CN105716773B - 一种螺栓模拟器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓模拟器结构，包括底座和传动螺栓，底座中设有竖直的内孔，内孔中设有可相对滑动的活塞，活塞与内孔之间形成密封的油压腔，所述的传动螺栓作用于活塞上端带动活塞轴向移动，所述的底座上设有与油压腔连通的油道，油道连接有反力装置，反力装置对油压腔提供反向作用力。扭矩扳子套筒与模拟器的传动螺栓连接。本发明旨在提供一种扭矩范围较宽、减少配置数量的螺栓模拟器结构。

Description

一种螺栓模拟器结构

技术领域

本发明属于测量设备试验领域，尤其涉及一种螺栓模拟器结构。

背景技术

目前，气动或电动扭矩扳子、扭矩拧紧机广泛地使用在汽车整车、发动机及变速器装配领域，扭矩扳子在长期频繁使用过程中，预设扭矩值可能会出现变化，这就需要定期对扭矩扳子进行检验校准。扭矩扳子的扭矩检验可通过螺栓模拟器来进行检验，目前市面上的螺栓模拟器均为碟形弹簧式，如中国专利公告号：CN203672603U，公开了定扭工具检测装置中的螺栓模拟机构，包括螺栓模拟器和传感器组件；螺栓模拟器包括外壳、四方螺纹套、碟簧、锁紧挤压组件以及限位环；外壳的内部设有由内凸台围成的四方孔；四方螺纹套插入四方孔中后端与内凸台相抵；碟簧套接在外壳上；锁紧挤压组件套装在外壳的前端，锁紧部与四方螺纹套固定连接，挤压部与锁紧部固定并与碟簧相抵，将碟簧挤压在外壳外部的外凸台上；限位环固定在外壳的后端；传感器组件的输出端连接输出螺栓，螺栓头与限位环相抵，螺栓旋入四方螺纹套的螺纹孔中。

当模拟器的两端面收外力作用时，会沿其轴向发生压缩，碟簧受压从而为力系提供反作用力。当碟形弹簧片组压缩到一定距离时，在其所产生的反作用力作用下，反作用力矩与扭矩扳子力矩达到平衡，扭矩扳子达到力矩后会停止扭矩加载。此时，通过与扭矩扳子套筒连接的扭矩传感器就可以读取被校扭矩扳子的实际扭矩值，达到校准或标定扭矩扳子预设扭矩值是否符合设定要求或是在使用过程是否已经发生变化。然而，由于碟形弹簧片能模拟的扭矩范围窄，需要大量不同扭矩范围的螺栓模拟器，因此配置数量上较多，在复现扭矩值时一致性差，容易出现较大误差，会影响对扭矩扳子误差指标的误判，从而间接影响产品质量。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种扭矩范围较宽、减少配置数量的螺栓模拟器结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺栓模拟器结构，包括底座和传动螺栓，底座中设有竖直的内孔，内孔中设有可相对滑动的活塞，活塞与内孔之间形成密封的油压腔，所述的传动螺栓作用于活塞上端带动活塞轴向移动，所述的底座上设有与油压腔连通的油道，油道连接有反力装置，反力装置对油压腔提供反向作用力。扭矩扳子套筒与模拟器的传动螺栓连接。旋转扭矩扳子时，套筒带动传动螺栓旋转，活塞沿传动螺栓轴线移动，从而挤压油路使得反力装置对活塞作用，提供反作用力，使得传动螺栓下表面与底座上表面产生压力及摩擦，进而产生反作用力矩。活塞、油压腔以及油道，能承受较大的压强，使得工作范围大大提高。

作为优选，所述的内孔为阶梯孔，包括连通的上孔和下孔，上孔直径小于下孔直径，所述活塞设有上孔密封端和下孔密封端，上孔密封端与上孔滑动密封配合，下孔密封端与下孔滑动密封配合，活塞侧壁和内孔侧壁之间形成所述的油压腔。这样，活塞与底座之间的油压腔围绕活塞布置，结构较为紧凑，同时也使活塞受力均匀，提高了测试精度。

作为优选，所述反力装置包括空心的弹簧管，弹簧管呈C形，弹簧管的一端密闭，另一端设有开口，弹簧管的开口与油道连通。弹簧管的一端与油道相连相通，一端自由悬空，当油路压力增大时，其截面形状发生改变，同时其圆弧半径增大，确保油路内部动态平衡。

作为优选，所述的底座内设有容纳弹簧管的沉孔，沉孔位于内孔下方，油道的出口设置在沉孔的底面，出口设有连接弹簧管的接头。这样，弹簧管整体卫浴底座内部，弹性变形时不会受到其他部件干扰，因此性能更为可靠，一致性较好，而且结构也更为紧凑。

作为优选，所述的传动螺栓与活塞上端螺纹连接，活塞上设有轴向布置的导向槽，所述的底座内设有与导向槽滑动配合的导向销。设置导向销以避免活塞自转，保证活塞只沿着轴向移动。

作为优选，所述的反力装置包括托盘以及盛放在托盘上的砝码组，所述的底座上设有托盘支撑座，托盘支撑座内设有与油道连通的出油通道，出油通道竖直布置，托盘底面设有与出油通道滑动配合的托盘活塞。通过不同砝码组合出不同的反作用力大小，提供更为精确的参考预设值。

作为优选，所述传动螺栓与活塞表面相抵，所述的内孔的上端设有与传动螺栓螺纹配合的定位部。

本发明的有益效果是：（1）工作范围相对较大，单只螺栓模拟器能模拟的扭矩范围较宽，减少配置数量；（2）性能稳定可靠，多次使用一致性好，提高整个系统的稳定性和重复性，能极大减少扭矩扳子校准时发生误判的概率。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种结构示意图；

图2是本发明实施例1中弹簧管的结构示意图；

图3是本发明实施例2的一种结构示意图。

图中：传动螺栓1，底座2，导向销3，导向槽4，弹簧管5，活塞6，下孔密封端6a，上孔密封端6b，接头7，油道8，油压腔9，内孔10，上孔10a，下孔10b，沉孔10c，出油通道11，托盘支撑座12，砝码组13，托盘14。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例中，一种螺栓模拟器结构，包括底座2和传动螺栓1，底座中设有竖直的内孔10，内孔中设有可相对滑动的活塞6，传动螺栓的螺纹端与活塞上端螺纹连接，传动螺栓头部与底座上表面抵靠。活塞上设有轴向布置的导向槽4，底座内设有与导向槽滑动配合的导向销4。转动传动螺栓时，传动螺栓的螺纹端与活塞上端逐渐螺纹拧紧，从而带动活塞向上移动。

底座中的内孔为阶梯孔，包括连通的上孔10a和下孔10b，上孔直径小于下孔直径，活塞设有上孔密封端6b和下孔密封端6a，上孔密封端与上孔滑动密封配合，下孔密封端与下孔滑动密封配合，活塞侧壁和内孔侧壁之间形成油压腔9。底座上设有与油压腔连通的油道8，油道连接有反力装置。结合图2所示，反力装置包括空心的弹簧管5，弹簧管呈C形，横截面呈椭圆或平椭圆。弹簧管的一端密闭，另一端设有开口，弹簧管的开口与油道连通。底座内设有容纳弹簧管的沉孔10c，沉孔位于内孔下方，油道的出口设置在沉孔的底面，出口设有连接弹簧管的接头7。

在实际使用过程中，将螺栓模拟器固定在台架上。在使用时，扭矩扳子套筒与模拟器传动螺栓连接。旋转扭矩扳子时，套筒带动传动螺栓旋转，由于传动螺栓与活塞以螺旋副形式连接，同时活塞通过导向销限位，活塞只能沿传动螺栓轴线向上进行移动，从而对油压腔内油液进行压缩，油液由底座中油道进入到弹簧管的内腔中。油路压力增大时，弹簧管截面形状发生改变，其圆弧半径增大，提供反作用力，使得传动螺栓的头部下表面与底座上表面产生压力及摩擦，进而产生反作用力矩。当活塞压缩油压腔到一定位置时，在其所产生的反作用力作用下，传动螺栓与底座上表面摩擦所产生的反作用力矩与扭矩扳子力矩达到平衡，扭矩扳子会停止扭矩加载。此时，通过与扭矩扳子套筒连接的扭矩传感器就可以读取被校扭矩扳子的实际扭矩值，将实际扭矩值与预设扭矩值进行对比。如果发生变化，就对扭矩扳子扭矩值调整到合格范围，从而保证产品（发动机或是整车）装配质量。除此之外，其它弹性元件，包括多圈弹簧管、螺旋弹簧管、膜片、膜盒及波纹管等，也可完成本方案中弹簧管在液压式螺栓模拟器的功能作用。

实施例2

如图3所示，一种螺栓模拟器结构，包括底座和传动螺栓，底座中设有竖直的内孔，内孔中设有可相对滑动的活塞，传动螺栓与活塞表面相抵，内孔的上端设有与传动螺栓螺纹配合的定位部，活塞与内孔之间形成油压腔，当传动螺栓转动时推动活塞下降从而压缩油压腔。底座上设有与油压腔连通的油道，油道连接有反力装置，反力装置包括托盘14以及盛放在托盘上的砝码组13，底座上设有托盘支撑座12，托盘支撑座内设有与油道连通的出油通道11，出油通道竖直布置，托盘底面设有与出油通道滑动配合的托盘活塞。

在实际使用过程中，将螺栓模拟器固定在台架上。在使用时，扭矩扳子套筒与模拟器传动螺栓连接。旋转扭矩扳子时，套筒带动传动螺栓旋转。由于传动螺栓与活塞相抵，活塞沿传动螺栓轴线向下进行移动，从而对油压腔内油液进行压缩，油液由底座中油道进入托盘支撑座的出油通道中。位于托盘上的砝码组提供反作用力，使得油压增大，对传动螺栓的头部下表面与底座上表面产生压力及摩擦，进而产生反作用力矩。当活塞压缩油压腔到一定位置时，在其所产生的反作用力作用下，传动螺栓与底座上表面摩擦所产生的反作用力矩与扭矩扳子力矩达到平衡，扭矩扳子会停止扭矩加载。此时，通过与扭矩扳子套筒连接的扭矩传感器就可以读取被校扭矩扳子的实际扭矩值，将实际扭矩值与预设扭矩值进行对比，如果发生变化，就对扭矩扳子扭矩值调整到合格范围。托盘支撑座上砝码组可根据预设扭矩值进行调节组合，从而提供不同的反作用力。

Claims (7)

1.一种螺栓模拟器结构，其特征是，包括底座（2）和传动螺栓（1），底座（2）中设有竖直的内孔（10），内孔（10）中设有可相对滑动的活塞（6），活塞（6）与内孔（10）之间形成密封的、可压缩的油压腔（9），所述的传动螺栓（1）作用于活塞（6）上端带动活塞（6）轴向移动，所述的底座（2）上设有与油压腔（9）连通的油道（8），油道（8）连接有反力装置，反力装置对油压腔（9）提供反向作用力。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述的内孔（10）为阶梯孔，包括连通的上孔（10a）和下孔（10b），上孔（10a）直径小于下孔（10b）直径，所述活塞（6）设有上孔密封端（6b）和下孔密封端（6a），上孔密封端（6b）与上孔（10a）滑动密封配合，下孔密封端（6a）与下孔（10b）滑动密封配合，活塞（6）侧壁和内孔（10）侧壁之间形成所述的油压腔（9）。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述反力装置包括空心的弹簧管（5），弹簧管（5）呈C形，弹簧管（5）的一端密闭，另一端设有开口，弹簧管（5）的开口与油道（8）连通。

4.根据权利要求3所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述的底座（2）内设有容纳弹簧管（5）的沉孔（10c），沉孔（10c）位于内孔（10）下方，油道（8）的出口设置在沉孔（10c）的底面，出口设有连接弹簧管（5）的接头（7）。

5.根据权利要求1或2所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述的传动螺栓（1）与活塞（6）上端螺纹连接，活塞（6）上设有轴向布置的导向槽（4），所述的底座（2）内设有与导向槽（4）滑动配合的导向销（4）。

6.根据权利要求1所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述的反力装置包括托盘（14）以及盛放在托盘（14）上的砝码组（13），所述的底座（2）上设有托盘支撑座（12），托盘支撑座（12）内设有与油道（8）连通的出油通道（11），出油通道（11）竖直布置，托盘（14）底面设有与出油通道（11）滑动配合的托盘活塞。

7.根据权利要求6所述的一种螺栓模拟器结构，其特征是，所述传动螺栓（1）与活塞（6）表面相抵，所述的内孔（10）的上端设有与传动螺栓（1）螺纹配合的定位部。