本實(shí)用新型涉及各類標(biāo)準(zhǔn)件力學(xué)、摩擦學(xué)性能測試領(lǐng)域，特別是一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)的集成式壓-扭復(fù)合傳感器測量裝置。

背景技術(shù)：

螺紋緊固件連接系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛是螺栓-螺母連接副的形式，多數(shù)應(yīng)用在預(yù)緊力作用下，預(yù)緊力下的連接可以提高螺栓連接的可靠性，并能增強(qiáng)被連接體的緊密性和剛度。在螺紋緊固件連接系統(tǒng)中，沒有預(yù)緊力或預(yù)緊力不夠時(shí)，起不到真正的連接作用，一般稱之為欠擰；但過高的預(yù)緊力或者超擰也會(huì)導(dǎo)致螺紋連接的失敗。由于安裝現(xiàn)場很難直接測量預(yù)緊力，所以螺紋緊固件的預(yù)緊力則多是采用控制扭矩和轉(zhuǎn)角的手段來實(shí)現(xiàn)。這就需要知道螺紋緊固件的扭矩、轉(zhuǎn)角和預(yù)緊力之間的關(guān)系。即螺紋緊固件的扭矩-夾緊力關(guān)系。

螺紋緊固件扭矩-夾緊力關(guān)系，不僅涉及到扭矩系數(shù)、摩擦系數(shù)（含螺紋摩擦系數(shù)和支撐面摩擦系數(shù)）、緊固軸力、緊固扭矩等一系列螺紋連接副的緊固特性的測試及計(jì)算方法，還涉及到螺紋緊固件的應(yīng)力截面積和承載面積的計(jì)算方法等基礎(chǔ)術(shù)語、符號的規(guī)定。

我國在概括了國際上有關(guān)螺紋緊固件扭矩-夾緊力關(guān)系的研究成果和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證，對我國也是適用的。因此，在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在充分消化、分析日本國家標(biāo)準(zhǔn)JIS B1082-1987《螺紋緊固件應(yīng)力截面積和承載面積》、JIS B 1083-1990《螺紋緊固件緊固通則》及JIS B 1084-1990《螺紋緊固件擰緊試驗(yàn)方法》三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了等效采用的意見。

因此，我國有關(guān)螺紋緊固件扭矩-夾緊力關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)也包括下列三個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T16823.1-1997《螺紋緊固件應(yīng)力截面積和承載面積》；

GB/T16823.2-1997《螺紋緊固件緊固通則》；

GB/T16823.3-2010 《緊固件扭矩- 夾緊力試驗(yàn)》。

國內(nèi)用于分析緊固件扭矩-夾緊力關(guān)系的測量裝置主要采用分體式結(jié)構(gòu)形式，即：動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、負(fù)荷傳感器、靜態(tài)扭矩傳感器三者分離。分別測量其總扭矩、夾緊軸力、螺紋幅扭矩。這種結(jié)構(gòu)的測量裝置具有設(shè)計(jì)制造簡單、安裝方便，但是存在較大的問題，試驗(yàn)過程中螺栓裝夾費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于工程應(yīng)用。對于集成式壓—扭復(fù)合測量裝置，雖然國外有相關(guān)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，但是規(guī)格不全、價(jià)格昂貴、進(jìn)貨時(shí)間較長、接口與儀器制造單位的控制器不兼容等問題，大大制約了集成式壓—扭復(fù)合測量裝置在緊固件性能測試中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復(fù)合傳感器測量裝置，主要解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，它可以將盤式靜態(tài)扭矩傳感器、負(fù)荷傳感器、自動(dòng)定心滾子軸承及相關(guān)零部件進(jìn)行集成，可以用于取代長期以來進(jìn)口、價(jià)格昂貴的壓—扭復(fù)合傳感器和操作不便的分體式加載裝置；它使試驗(yàn)夾具數(shù)量大大減少、試驗(yàn)過程簡化、操作方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。

一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復(fù)合傳感器測量裝置，其特征在于：它包括座板、安裝立板、負(fù)荷傳感器、自動(dòng)定心滾子軸承、盤式靜態(tài)扭矩傳感器、承力套、止動(dòng)套、長止動(dòng)銷、圓墊片、止動(dòng)卡套、密封圈、定位銷、外止動(dòng)板、止動(dòng)板、螺栓墊片、螺栓以及短止動(dòng)銷；其中：自動(dòng)定心滾子軸承外圈與負(fù)荷傳感器定位孔配合并安裝到位；短止動(dòng)銷端面與承力套小端面對齊后與小端面的定位銷孔配合，并在側(cè)面頂絲孔內(nèi)安裝頂絲固定；安裝有短止動(dòng)銷的承力套通過定位軸與自動(dòng)定心滾子軸承內(nèi)圈定位；盤式扭矩傳感器通過定位銷與承力套定位；隨后與負(fù)荷傳感器通過定位銷進(jìn)行定位，并用螺栓將其固定在負(fù)荷傳感器上；密封圈安裝在負(fù)荷傳感器與承力套中間的卡槽內(nèi)；長止動(dòng)銷端面與止動(dòng)套的小端面對齊后裝入負(fù)荷傳感器、盤式靜態(tài)扭矩傳感器、承力套的定位孔內(nèi)，并在側(cè)面頂絲孔內(nèi)安裝頂絲固定；止動(dòng)板通過圓柱面與負(fù)荷傳感器中心孔定位，并將外止動(dòng)板卡在止動(dòng)墊板對稱面上，使外止動(dòng)板螺紋間隙孔與負(fù)荷傳感器的螺紋孔對齊后用螺栓固定；螺栓墊片安裝在止動(dòng)板的卡槽內(nèi)；圓墊片、止動(dòng)卡套沿長止動(dòng)銷裝入止動(dòng)套內(nèi)；被測試螺栓穿過螺栓墊片的孔，再穿過止動(dòng)板、止動(dòng)套、圓墊片、止動(dòng)卡套擰到嵌在止動(dòng)卡套的螺母上。

所述的多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復(fù)合傳感器測量裝置，其特征在于：自動(dòng)定心滾子軸承的兩定位圈分別與外圈與負(fù)荷傳感器的定位孔、承力套相應(yīng)的定位軸配合；承力套定位銷孔與盤式靜態(tài)扭矩傳感器定位銷孔通過定位銷配合，負(fù)荷傳感器與盤式靜態(tài)扭矩傳感器通過定位銷定位配合。

藉由該結(jié)構(gòu)和國內(nèi)現(xiàn)有相關(guān)裝置進(jìn)行比較，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)是：將盤式扭矩傳感器和特殊設(shè)計(jì)的負(fù)荷傳感器進(jìn)行集成，減少了螺栓測試過程中夾具數(shù)量，操作簡單方便，縮短了測試時(shí)間，價(jià)格低，規(guī)格齊全，打破了國外集成式測量裝置的壟斷，十分有利于多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)的普及和推廣，對于提高緊固件的質(zhì)量的監(jiān)控，以及緊固件的開發(fā)和應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的意義。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的立體外觀圖。

圖2是本實(shí)用新型的縱向剖視圖。

圖3是本實(shí)用新型的橫向剖視圖。

圖中：1-座板、2-安裝立板、3-負(fù)荷傳感器、4-自動(dòng)定心滾子軸承、5-盤式靜態(tài)扭矩傳感器、6-承力套、7-止動(dòng)套、8-長止動(dòng)銷、9-圓墊片、10-止動(dòng)卡套、11-密封圈、12-定位銷、13-外止動(dòng)板、14-止動(dòng)板、15-螺栓墊片、16-螺栓、17-短止動(dòng)銷。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。

請參閱圖1-3，它是本實(shí)用新型一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復(fù)合傳感器測量裝置。如圖所示：它包括座板1、安裝立板2、負(fù)荷傳感器3、自動(dòng)定心滾子軸承4、盤式靜態(tài)扭矩傳感器5、承力套6、止動(dòng)套7、長止動(dòng)銷8、圓墊片9、止動(dòng)卡套10、密封圈11、定位銷12、外止動(dòng)板13、止動(dòng)板14、螺栓墊片15、螺栓16以及短止動(dòng)銷17；其中：自動(dòng)定心滾子軸承4外圈與負(fù)荷傳感器3定位孔配合并安裝到位；短止動(dòng)銷17端面與承力套6小端面對齊后與小端面的定位銷孔配合，并在側(cè)面頂絲孔內(nèi)安裝頂絲固定；安裝有短止動(dòng)銷17的承力套6通過定位軸與自動(dòng)定心滾子軸承4內(nèi)圈定位；盤式扭矩傳感器5通過定位銷12與承力套6定位；隨后與負(fù)荷傳感器3通過定位銷12進(jìn)行定位，并用螺栓將其固定在負(fù)荷傳感器3上；密封圈11安裝在負(fù)荷傳感器3與承力套6中間的卡槽內(nèi),，防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入傳感器測量系統(tǒng)內(nèi)部；長止動(dòng)銷8端面與止動(dòng)套7的小端面對齊后裝入負(fù)荷傳感器3、盤式靜態(tài)扭矩傳感器5、承力套6的定位孔內(nèi)，并在側(cè)面頂絲孔內(nèi)安裝頂絲固定；止動(dòng)板14通過圓柱面與負(fù)荷傳感器3中心孔定位，并將外止動(dòng)板13卡在止動(dòng)墊板對稱面上，使外止動(dòng)板13螺紋間隙孔與負(fù)荷傳感器3的螺紋孔對齊后用螺栓固定；螺栓墊片15安裝在止動(dòng)板14的卡槽內(nèi)；圓墊片9、止動(dòng)卡套10沿長止動(dòng)銷8裝入止動(dòng)套7內(nèi)；被測試螺栓16穿過螺栓墊片15的孔，再穿過止動(dòng)板14、止動(dòng)套7、圓墊片9、止動(dòng)卡套10擰到嵌在止動(dòng)卡套10的螺母上。

本實(shí)用新型中，自動(dòng)定心滾子軸承4的兩定位圈分別與外圈與負(fù)荷傳感器3的定位孔、承力套6相應(yīng)的定位軸配合；承力套6定位銷孔與盤式靜態(tài)扭矩傳感器5定位銷孔通過定位銷12配合，負(fù)荷傳感器3與盤式靜態(tài)扭矩傳感器5通過定位銷12定位配合。

本實(shí)用新型中，負(fù)荷傳感器3通過圓柱面和孔配合后安裝在安裝立板2上，安裝立板2通過鍵定位后用螺栓固定在座板1上。

本實(shí)用新型中，負(fù)荷傳感器3的作用是用于測量螺栓的夾緊力，本實(shí)用新型使用中需要使用動(dòng)態(tài)扭矩傳感器用于施加緊固扭矩T 給螺栓試件，以及使用盤式靜態(tài)扭矩傳感器直接測量出螺母的螺紋扭矩Tth。測試時(shí)，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器施加緊固扭矩T 給螺栓試件，螺栓頭下支撐面和試驗(yàn)墊片15之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，存在支撐面摩擦扭矩Tb，根據(jù)施加的緊固扭矩T，測量出的螺紋扭矩Tth 可以計(jì)算出支撐面摩擦扭矩Tb，依據(jù)GB/T16823.3-2010 《緊固件扭矩- 夾緊力試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，再結(jié)合緊固件的結(jié)構(gòu)特性，可以測試分析螺紋緊固件的扭-壓關(guān)系。

即：T=T_b+T_th（1）

綜上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。