CN104655379B - 一种用于测试螺纹紧固件防松性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于测试螺纹紧固件防松性能的装置，包括底座、动力系统、振幅调节系统、横向振动系统及传感系统，动力系统、振幅调节系统、横向振动系统均固定于底座上，动力系统为变频电机，通过联轴器与振幅调节系统相连，振幅调节系统主要通过偏心轮调节振动幅度，偏心轮通过连杆带动横向振动系统水平运动，并通过传感系统实时监测试验装置的振动幅度。本发明结构简单、调节振幅方便、试验数据精确，能真实反应螺纹紧固件在横向载荷的作用下其预紧力的变化情况。

Description

一种用于测试螺纹紧固件防松性能的装置

技术领域

本发明属于紧固件振动试验装置的技术领域，尤其涉及一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置。

背景技术

紧固件是目前最广泛应用的机械联接件之一，主要应用于各种机械设备，如车辆、船舶、铁路、桥梁等。紧固件在承担联接作用时，经常会受到横向或者纵向的振动载荷等作用，在这种作用的日积月累下，紧固件就会慢慢出现松动，从而导致紧固件丧失其联接的作用，导致设备或者部件失效或破坏，甚至酿成安全事故。紧固件横向振动试验机就是专为测试紧固件的防松性能而研制，通过其测试紧固件的防松性能来让我们对紧固件的性能进行了解和选择，采用性能好的紧固件可以遏止事故或者避免不必要的事故，保证联接的可靠。

最早出现了一种专门用于测试和分析自锁紧固件的自锁性能试验机，称作琼克尔式振动试验机。虽然国内前人也对紧固件横向振动试验台进行研究和设计，但是还是没有真正的制造并应用于现实，国内出台紧固件横向振动试验台的国标GB/T10431-2008，随着时代的发展，该试验机的理论研究与制造还不能满足社会需求。

当前出现的用于测试紧固件防松性能的横向振动试验机如下缺点：

(1)试验机的振动幅度不可调节或者调节比较麻烦，造成试验比较困难，甚至不同规格的螺栓螺母测试时采用同一振幅，试验测出来的数据不足以反应螺栓螺母的真实工作状态，得出防松性能的判定不可用于理论依据；

(2)传动装置与振动试验台联接处采用钢板联接结构不合理，容易造成机械结构被破坏，及试验机使用性能低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，可以对螺纹紧固件受到的横向冲击力、横向振动幅度、以及预紧力变化进行实时采集，测量数据更精确。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，包括底座、动力系统、振幅调节系统、横向振动系统及传感系统，所述动力系统、振幅调节系统、横向振动系统均固定于所述底座上，所述动力系统、振幅调节系统、横向振动系统依次顺序相连，所述传感系统与所述横向振动系统相连。

按上述方案，所述振幅调节系统包括传动轴、偏心轮、支撑架和连杆，所述偏心轮包括轮体、偏心调节块、调节螺钉和拧紧螺钉，所述轮体外套于所述传动轴，轮体通过所述调节 螺钉和拧紧螺钉与传动轴相连，所述偏心调节块设于轮体与传动轴之间；所述支撑架为“U”型支架结构，所述传动轴的两端通过轴承与所述支撑架相连，支撑架底端与所述底座固连；所述连杆一端通过轴承与所述轮体相连，连杆另一端与所述横向振动系统相连。

按上述方案，所述动力系统为变频电机，所述变频电机固定于所述底座上，变频电机的输出轴与所述传动轴的一端通过联轴器相连。

按上述方案，所述横向振动系统包括水平位移限制体、连接件、上振动板、下固定板和夹具，所述水平位移限制体为“U”型支架结构，水平位移限制体的两侧板上对称开有限制孔；所述连接件为虎口连接件，所述连杆的另一端与所述连接件的一端通过销轴与所述水平位移限制体相连；所述上振动板与所述连接件的另一端相连，所述下固定板的底端固定于所述底座上，螺纹紧固件通过夹具与所述上振动板和所述下固定板相连，上振动板与下固定板之间设有滚针排轴承。

按上述方案，所述夹具包括锥形垫、扣件和限位销钉，所述锥形垫与所述上振动板上设有的锥形孔相配置，所述扣件与所述下固定板的内部凹槽相配置；所述限位销钉穿过所述下固定板与所述扣件的底部相抵触；所述螺纹紧固件为相配置的螺栓与螺母，所述螺栓穿过所述锥形垫和所述扣件的中心通孔与所述螺母相连。

按上述方案，所述传感系统包括拉压传感器、压力传感器和位移传感器，所述拉压传感器安设于所述连接件上，所述压力传感器安设于所述扣件与所述下固定板之间，所述位移传感器安设于支架上与所述上振动板相对应，所述支架固定于所述下固定板的前端。

按上述方案，所述限制孔为方孔与圆孔平滑过渡连接形成的通孔。

按上述方案，所述连杆一端通过调心滚子轴承与所述轮体相连。

按上述方案，所述调节螺钉25为M14X2的内六角圆柱头螺钉，圆柱头部被划分为40等分，调节螺钉每旋转一个刻度偏心量会增大或者减小0.05mm。

按上述方案，所述位移传感器为激光位移传感器。

本发明的有益效果是：1、试验装置的振动幅度通过偏心轮进行调节，从而实现和保证了偏心量调节的快捷与精度；2、设置水平位移限制体使横向振动系统往复运动时，不受到垂直方向的力，保证了横向振动系统的水平运动平稳性；3、采用传感系统对试验装置进行监测，实时监测横向振动系统的振动幅度。

附图说明

图1为本发明一个实施例的俯视图。

图2为本发明一个实施例的正视图。

图3为本发明一个实施例的振幅调节系统的剖视图。

其中：1.底座，2.传动轴，3.轮体，4.支撑架，5.连杆，6.偏心调节块，7.调节螺钉，8.拧紧螺钉，9.变频电机，10.联轴器，11.水平位移限制体，12.虎口连接件，13.上振动板，14.下固定板，15.滚针排轴承，16.限制孔，17.锥形垫，18.扣件，19.限位销钉，20.螺栓，21.螺母，22.调心滚子轴承，23.拉压传感器，24.压力传感器，25.激光位移传感器，26.支架。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，包括底座1、动力系统、振幅调节系统、横向振动系统及传感系统，动力系统、振幅调节系统、横向振动系统均固定于底座1上，动力系统、振幅调节系统、横向振动系统依次顺序相连，传感系统与横向振动系统相连。

如图1-3所示，动力系统为变频电机9，变频电机9的输出轴与振幅调节系统的传动轴2的一端通过联轴器10相连。

如图3所示，振幅调节系统包括传动轴2、偏心轮、支撑架4和连杆5，偏心轮包括轮体3、偏心调节块6、调节螺钉7和拧紧螺钉8，轮体3外套于传动轴2，轮体通过调节螺钉7和拧紧螺钉8与传动轴2相连，偏心调节块6设于轮体与传动轴之间，偏心轮的偏心距调节是通过调节螺钉和拧紧螺钉来实现，调节螺钉负责调节偏心量，拧紧螺钉负责使偏心轮与转动轴紧密相连；支撑架4为“U”型支架结构，传动轴2的两端部通过轴承与支撑架相连，支撑架的底端与底座1固连；连杆5的一端通过调心滚子轴承22与轮体3相连，连杆5的另一端与横向振动系统相连，调心滚子轴承22可以自动调心，使连杆减少不必要的弯曲和载荷，让连杆受力均匀。

调节螺钉7为M14X2的内六角圆柱头螺钉，圆柱头部被划分为40等分，调节螺钉每旋转一个刻度，偏心量会增大或者减小0.05mm，使偏心量的调节更加快捷，其调整精度提高。

如图2所示，横向振动系统包括水平位移限制体11、连接件、上振动板13、下固定板14和夹具，水平位移限制体11为“U”型支架结构，其两侧板上对称开有限制孔16，限制孔16为方孔与圆孔平滑过渡连接形成的通孔；连接件为虎口连接件12，连杆5的另一端与虎口连接件12的一端通过销轴与水平位移限制体11相连；上振动板13与虎口连接件的另一端相连，下固定板14的底端固定于底座1上，螺纹紧固件通过夹具与上振动板和下固定板相连，上振动板与下固定板之间设有滚针排轴承15，保证了上振动板和下固定板之间相对运动的流畅，充分避免了接触面之间在大载荷作用下的相对运动。

连杆5在偏心轮的带动下运动，其运动是水平方向上往复的正弦运动，竖直方向上也是 往复的正弦运动，连杆的整体运动是两个运动的合成；但是横向振动系统需要的只是连杆提供一个水平方向的正弦运动，不然会使横向振动试验系统受到一个额外的倾覆力矩，通过水平位移限制体11把连杆的竖直方向的运动除去，只给横向振动系统一个横向的运动；限制孔16采用圆孔和方孔的组合(圆孔和方孔相连通)，改善了销轴和水平位移限制体的接触面，从而改善了销轴的受力特性，使得运动平稳可靠，使得整个横向振动系统的工作更加可靠。

夹具包括锥形垫17、扣件18和限位销钉19，锥形垫17与上振动板13上设有的锥形孔相配置，扣件18与下固定板14的内部凹槽相配置；限位销钉19穿过下固定板与扣件的底部相抵触；螺纹紧固件为相配置的螺栓20与螺母21，螺栓20的一端穿过扣件的中心通孔和锥形垫的中心通孔后与螺母21相连，根据被测试件的不同采用的夹具不同，当测试件为螺母时，扣件的内孔直径与所测螺母规格一样的光孔，锥形垫的内孔尺寸按国标；当测试件为螺栓时，锥形垫的内孔尺寸按国标，扣件内孔是与螺栓规格相同的螺纹孔。

传感系统包括拉压传感器23、压力传感器24和位移传感器，拉压传感器23安设于虎口连接件12上，拉压传感器实时采集连杆对横向振动系统的横向力；压力传感器24安设于扣件18与下固定板14之间，测试件通过扣件挤压压力传感器进而测出测试件的轴向夹紧力；位移传感器为激光位移传感器25，其安设于下固定板前端的支架26上，支架26固定在下固定板14上，与上振动板13相对应，实时采集横向振动系统的上振动板13的振动幅度。

本发明对螺纹紧固件进行试验时，先根据测试件的规格按标准来调节横向振动系统的振动幅度，再根据测试件规格选用配套夹具，然后测试件通过夹具把上振动板13和下固定板14联接起来，按规定旋紧力矩或者规定预紧力对测试件进行预紧，接下来就可以开机进行测试，直到紧固件的预紧力损失到初始的50％或者振动时间达到2min后停机，在测试过程中能随时调整振幅和频率，并对测试件受到的横向冲击力、横向振动幅度、以及预紧力变化进行实时采集，并用图表形式显示出来，测量数据更精确，可以为现实生活中螺纹紧固件的应用提供更加精确的理论依据。

Claims (9)

1.一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，包括底座、动力系统、振幅调节系统、横向振动系统及传感系统，所述动力系统、振幅调节系统、横向振动系统均固定于所述底座上，所述动力系统、振幅调节系统、横向振动系统依次顺序相连，所述传感系统与所述横向振动系统相连，所述振幅调节系统包括传动轴、偏心轮、支撑架和连杆，所述偏心轮包括轮体、偏心调节块、调节螺钉和拧紧螺钉，所述轮体外套于所述传动轴，轮体通过所述调节螺钉和拧紧螺钉与传动轴相连，所述偏心调节块设于轮体与传动轴之间；所述支撑架为“U”型支架结构，所述传动轴的两端通过轴承与所述支撑架相连，支撑架底端与所述底座固连；所述连杆一端通过轴承与所述轮体相连，连杆另一端与所述横向振动系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述动力系统为变频电机，所述变频电机固定于所述底座上，变频电机的输出轴与所述传动轴的一端通过联轴器相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述横向振动系统包括水平位移限制体、连接件、上振动板、下固定板和夹具，所述水平位移限制体为“U”型支架结构，水平位移限制体的两侧板上对称开有限制孔；所述连接件为虎口连接件，所述连杆的另一端与所述连接件的一端通过销轴与所述水平位移限制体相连；所述上振动板与所述连接件的另一端相连，所述下固定板的底端固定于所述底座上，螺纹紧固件通过夹具与所述上振动板和所述下固定板相连，上振动板与下固定板之间设有滚针排轴承。

4.根据权利要求3所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述夹具包括锥形垫、扣件和限位销钉，所述锥形垫与所述上振动板上设有的锥形孔相配置，所述扣件与所述下固定板的内部凹槽相配置；所述限位销钉穿过所述下固定板与所述扣件的底部相抵触；所述螺纹紧固件为相配置的螺栓与螺母，所述螺栓穿过所述锥形垫和所述扣件的中心通孔与所述螺母相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述传感系统包括拉压传感器、压力传感器和位移传感器，所述拉压传感器安设于所述连接件上，所述压力传感器安设于所述扣件与所述下固定板之间，所述位移传感器安设于支架上与所述上振动板相对应，所述支架固定于所述下固定板的前端。

6.根据权利要求3所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述限制孔为方孔与圆孔平滑过渡连接形成的通孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述连杆一端通过调心滚子轴承与所述轮体相连。

8.根据权利要求1所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述调节螺钉为M14X2的内六角圆柱头螺钉，圆柱头部被划分为40等分，调节螺钉每旋转一个刻度偏心量会增大或者减小0.05mm。

9.根据权利要求5所述的一种用于测试螺纹紧固件防松性能的试验装置，其特征在于，所述位移传感器为激光位移传感器。