[发明专利]一种测量螺栓夹紧力的装置及测量方法

说明书

一种测量螺栓夹紧力的装置，包括带有平面的特征的螺栓，平面上贴有单向应变片，单向应变片通过导线连接NI DAQ数据采集系统，贴有若干片单向应变片的螺栓安装在拉伸机的夹具上；一种测量螺栓夹紧力的方法，将螺栓的螺杆中段加工成带有平面的特征；将若干片单向应变片贴在加工有平面的螺杆上；将若干片单向应变片通过导线连接NI DAQ数据采集系统；标定：将贴有若干片单向应变片的螺栓安装在拉伸机的夹具上，施加拉力，记录螺栓的应变与力的对应关系，NI DAQ数据采集系统用于获取上述标定的系统数据和实际夹紧力的数据；本发明不受设计空间的限制，可以测试真实的螺栓夹紧力且测试结果较准确，使单向应变片有了新的用途，是本领域的一项新的开拓。

技术领域

本发明属于机械工程和力学领域，特别涉及一种测量螺栓夹紧力的装置及测量方法。

背景技术

在机械系统设计中，螺栓连接是一种常见的连接方式，但是螺栓的夹紧力大小至关重要，是优化设计及可靠性设计重要的设计参数。

当前大多数设计都是参考机械零件设计手册，根据一个应用工况，假设一个系数K，利用公式F=T/(K*D)计算得到夹紧力，其中T表示施加的扭矩，D表示螺栓的直径，F为夹紧力。而真实的夹紧力，受到诸多的因数的影响，如连接件的材料，表面粗糙度、螺栓的螺距等，对于正向设计，基于假设的方法具有很大的局限性。

螺栓作为连接件的设计，由于设计空间有限，要真实得到螺栓的夹紧力，具有很大的难度，如果利用额外的力传感器，即使设计空间允许，但额外增加传感器连接零件，造成了额外的摩擦力使得测试得到的螺栓夹紧力比真实值偏小，这种方法也是有局限性的。

本发明在上述现有技术的基础上进行了改进，提出了一种测量螺栓夹紧力的方法，很好地克服了上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，将单向应变片与NI DAQ数据采集系统和拉伸机结合，使单向应变片有了新的用途。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种测量螺栓夹紧力的装置，包括带有平面的特征的螺栓，平面位于螺栓的螺杆中段，平面上贴有若干片单向应变片，若干片单向应变片通过导线连接NI DAQ数据采集系统，贴有若干片单向应变片的螺栓安装在拉伸机的夹具上。

优选的，所述单向应变片的片数为2片或4片。

优选的，所述螺栓的螺杆上设置有若干个凹槽，单向应变片贴于对应的凹槽内。

优选的，所述螺栓为转向管柱上的螺栓。

优选的，所述拉伸机为MTS拉伸机，该MTS拉伸机能精确记录载荷力。

优选的，所述若干片单向应变片的型号相同。

优选的，一种测量螺栓夹紧力的方法，包括以下步骤：步骤1：将螺栓的螺杆中段加工成带有平面的特征；步骤2：将若干片单向应变片贴在加工有平面的螺杆上，若干片单向应变片用来建立惠斯通桥接电路；步骤3：将若干片单向应变片通过导线连接NI DAQ数据采集系统；步骤4：标定：将贴有若干片单向应变片的螺栓安装在拉伸机的夹具上，施加拉力，记录螺栓的应变与力的对应关系，NI DAQ数据采集系统用于获取上述标定的系统数据和实际夹紧力的数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明不受设计空间的限制，可以测试真实的螺栓夹紧力且测试结果较准确，将单向应变片与NI DAQ数据采集系统和拉伸机结合，使单向应变片有了新的用途，是本领域的一项新的开拓；本发明原理易懂，操作方便，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明螺栓结构示意图；

图2是本发明带凹槽的螺栓结构示意图；

图3是本发明惠斯通半桥连接示意图；