[发明专利]螺栓结合面单元全载荷静特性试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于构件结合面全载荷静特性试验技术领域，涉及一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验装置，本发明还涉及一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验方法。

背景技术

一台机器由众多构件组成，构件与构件连接的表面称为结合面，结合面特性对机器整机特性影响很大，机床、坐标测量机、机器人等机器的结合面刚度占整机刚度50﹪以上，阻尼占到50﹪-80﹪。构件与构件用螺栓连接起来的结合面称为螺栓结合面，螺栓结合面特性由两个构件的连接面、螺栓与其中一个构件的螺纹连接面及螺栓与另一个构件的连接面等三部分结合面的特性决定。结合面特性具有非线性特征，因此获取螺栓结合面特性的试验装置及试验方法对所获取的螺栓结合面特性的准确性至关重要。

实际结构中两个构件的连接面可能很大，连接螺栓个数可能有多个，把其中一个螺栓连接的结合面称为螺栓结合面单元，整个螺栓结合面特性取决于各个螺栓结合面单元特性及其分布，如果螺栓结合面单元的特性能够准确获取，然后通过解析就可以求出整个螺栓结合面特性。螺栓结合面单元是整个螺栓结合面的一部分，因此螺栓结合面单元就可能既承受法向预紧力，还要承受工作载荷（包括法向力、切向力、转矩和弯矩等全工作载荷）。而目前的螺栓结合面静特性试验装置只能局限于法向预紧特性试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验装置，能够进行螺栓结合面的法向力、切向力、转矩和弯矩全工作载荷静特性试验。

本发明的另一个目的是提供一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验方法，实现螺栓结合面的法向力、切向力、转矩和弯矩全工作载荷静特性试验。

本发明所采用的技术方案是，一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验装置，包括箱体，箱体的上方设置有横梁，横梁通过左立柱、右立柱与箱体固定连接；在箱体台面上安放有下试件，下试件上放置有上试件，上试件向上与横梁之间设置有预载组件，预载组件与上试件、下试件依次连接；上试件的两端悬臂上对称地各安装有一个施载组件5A、施载组件5B，施载组件5A、施载组件5B分别垂直向上与横梁连接；上试件的两端悬臂端头各安装一个连接件，连接件与横梁的右立柱、左立柱之间各设有一轴线水平的施载组件5C、施载组件5D。

本发明所采用的另一技术方案是，利用上述装置，进行下述测量实验：

方式1，一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验方法，利用下述的装置，其结构是，

包括箱体，箱体的上方设置有横梁，横梁通过左立柱、右立柱与箱体固定连接；在箱体台面上安放有下试件，下试件上放置有上试件，上试件向上与横梁之间设置有预载组件，预载组件与上试件、下试件依次连接；所述预载组件的结构是，包括模拟螺栓头、力传感器、垫片、轴承、专用螺杆及定心附件，定心附件由两个阶梯形半圆环组成，用于对专用螺杆、轴承、垫片、力传感器、模拟螺栓头、上试件、下试件的同心安装，专用螺杆的上端为方头结构，并通过轴心开有水平的加力孔，专用螺杆从上到下依次穿过轴承、垫片、力传感器、模拟螺栓头、上试件的轴心孔，专用螺杆的下端与下试件通过螺纹连接；

利用上述的装置，进行竖直方向预紧力试验的步骤是，

将下试件固定在箱体上，将上试件置于下试件上表面，在下试件和上试件的各个测量平面上设置若干垂直方向的位移传感器，利用定心附件的同心安装作用，将专用螺杆下端依次向下穿过轴承、垫片、力传感器、模拟螺栓头的孔后，使专用螺杆下端与下试件螺纹连接，撤走定心附件，转动专用螺杆的上端方头，专用螺杆压紧上试件、下试件从而施加法向预紧力；此时，通过力传感器检测出预紧力，各个位移传感器同时检测出上试件、下试件的法向相对位移，该法向相对位移即是螺栓结合面单元的预变形，调整预载组件的专用螺杆改变预紧力，重复上述过程，即得到螺栓结合面单元的预紧力与预变形的关系；

方式2，一种螺栓结合面单元全载荷静特性试验方法，利用下述的装置，其结构是，