[发明专利]一种带丝杆加载机构的载荷分析仪及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带丝杆加载机构的载荷分析仪及其使用方法。 

背景技术

螺栓联接是紧固件联接中最基本的一种结构形式，而紧螺栓联接是最常见的，被广泛的应用在现代工业当中。如何很好的理解和掌握紧螺栓联接轴向加载的整个动态过程的这部分知识来更好设计螺栓和使用螺栓就具有很重大的意义。但是由于螺栓施加载荷后的变形量很小，且这部分的理论知识比较抽象，难以被学习者所理解。现有的紧螺栓联接教学仪器尚无能够直观演示从施加预紧力到施加载荷的整个变化过程。 

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种带丝杆加载机构的载荷分析仪及其使用方法，利用弹簧替代螺栓和被连接件，使得实验结果明显，能够让学生快速理解理论知识。 

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种带丝杆加载机构的载荷分析仪，包括底板，所述底板的两侧分别固设有立柱，所述立柱顶部连接有固定板，所述底板上方设置有固定在立柱上的被连接板，所述被连接板上方设置有套设在立柱上并可沿立柱上下移动的上顶板，所述被连接板与上顶板之间设置有对称安装的上、下被连接件，所述上、下被联接件均包括外盒体和套在外盒体内并可沿外盒体腔体上下移动的内件，内、外件之间还夹设有弹簧；还包括螺栓，所述螺栓从下到上依次贯穿被连接板、上、下被连接件、上顶板后用螺母锁紧，所述上顶板和螺母之间设置有有垫圈，所述螺栓包括与螺母相连接的螺栓头、带头部的螺栓尾、分别套住螺栓头和螺栓尾端部的套筒，所述套筒与螺栓头、螺栓尾均为花键连接，所述套筒内还设置有连接螺栓头和螺栓尾的弹簧；还包括一加载机构，所述加载机构包括套设在立柱上并可沿立柱上下移动的加载板，所述加载板中部设置有让上、下被连接件穿过的通孔，所述加载板的两侧分别设置有带滑槽的上滑槽板，所述被连接板的两侧分别设置有带滑槽的下滑槽板，位于同一侧的上、下滑槽板之间设置有连杆组件，所述连杆组件包括中部交叉铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的上端铰接有子母螺钉，所述子母螺钉在上滑槽板的滑槽内移动，所述第一连杆的下端铰接在下滑槽板上，所述第二连杆的下端铰接有滑块，所述滑块在下滑槽板的滑槽内移动，所述第二连杆的上端铰接在上滑槽板上，所述底板上还设置有带螺母的丝杆，所述螺母的两侧均设置有与滑块相连接的横杆。 

进一步的，所述上、下被连接件内弹簧的劲度系数小于螺栓内弹簧的劲度系数，两者都在满足胡克定律的范围内。 

进一步的，所述垫圈与上顶板之间这种有称重传感器，所述上顶板与加载板之间设置有称重传感器，所述上、下被连接件之间设置有称重传感器，所述固定板底部分别设置有对螺栓和上顶板进行测距的超声波传感器，所述底板上设置有连接称重传感器和超声波传感器的控制电路板，所述一侧的下滑槽板上还设置有显示力和距离的显示屏。 

进一步的，所述丝杆的一端连接有转动丝杆的手柄。 

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种如上述的带丝杆加载机构的载荷分析仪使用方法，按以下步骤进行： 

（1）接通电源，启动开关；

（2）调整螺栓，使螺栓处于未拧紧状态，加载机构调至最低位置，调整好超声波传感器位置；

（3）测出并记录初始被联接件的厚度和螺栓初始总长；

（4）开始缓慢拧紧螺栓，预紧到一定程度，测出并记录螺栓总载荷，螺栓预紧力，被联接件的厚度，螺栓总长；

（5）旋转手柄，使加载机构向上运动对螺栓进行轴向加载，观察显示屏的数据变化，施加到一定载荷后，停止加载，将测出并记录螺栓总载荷，螺栓预紧力，施加载荷，被联接件的厚度和螺栓总长；

（6）关闭电源，卸载螺栓，返回加载机构，结束操作。

本发明的设计构想： 

为了使所设计的分析仪能够直观的演示紧螺栓联接轴向加载从未拧紧螺母到施加轴向载荷的整个动态过程，同时能够直观看出螺栓形变量并通过数值显示出施加载荷和预紧力的变化，为此采用等效替代与放大的方法，利用大劲度系数弹簧代替螺杆来放大螺栓的变形量，小劲度系数弹簧代替被连接件来降低被连接件的刚度。考虑到老师教学过程中与同学互动更容易进行，采用手动操作的方式，同时采用数显模块，直观显示出变形量与拉、压力值的变化。