分發(fā)揮螺紋緊固件的效能，同時(shí)預(yù)緊力相對(duì)過(guò)小，也不利于螺紋緊固件的抗松動(dòng)性能和抗疲勞性能的充分發(fā)揮。

目前螺紋扭力特性測(cè)量專用的實(shí)驗(yàn)裝置和方法均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用不便、功能單一等問(wèn)題，不利于細(xì)致研究螺紋最佳預(yù)緊力、裝配方式、應(yīng)力振動(dòng)頻率和松動(dòng)等關(guān)鍵性問(wèn)題。因此迫切需要設(shè)計(jì)一種新型的專用測(cè)量設(shè)備，測(cè)量螺紋部位的扭力特性，獲取可靠的螺紋連接扭力特性數(shù)據(jù)，便于螺紋連接關(guān)鍵問(wèn)題的精細(xì)化研究，進(jìn)而為確定滿足精度要求的預(yù)緊工藝流程提供科學(xué)依據(jù)。

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)一種新型的螺紋扭力特性測(cè)量裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型的螺紋扭力特性測(cè)量裝置試驗(yàn)臺(tái)。用以解決螺紋扭力特性測(cè)量研究實(shí)驗(yàn)臺(tái)缺乏，及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置在結(jié)構(gòu)、功能、實(shí)用性等方面存在的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的一種螺紋扭力特性測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)包括：軸向加載機(jī)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、被測(cè)量螺紋對(duì)、扭矩扳手；軸向加載機(jī)構(gòu)一端與被測(cè)量螺紋對(duì)連接，另一端通過(guò)接觸配合徑向定位于支撐結(jié)構(gòu)上；被測(cè)量螺紋對(duì)通過(guò)螺栓安裝在支撐結(jié)構(gòu)上；扭矩扳手套裝在被測(cè)量螺紋對(duì)的螺栓上；

本發(fā)明所述的支撐結(jié)構(gòu)包括：支座、加載側(cè)蓋板、套筒、壓塊、螺紋側(cè)蓋板；套筒通過(guò)壓塊安裝于支座上；加載側(cè)蓋板和螺紋側(cè)蓋板通過(guò)螺栓定位于套筒上；

本發(fā)明所述的軸向加載機(jī)構(gòu)包括：手把輪、拉桿、加載扳手、螺母、拉力傳感器、彈簧、掛鉤；彈簧安裝于兩個(gè)掛鉤間；拉力傳感器兩端分別通過(guò)螺紋與掛鉤和拉桿相連；拉桿裝于加載側(cè)蓋板的通孔中；螺母通過(guò)螺紋旋在位于加載側(cè)蓋板外側(cè)的拉桿上；加載扳手裝于螺母上；手把輪通過(guò)螺釘固定于拉桿上；

本發(fā)明所述的被測(cè)量螺紋對(duì)包括試驗(yàn)螺母和試驗(yàn)螺栓；試驗(yàn)螺母通過(guò)螺釘裝于螺紋側(cè)蓋板的外側(cè)，試驗(yàn)螺栓與試驗(yàn)螺母通過(guò)螺紋配合連接；試驗(yàn)螺栓的一端與掛鉤連接，另一端套裝有扭矩扳手。

本發(fā)明所述的彈簧軸向剛度為100000～1000000N/m之間；

本發(fā)明所述的拉力傳感器測(cè)量范圍0～10000N，輸出0～10V電壓信號(hào)，具備通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行拉力測(cè)量與分析的功能；

本發(fā)明所述的扭矩扳手測(cè)量范圍0～20N.m，輸出0-10電壓信號(hào)，具備通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行扭矩測(cè)量與分析的功能。

本發(fā)明的原理及功能是：

本發(fā)明原理是進(jìn)行螺紋扭力特性測(cè)量時(shí)用手把住手把柄以防拉桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得拉桿只能沿周向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)加載扳手旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)整拉桿的軸向位置，拉桿拉動(dòng)彈簧變形，通過(guò)拉力傳感器和實(shí)時(shí)測(cè)量軸向拉力。在給定軸向拉力下，用手緩慢拉動(dòng)扭矩扳手，扭矩扳手所測(cè)扭矩值會(huì)先緩慢增大，后突然小幅跳動(dòng)，同時(shí)扭矩扳手發(fā)生顯著周向位移，此時(shí)獲取的扭矩即為該軸向拉力下的螺紋預(yù)緊扭矩值。通過(guò)更換試驗(yàn)螺栓和試驗(yàn)螺母，可進(jìn)行不同潤(rùn)滑條件、不同表面粗糙度、溫度等對(duì)螺紋扭力特性影響試驗(yàn)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明的使用，解決了螺紋扭力測(cè)量專用的實(shí)驗(yàn)裝置和方法所存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾因素多，測(cè)量結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性不高等問(wèn)題；

2、本發(fā)明可進(jìn)行不同潤(rùn)滑條件、不同螺紋表面粗糙度、不同螺紋結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料下螺紋扭力特性試驗(yàn)，為研究螺母擰緊力矩與軸向壓緊力之間關(guān)系和螺紋連接件設(shè)計(jì)提供依據(jù)和支撐，屬于專用型的新型實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工簡(jiǎn)便、使用方便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，故屬于一種用于研究螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的新型螺紋扭力特性測(cè)量裝置。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

在圖中：1、手把輪 2、拉桿 3、加載扳手 4、螺母 5、加載側(cè)蓋板 6、套筒 7、拉力傳感器 8、壓塊 9、彈簧 10、螺紋側(cè)蓋板 11、試驗(yàn)螺母 12、試驗(yàn)螺栓 13、扭矩扳手 14、支座 15、掛鉤。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施例如附圖所示，螺紋扭力特性測(cè)量裝置包括：軸向加載機(jī)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、被測(cè)量螺紋對(duì)、扭矩扳手13；軸向加載機(jī)構(gòu)一端與被測(cè)量螺紋對(duì)連接，另一端通過(guò)接觸配合徑向定位于支撐結(jié)構(gòu)上；被測(cè)量螺紋對(duì)通過(guò)螺栓安裝在支撐結(jié)構(gòu)上；扭矩扳手13套裝在被測(cè)量螺紋對(duì)的螺栓上；

支撐結(jié)構(gòu)包括：支座14、加載側(cè)蓋板5、套筒6、壓塊8、螺紋側(cè)蓋板10；套筒6通過(guò)壓塊8安裝于支座14上；加載側(cè)蓋板5和螺紋側(cè)蓋板10通過(guò)螺栓定位于套筒6上；

軸向加載機(jī)構(gòu)包括：手把輪1、拉桿2、加載扳手3、螺母4、拉力傳感器7、彈簧9、掛鉤15；彈簧9安裝于兩個(gè)掛鉤15間；拉力傳感器7兩端分別通過(guò)螺紋與掛鉤15和拉桿2相連；拉桿2裝于加載側(cè)蓋板5的通孔中；螺母4通過(guò)螺紋旋在位于加載側(cè)蓋板5外側(cè)的拉桿2上；加載扳手3裝于螺母4上；手把輪1通過(guò)螺釘固定于拉桿2上；

被測(cè)量螺紋對(duì)包括試驗(yàn)螺母11和試驗(yàn)螺栓12；試驗(yàn)螺母11通過(guò)螺釘裝于螺紋側(cè)蓋板10的外側(cè)，試驗(yàn)螺栓12與試驗(yàn)螺母11通過(guò)螺紋配合連接；試驗(yàn)螺栓12的一端與掛鉤15連接，另一端套裝有扭矩扳手13。

彈簧9軸向剛度為100000～1000000N/m之間；

拉力傳感器7測(cè)量范圍0～10000N，輸出0～10V電壓信號(hào)，具備通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行拉力測(cè)量與分析的功能；

扭矩扳手13測(cè)量范圍0～20N.m，輸出0-10電壓信號(hào)，具備通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行扭矩測(cè)量與分析的功能；

安裝時(shí)，將套筒6通過(guò)壓塊8固定在支座14上，將螺紋側(cè)蓋板10安裝在套筒6上，將試驗(yàn)螺母11安裝在試驗(yàn)螺栓12的中間部位，連接掛鉤15、彈簧9、拉力傳感器7和拉桿2，然后通過(guò)掛鉤將軸向力加載部件和試驗(yàn)螺栓連接起來(lái)，之后將上述組裝好的部件放置在套筒內(nèi)，并通過(guò)螺栓將試驗(yàn)螺母11固定在螺紋側(cè)蓋板10上，然后依次安裝加載側(cè)蓋板5、螺母4和手把輪1，最后安裝加載扳手3和扭矩扳手13。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其本發(fā)明的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。