[发明专利]螺纹紧固连接预紧力与扭矩关系试验测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及螺纹紧固连接预紧力与扭矩关系测试技术领域，具体涉及一种螺纹紧固连接预紧力与扭矩关系试验测试装置。 

背景技术

螺纹紧固件装配时，施加的装配力矩在螺栓上会产生相应的拉力(即预紧力)，这种装配力矩和预紧力之间的对应关系通常称为扭拉关系。预紧力是螺纹紧固连接结构设计的关键指标，但由于实际装配中的预紧力难以直接测量，需要利用扭拉关系将设计提出的预紧力指标转化成装配力矩值，通过装配力矩控制间接实现预紧力控制。 

扭拉关系试验是模拟螺纹紧固连接实际装配条件，测量装配过程中施加的装配力矩及其在螺栓上对应产生的拉力(即预紧力)，进而获取该装配条件下装配力矩和预紧力之间关系(即扭拉关系)的一种试验形式。 

目前，扭拉关系测试方法主要有应变片法、超声波测量法、扭拉传感器测量法等。 

其中，应变片法，在GJB715.15中给出了测试原理，是采用专用试验套筒和应变片，套筒用于安装螺纹紧固件，应变片用于测量产生的预紧力。这种方法结构上来看比较简单，测试精度理论上也比较高，但在实际使用中存在以下问题： 

(1)需要针对试验螺栓的螺纹直径和螺杆长度专门定制试验套筒 

由于是模拟装配，试验螺栓与试验套筒在直径、长度方面需要一一对应，这就需要针对试验螺栓的螺纹直径和螺杆长度专门定制试验套筒。这不仅增加了试验周期，也难以适应工程上螺栓的直径和长度组合众多的实际情况。 

(2)预紧力测量精度受应变片粘贴质量、套筒表面质量等影响 

由于需要在套筒上粘贴应变片，应变片的粘贴效果直接影响到预紧力的测量结果，这一方面取决于操作人员的经验和水平，另一方面也受到套筒表面质量的影响。 

总的来说，该方法主要适用于实验室的实验研究，不适合工程化应用。 

对于超声波法，其原理是测量螺栓安装过程中的伸长量并换算成预紧力。该方法测试精度高，但缺点是对试验螺栓的结构和加工制造有专门的要求，只适用于特定类型的螺栓。 

至于扭拉传感器测量法，其测量的关键在于扭拉一体传感器，这种传感器技术在国内还没有，目前国外只有德国和美国有基于这种传感器的扭拉试验设备，采购成本很高。 

发明内容

本发明提供一种螺纹紧固连接预紧力与扭矩关系试验测试装置，解决螺纹紧固连接装配仿真、装配过程的力矩和预紧力同步测量问题。 

本发明的技术方案为： 

该装置包括扭矩传感器、扭矩传感器支座、三爪卡盘、右置物台、右夹具、左夹具、长螺杆、限位块、左置物台、夹具座、支撑座、光滑导轨、双头螺杆、手轮、压板、压力传感器、链条、链轮、固定压板螺栓； 

其中左夹具与右夹具均为圆盘形状，圆盘的两侧铣平，在圆盘顶端设有提 手；其中右夹具中心开有光孔，与扭矩传感器邻近的端面从中心通孔向外铣成圆形阶梯，另一端面的边沿铣出凸台；该夹具用于放置对应螺纹直径的螺栓，通孔厚度与通孔直径相等；左夹具在圆盘一面开有六角沉孔或圆孔，另一面开有光孔用于穿过螺栓的杆部，光孔厚度与通孔直径相等，在开有圆孔的端面边沿铣出凸台； 

右置物台为中心部位开有凸字型槽的方形台，凸字型槽的底端为圆弧形，与右夹具配合使用，在凸字型槽的两侧对称开有两个螺杆孔； 

左置物台为方形台，开有对称的四个光孔，光孔的两侧开有对称的两个螺杆孔； 

夹具座为中心部位开有凸字型槽的长方体，凸字型槽的底端为圆弧形； 

其整体连接关系为：左置物台和右置物台通过导轨架放置在水平导轨上；扭矩传感器支座位于右置物台外侧，扭矩传感器放置在扭矩传感器支座上，三爪卡盘固定在扭矩传感器上； 

左置物台的内侧面上对称布置有4个支撑座，每个支撑座上均安装滚动轴承，夹具座放置在支撑座上，滚动轴承限制夹具座在竖直方向上的运动同时保证夹具座在水平方向上的位移为滚动摩擦； 

压力传感器通过螺栓固定在左置物台上且置于压板与左置物台之间，压板通过2个固定压板螺栓安装于压力传感器上，压板还开有4个光孔；四根双头螺杆穿过压板光孔和左置物台的光孔，旋入夹具座； 

两个长螺杆一端与链轮连接，另一端分别穿过左置物台与右置物台后与右置物台的内侧面固定，两个长螺杆上的链轮上安装链条、手轮通过驱动链轮和链条组成链传动机构使左置物台和右置物台沿导轨同步滑动。