[发明专利]一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及试验装置和方法，尤其是一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法，能够通过测试装配扭矩和压紧力从而对卡箍进行质量检验。

背景技术

螺旋卡箍和螺钉可调卡箍是常见的机械产品，由箍带、套罩、蜗杆或螺钉及螺母组成，在航天器中主要用于运载火箭和载人飞船及空间站内线缆或管路的紧固。是航天器必不可少的一类重要的机械产品。卡箍的松动或开裂失效以及因装卡过紧导致被紧固材料发生破坏失效均可导致严重的后果。目前卡箍的质量保证工作仅限于对卡箍各组成零件原材料性能的控制，而忽视了卡箍的使用性能控制和质量保证工作。而作为卡箍最重要的两个使用性能指标即装配扭矩和压紧力更是缺乏相关的测量手段。使用过程中只能按装配工人的经验进行卡紧装配，装配质量难以保证，存在事故隐患，对航天器的服役可靠性构成潜在威胁。

随着经济发展和国防需要，对我国航天器提出了高可靠性、长寿命设计的要求。为了提高航天器用关键机械产品之一的卡箍的服役可靠性，必须对其重要的使用性能指标即装配扭矩和压紧力进行质量保证，而不能只对卡箍各组成零件的原材料性能做质量保证。而对卡箍使用性能进行质量保证的关键技术就是如何获得装配扭矩和压紧力之间的对应关系曲线以及卡箍的极限破坏扭矩和极限压紧力。

目前，没有合适的试验设备能够完成上述卡箍使用性能的测试，已有的扭矩扳手或扭矩测量仪器只能够提供扭矩和测量扭矩值，而力学试验机只能测试常规拉、压、弯、剪等载荷模式下材料的力学性能，并不能完成卡箍使用性能的测试。将上述设备结合使用也无法测的卡箍的使用性能指标。而本发明的一体化测量装置，通过紧缩环的直径变化量与力学试验机的压缩载荷之间建立关系，通过同步读取扭矩扳手或扭矩加载设备施加的扭矩及压缩载荷（对应压紧力）可以很好的获得与卡箍装配过程一致的操作过程中卡箍关键的使用性能即装配扭矩和压紧力的关系曲线，此外还可以由装配扭矩-时间曲线和压紧力-时间曲线的拐点获得极限破坏扭矩和极限压紧力（分别对应卡箍结构局部发生塑性变形时对应的装配扭矩和压紧力），从而能够确定卡箍的优化装配工艺。通过多批次卡箍抽检件的极限破坏扭矩和极限压紧力的比较和统计分析可以达到卡箍使用性能的质量控制目的，从而提高航天器用卡箍的服役可靠性，对航天器的正常运行及可靠服役具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卡箍的使用性能试验装置及方法，能够用于卡箍安装工艺优化设计和质量检验，可通过该装置开展卡箍的服役可靠性质量保证工作，特别是提高航天器用卡箍的服役可靠性。

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种卡箍的使用性能试验装置，其特征在于该测试装置包括：紧缩环、扭矩驱动及测量装置、压紧力测试机构、数据处理器,所述卡箍为螺旋卡箍或者螺钉可调卡箍，通过螺钉或者螺栓调节卡箍的松紧，即压紧力；

紧缩环，为由弹簧钢制成的局部开口并部分重合的可收缩的环，具有与所述卡箍最大压紧力相匹配的弹性模量并具有多种不同直径、壁厚及宽度的规格以适应不同标称直径的卡箍，在试验时，根据所述卡箍的标称直径选择规格与所述卡箍相匹配的紧缩环，将所述卡箍套在所述紧缩环外圈并调节蜗杆或螺钉，使所述卡箍刚好可以可做轻微的周向移动；

扭矩驱动及测量装置，用于向所述卡箍的蜗杆或螺钉施加装配扭矩载荷并测量扭矩值； 

压紧力测试机构，由直径测试引伸计和/或应变片测量系统以及所述紧缩环构成；

数据处理器，接收来自所述千分表的紧缩环轴向变形量和/或来自所述应变片测量系统的紧缩环周向变形量、以及来自所述扭矩驱动装置的扭矩值，并依据相同的时间参考标准分别建立起扭矩-时间关系曲线，根据所述紧缩环变形量和紧缩环所受压紧力之间的等效关系曲线反推出压紧力-时间关系曲线以及扭矩-压紧力关系曲线，并记录存储上述曲线。

一种采用上述试验装置的卡箍使用性能试验方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤（1），标定所述压紧力测试机构，所述压缩试验机采用恒位移模式压缩所述压紧力测试机构，由压缩试验机读取压缩载荷，由所述千分表测量紧缩环的轴向变形量和（或）由所述应变片测量系统测量紧缩环的周向变形量，由此建立压缩载荷与紧缩环的轴向变形量和（或）压缩载荷与紧缩环的周向变形量之间的等效关系曲线；