[发明专利]一种压电驱动式的小型螺栓横向载荷松脱试验机

说明书

本发明属于机械试验设备技术领域，提供了一种压电驱动式的小型螺栓横向载荷松脱试验机。该试验机结构能够控制载荷大小，该设计用压电致动器控制产生的横向载荷，压力传感器监测实验过程中横向载荷的变化，并采用压电阻抗技术间接测得试验过程中螺栓的实时预紧力。区别于现有存在的横向载荷松脱试验机所用动力来源为电磁驱动或电液伺服驱动，存在动态载荷大、加载精度低等问题，本发明可以提供想要的稳定的横向位移载荷，更适合小型螺栓松脱载荷加载，以及小型紧固件尺寸约束、螺栓预紧力难以实时监测的试验。

技术领域

本发明属于机械试验设备技术领域，涉及一种基于压电致动器驱动的并用于微载荷和小载荷的横向载荷松脱试验机。

背景技术

螺栓连接在服役的过程中，经常受到振动、冲击、周期性温度变化等外部载荷的作用，导致螺纹预紧力随着服役时间的增加而逐渐衰退。常采用横向载荷松脱试验机对这一情况进行研究，目前所使用的横向载荷松脱试验机有以下几种：

(1)地脚螺栓实验法

地脚螺栓试验法的原理是将被试零件安装在试验机上，其连接结构类似于地脚螺栓，在试件上做出位置标记，利用试验机的偏心机构给试验螺纹连接副施加机械振动，定时停机记录试件位置变化情况，以连接副相对位置变化的大小来判断试件防松性能的优劣。该试验方法没有实现标准化，没有通用的设备，试验周期长，试验结果不尽如人意，已很少使用。

(2)套筒横向冲击法

将试件拧紧在试验套筒内，并在零件和套筒上做出位置标记，然后将套筒置于振动试验台上作往复运动。开机后，套筒在导槽内往复冲击导槽的两端，产生较大的冲击力，致使试件松动。在试验过程中定时停机记录试件位置变化，并据此判定试件的防松性能。该试验方法利用试件位置的变化来判定防松效果，而且是定时记录，得到不连续的结果，给应用带来不便。

(3)电-液伺服控制式振动法

试验时将被试紧固件拧紧在装夹台架上，并产生规定的预紧力，通过伺服液压缸使被夹紧的两金属板之间产生交变横向位移，导致夹紧力减少，甚至丧失。连续记录夹紧力的瞬时，通过对比判断紧固件的防松性能。

(4)容克振动实验法

容克式松脱试验机主要是通过对加预紧力的紧固件施加交变的横向载荷使之产生横向移动。这种横向移动使螺栓螺母之间相对摇摆，从而导致更大的螺纹接触面微观滑移，使紧固件迅速出现松转。它比以往任何一种试验法都能更快地使紧固件松转。

以上实验方法所用驱动装置的动力来源为电磁驱动或电液伺服驱动，普遍存在动态载荷大、加载精度低等问题，不适于微小横向载荷的加载；另一方面，微小螺栓直径、长度尺寸限制，传统压力垫圈、螺栓集成压电超声等测试技术均难以实现微小螺栓预紧力实时监测。

针对上述情况，本发明提出一种基于压电致动器驱动的并用于微载荷和小载荷的横向载荷松脱试验机。

发明内容

本发明中提出的一种压电驱动式的横向载荷松脱试验机，以解决传统横向载荷松脱试验机载荷大、加载精度低，不适合小型螺栓松脱载荷加载，以及小型紧固件尺寸约束、螺栓预紧力难以实时监测的难题。

本发明技术方案：