[发明专利]一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置

说明书

本发明公开了一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置。地铁中心销螺栓两连接件间并没有相对位移，难以用横向振动试验来研究。本发明在垫块通孔粘贴应变片；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；利用振动台进行振动加速试验，通过应变片采集振动轴向夹紧力，在不同振动量级下进行振动试验；对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程和加速方程。本发明提供了地铁中心销螺栓的可靠性鉴定试验方法，为地铁中心销螺栓筛选提供了指导依据；并且提供了涂胶对地铁中心销螺栓防松性能的影响测试方法，为地铁中心销螺栓防松措施提供了指导依据。

技术领域

本发明属于螺栓振动试验技术领域，具体涉及一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置。

背景技术

螺栓因其结构简单、标准统一、安装方便等优点，在地铁轨道交通上得到了广泛的应用。由于螺栓联接受到工作场合、使用环境、安装情况以及后期维护等多种因素的影响，在设计和使用前应最大限度保证其安全可靠，并给出一定的安全系数。但是，由于影响因素众多，完全避免失效仍然十分困难。一旦连接部分发生失效，尤其是系统重要部位的联接螺栓发生失效，将会产生严重的后果。因此，为保证地铁安全有序的运行，十分有必要对螺栓的失效机理进行研究。

螺栓联接的主要失效形式有松动、断裂、脱扣、腐蚀及疲劳等，其中松动是最常见的螺栓联接失效形式。螺栓预紧力下降标志着螺栓联接的失效，随着失效程度的进一步恶化，可能会导致连接件之间发生分离。因此可以选用预紧力作为螺栓失效研究的应力之一。

目前我国用于评价螺纹紧固件防松性能的试验方法主要有地脚螺栓试验法、套筒横向冲击法和横向振动试验法三种，其中应用最广泛的是横向振动试验法，其原理是让两个螺栓联接板间产生一定的相对位移，从而促使螺栓松动。而地铁中心销螺栓两连接件间并没有相对位移，而是在运行时整车均受到随机振动，因此难以用横向振动试验来研究。

发明内容

本发明是基于螺栓失效原因研究的基础上，提出一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法及装置。该方法是一种可实现地铁中心销螺栓性能快速退化的加速试验方法，该装置能模拟中心销螺栓的真实安装情况，并实时监测中心销螺栓的轴向夹紧力变化情况，整体可以通过短时间的振动试验完成地铁中心销螺栓的性能退化过程模拟，为地铁中心销螺栓的筛选提供可行的试验方法依据，以验证和提高地铁中心销螺栓的防松能力。

本发明一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，具体如下：

步骤一、用酒精擦拭垫块的通孔孔壁上沿周向均布的n个轴向槽的侧壁以及槽底，4≤n≤8；在每个轴向槽内粘贴一片应变片；垫块的通孔外沿开设有环形槽；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；振动试验夹具固定在振动台的振动台台面上；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；通过振动台自带的振动台控制系统调整激励信号来设置振动试验量级K＝k0。

步骤二、利用扭矩扳手给被测中心销螺栓施加预紧力，在被测中心销螺栓和垫块上各画一条竖直线，两条竖直线对齐；然后，启动振动台，加速度传感器检测振动台台面的振动加速度，并反馈给振动台控制系统；数据采集系统获取应变片检测到的垫块轴向应变数据，并传给计算机；计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，并计算退化方程在垫块轴向应变数据的各采集时刻对应的被测中心销螺栓退化率，然后求解这些退化率的最大值并存储。

步骤三、如果被测中心销螺栓的退化率最大值小于20％，则以步长为h增大振动试验量级K的值，回到步骤二，否则振动台控制系统记录振动试验量级的当前值k1，取下已经退化的被测中心销螺栓，计算机根据各振动试验量级K以及K对应的退化方程求得加速方程。

进一步，步骤三中取下已经退化的被测中心销螺栓后，进入步骤四。