CN105509953B - 动态下螺钉应力的测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动态下螺钉应力的测试装置及利用该装置测量螺钉应力的方法，该装置包括振动装置以及设置在其上的连接平台，被测螺钉将测试固定板、工件与连接平台连接，测试固定板上设有螺孔，螺孔端部的孔壁上设有安装孔，安装孔内设有与被测螺钉受力处紧贴的应变片，连接平台上设有传感器，应变片连接到应变测试仪上，传感器连接到控制仪上，控制仪通过功率放大器与振动装置连接，根据工件在实际工况下的振级，调整控制仪对振动装置的激振力参数，直至振动装置的振动量级与工件实际工况时的振动量级一致时，通过应变片测出螺钉在该振动量级下所能承受的强度。
Description
技术领域
本发明属于环境试验领域，尤其涉及在动态情况下螺钉应力的测试方法及装置。
背景技术
装备是由多个零部件组装而成，零部件之间大部分是通过螺钉来连接。装备在实际工作时，每个螺钉所受的应力是各不相同的。为了符合受力要求，通常情况下是根据机械手册所给定的螺钉强度来选配螺钉，所参考的范围仅局限于静态强度；由于装备通常工作在力学环境下，而螺钉在力学环境下的动态强度又无法得知，因此只能根据螺钉的裕度来测算螺钉的紧固程度。由于测算的紧固程度与动态强度难免会存在偏差，导致装备在实际运作时螺钉产生断裂，影响了装备的运作。
同时，随着科技的进步，对装备轻量化的要求越来越高，特别是交通运输类的装备越来越紧凑，对连接件如螺钉的要求也越来越高，在选配螺钉时不能仅考虑螺钉的静态强度，更需要了解螺钉的实际受力情况，以便选取合适的螺钉，以满足装备在动态情况下的使用。
综上所述，只有测出螺钉承受的应力才能了解螺钉的实际受力情况。而现有应力测试方法是将结构件或材料样品与螺钉连接，在结构件或材料样品与螺钉的接触位置贴上应变片，对结构件或材料样品施加力，从而测出螺钉承受的应力，利用此方法只能测出螺钉的静态应力。由于每个部件都有不同的模态，其共振范围和量级各不相同，在动态情况下螺钉的受力大小无法知道，单靠现有技术已无法满足需求，开发出一套能测量装备在实际工况下螺钉所受应力大小的装置已经很有必要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在动态情况下能够精确测量螺钉受力大小的方法以及测量装置。
本发明的动态下螺钉应力的测试方法，包括步骤：
(1)在振动装置上设置连接平台；
(2)准备一测试固定板，在测试固定板上开设螺孔，在螺孔端部的孔壁上开设安装孔；
(3)利用螺钉将测试固定板、工件与连接平台连接，在安装孔内于螺钉受力处安放应变片，连接平台上安装传感器，将应变片连接到应变测试仪上，将传感器连接到控制仪上，并将控制仪通过功率放大器与振动装置连接；
(4)根据工件在实际工况下的振级，调整控制仪对振动装置的激振力参数，直至振动装置的振动量级与工件实际工况时的振动量级一致时，通过应变片测出螺钉在该振动量级下所能承受的强度。
进一步的，所述振动装置为电动振动台。
进一步的，所述传感器为加速度传感器。
本发明的用于测试动态下螺钉应力的装置，包括振动装置以及设置在其上的连接平台，被测螺钉将测试固定板、工件与所述连接平台连接，所述测试固定板上设有螺孔，所述螺孔端部的孔壁上设有安装孔，所述安装孔内设有与所述被测螺钉受力处紧贴的应变片，所述连接平台上设有传感器，所述应变片连接到应变测试仪上，所述传感器连接到控制仪上，所述控制仪通过功率放大器与所述振动装置连接。
进一步的，所述振动装置为电动振动台。
进一步的，所述传感器为加速度传感器。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、测试方法简单易操作，能够模拟出螺钉的各种实际工况，并在动态情况下检测出螺钉所受的应力，测量结果精确；
2、测试装置结构简单，通过在螺钉与工件连接的界面上连接测试固定板，并将安装应变片的安装孔开在供螺钉穿过的孔的端部的孔壁上，将安装孔开在这个位置，既不影响螺钉与工件的连接，又能准确传递螺钉与工件之间的作用力，从而使得应变片在安装孔内既不受振动的影响，又能在该振动环境下将螺钉实时受到的应力检测出，从而测量出螺钉的动态强度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明测试装置的结构示意图；
图2是测试装置中螺钉与测试固定板、工件及连接平台的连接剖视图；
图3是测试装置中螺钉与测试固定板及工件连接的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图3所示，本发明一较佳实施例所述的一种动态下螺钉应力的测试装置，包括振动装置10以及设置在其上的连接平台11，被测螺钉40将测试固定板20、工件30与连接平台11连接，本发明在测试固定板20上设有螺孔21，且在螺孔21端部的孔壁上设有安装孔22，在安装孔22内设有与被测螺钉40受力处紧贴的应变片50，连接平台11上设传感器60，应变片50连接到应变测试仪70上，传感器60连接到控制仪80上，控制仪80通过功率放大器90与振动装置10连接。
优选的，本发明中的振动装置10为电动振动台，传感器60为加速度传感器。
本发明的动态下螺钉应力测试装置结构简单，通过在螺钉与工件的接触面上增设一测试固定板，螺钉穿过测试固定板与工件连接，并在测试固定板上设置可以将螺钉头下方部分露出的安装孔，以便放置应变片并使应变片与露出的部分完全接触，从而当螺钉随工件在振动台上振动时，应变片可随时测试到螺钉在动态情况下所受的应力，模拟出在实际工况下螺钉的实际受力情况，解决了传统方法在动态环境下无法利用应变片检测螺钉实际受力的技术问题。
利用本发明的测试装置进行螺钉应力的测试方法如下：
首先将测试装置进行连接，即先将连接平台11安装在振动装置10，如电动振动台上，再将工件30放置在连接平台11上，将开有螺孔21和安装孔22的测试固定板20安放在工件30上，利用被测螺钉40将测试固定板20、工件30与连接平台11连接在一起，在安装孔22内于螺钉40受力处(即螺钉头下方)安放应变片50，将传感器60安装在连接平台11上并与控制仪80连接，应变片50连接到应变测试仪70上，将控制器80通过功率放大器90与振动装置10即电动振动台连接；开启振动装置10，启动应变测试仪80、控制仪80及功率放大器90，功率放大器90将控制仪80给出的激振频率放大后电动振动台，电动振动台根据放大后的激振频率产生相应的激振力，使连接平台11带动工件30、测试固定板20及螺钉40振动，传感器60为加速度传感器，以检测连接平台11在振动过程中产生的实时加速度，从而反映出电动振动台的振动量级，在振动情况下工件30与连接平台11之间产生作用力，该作用力反作用在螺钉40上，螺钉40将该作用力传递至应变片50上，应变片50产生机械变形，应变测试仪70根据应变片50测出该作用力大小，即可反应出螺钉40所受的应力；根据工件在实际工况下的振级，调整控制仪80对振动装置10的激振力参数，直至振动装置10的振动量级与工件30实际工况时的振动量级一致时，通过应变片50测出螺钉40在该振动量级下所能承受的强度。
本发明的动态下螺钉应力的测试方法与传统方法相比，能够模拟螺钉在各种情况下的实际受力情况，并能够将螺钉在各种情况下的所受应力检测出来，解决了传统方法无法测试螺钉在动态情况下的应力的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种动态下螺钉应力的测试方法，其特征在于包括步骤：
(1)在振动装置上设置连接平台；
(2)准备一测试固定板，在测试固定板上开设螺孔，在螺孔端部的孔壁上开设安装孔；
(3)利用螺钉将测试固定板、工件与连接平台连接，在安装孔内于螺钉受力处安放应变片，连接平台上安装传感器，将应变片连接到应变测试仪上，将传感器连接到控制仪上，并将控制仪通过功率放大器与振动装置连接；
(4)根据工件在实际工况下的振级，调整控制仪对振动装置的激振力参数，直至振动装置的振动量级与工件实际工况时的振动量级一致时，通过应变片测出螺钉在该振动量级下所能承受的强度。
2.根据权利要求1所述的动态下螺钉应力的测试方法，其特征在于：所述振动装置为电动振动台。
3.根据权利要求1所述的动态下螺钉应力的测试方法，其特征在于：所述传感器为加速度传感器。
4.一种用于测试动态下螺钉应力的装置，其特征在于：包括振动装置以及设置在其上的连接平台，被测螺钉将测试固定板、工件与所述连接平台连接，所述测试固定板上设有螺孔，所述螺孔端部的孔壁上设有安装孔，所述安装孔内设有与所述被测螺钉受力处紧贴的应变片，所述连接平台上设有传感器，所述应变片连接到应变测试仪上，所述传感器连接到控制仪上，所述控制仪通过功率放大器与所述振动装置连接，其中，所述振动装置为电动振动台，所述传感器为加速度传感器。
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