[发明专利]一种螺栓横向载荷与轴向载荷试验夹具及其试验方法

说明书

本发明提供一种螺栓横向载荷与轴向载荷试验夹具及其试验方法，属于振动试验技术领域。可以为螺栓按实验需求施加横向载荷与轴向载荷，具体装置包括上、下夹杆，上、下盘、螺栓试件、压力传感器、滚珠、滚珠保持架等。上、下夹杆与上、下盘固结，上、下盘设有内滚珠槽和外滚珠槽，并且沿径线十字交叉方向分别设有两个对中槽与两个螺栓通孔。螺栓试件通过螺栓通孔固定在两个盘上，并且在螺栓试件与上盘之间安装有压力传感器，然后施加预紧力。通过试验机将载荷传递给夹杆，再由夹杆传到上下盘以及螺栓试件，通过拉伸对螺栓试件施加轴向载荷，通过扭转对螺栓试件施加横向载荷。用于螺栓松动疲劳竞争失效试验。

技术领域

本发明属于机械紧固件失效检测技术领域。

背景技术

近年来随着我国工业技术快速发展，对各种零部件的连接可靠性要求越来越高，在机械设施工作过程中会受到各种振动拉扭载荷。螺栓连接作为机械部件最常用的连接方式，对螺栓的失效形式分析就显得尤为重要。机械产品设计者的主要任务，是向社会提供质量好，寿命长，成本低的产品。由于很多机械结构采用螺栓连接，因此螺栓的疲劳松动失效问题越来越受到广泛的重视。为了更加准确和高效的预测疲劳与松动的竞争失效关系，进行螺栓疲劳松动疲劳竞争失效的研究具有重要的意义。这将保证各种机械设备安全可靠的运行，减少事故的发生，同时也可以提高机械结构的设计水平、延长使用寿命，增强了我国工业在国际市场的竞争力，不仅具有深远的理论意义，而且也具有重大的应用价值和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种螺栓横向载荷与轴向载荷试验夹具及其试验方法，它能有效地解决螺栓试件拉扭实验时提供稳定的拉力与扭矩的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种螺栓横向载荷与轴向载荷试验夹具，包括上、下被夹杆件和传感器，上盘上表面过圆心处设有同轴线的上夹杆，下盘下表面过圆心处设有同轴线的下夹杆，过上盘、下盘圆心的径向延长线方向两侧的盘边缘均设有对中槽，过上盘、下盘圆心与对中槽方向十字交叉的径向延长线方向的两侧均设有同轴线的通孔；上盘的底面、下盘的上面以通孔的轴线为中心圆，向内、向外等距设有内圈滚珠槽、外圈滚珠槽，下盘的内圈滚珠槽、外圈滚珠槽中分别设有通过内滚珠保持架、外滚珠保持架固定的滚珠；设有中心通孔的压力传感器位于上盘的通孔上部且与通孔同轴线，两根螺栓试件的下端分别穿过各自的螺栓垫片、压力传感器的中心通孔、上盘、下盘两侧的通孔，并通过螺母固定。

所述上夹杆和下夹杆连接在试验机加载夹具上，然后通过拉伸施加轴向载荷，通过扭转施加横向剪切载荷。

一种横向剪切和轴向拉压的螺栓振动试验方法，包括如下步骤：

第一步、试件安装：

a、安装螺栓试件前，检查螺栓螺母，避免明显缺陷、裂纹，通过对中槽将夹具对中；

b、将螺栓试件、螺栓垫片、压力传感器安装，保证螺栓试件与上盘、下盘的通孔壁的间隙；

c、使用扭矩扳手拧紧螺栓试件，通过压力传感器监测预紧力，使预紧力达到定值，记录预紧力与拧紧力矩；

第二步、开始试验：

a、第一组：同时开始加载轴向与横向激励，初始横向振幅0.3mm，轴向载荷幅值8kN，其中，

(1)横向激励：

使用正弦激励：d(t)＝d_maxsin(2πft)。d_max＝α×r。

横向位移幅值：d_max＝0.2mm、0.3mm、0.4mm...。

横向激励频率：f＝10Hz。

(2)轴向激励：

使用正弦交变载荷：