CN107271261A - 一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置及用其试验的方法 - Google Patents
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Abstract
一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置及用其试验的方法，装置包括一对装置本体、上连接件和下连接件，装置本体包括连接杆和连接头，连接杆固定在连接头的一端上，连接头的侧面上开设有拆装孔，连接头远离连接杆的一端的端面上开设有螺纹孔，上连接件为中心处开设有通孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，下连接件为中心处开设有螺纹孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，紧固件的螺纹端穿过上连接装置内的上连接件的通孔，并拧入下连接装置的下连接件内螺纹孔中。利用本发明进行紧固件试实物拉伸试验时，不仅保证了试验过程中的对中性，而且安装紧固件的空间大，使得操作十分简单。此外，紧固件断裂时不会飞溅，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种紧固件机械性能试验的辅助装置，尤其是涉及一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置及用其试验的方法。
背景技术
紧固件通常由碳钢或合金钢制造而成，在工程安全设计和产品生产验收时，要求在10℃～35℃条件下对紧固件进行机械性能测试。紧固件机械性能是其最基本、应用最广泛一项性能指标，紧固件实物拉伸试验是获得紧固件产品机械性能的最常见的拉伸试验数据的方式。目前，国内进行紧固件实物拉伸试验时，紧固件的固定方式均采用GB/T 3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》里所提供的连接方式进行测试，其工装设计形式大都是以标准中给出的示例图相同或相仿，主要以垫片卡持的方式固定紧固件。然而，在实际试验过程中，由于紧固件的规格和种类繁多，而且形状也不尽相同。致使试验时要不断更换各种不同类型工装来满足不同规格型号紧固件的测试需求。不仅如此，试验过程中会出现以下问题：1主装置(直接与拉伸试验机连接的部件称主装置)的卡持部分和垫片支撑部位在受力过程中都会发生变形，影响试验数据的精确性；2主装置的卡持部分和垫片支撑部位占据大部分空间，致使某些较短尺寸紧固件无法进行试验。此外，一旦主装置的卡持部分和垫片支撑部分发生变形后，按照标准要求将不能再继续使用，这将导致整个测试工装的报废，造成材料浪费和经济损失，实用性有限。针对以上现实问题，本发明专利设计并制作一种用于紧固件实物伸试验的装置，在满足标准要求的基础上，彻底解决了上述问题。
随着我国舰船、铁路、桥梁、建筑等不断大型化的发展趋势，紧固件作为各种构件重要的连接方式之一，其规格尺寸也随之增大。例如超大型舰船桨叶所使用的紧固件，又如港珠澳大桥所使用的超大型紧固件。这些大型工程所用到的高强紧固件大都超出了GB/T3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》和BS EN ISO 898.1《Mechanical propertiesof fastener made of carbon steel and alloy steel》所使用的范围，属于非标紧固件。这些紧固件不仅横截面大，而且通常受安装空间限制，往往其长度也有限。这些超大紧固件往往要承载几百吨的载荷。为此，在做拉伸试验时，所使用到的拉伸试验机吨位通常也比较大。这就造成一种矛盾是，大吨位试验机夹头一般都比较大，被测样品也需要有足够的长度才能进行试验。而恰恰相反的是，这些高强紧固件长度比较短，通常难以满足试验机标准样品长度。此外，由于这次紧固件需要进行的是实物拉伸，因此对试验过程中的对中性要求格外高，稍有偏离，就会产生较大的侧向剪切力，使得测试结果受到较大影响。
因此，在设计装置时需要考虑一下几点：1、装置需要能够弥补紧固件长度不足的问题，并且要能与大吨位试验机相匹配；2、要保证良好的对中性，由于紧固件尺寸比较大，原标准中给出的垫片连接方式，可能会出现变形情况。因此，所设计的装置不应随着载荷变大而出现变形；3、装卸要便捷，以使得试验效率提升。
发明内容
本发明的目的是为现有的辅助装置由于采用了垫片支撑不仅影响试验数据的精确性，而且占据空间造成较短尺寸紧固件无法进行试验的问题，提供一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置及用其试验的方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，包括一对装置本体、上连接件和下连接件，装置本体包括用于与试验机连接的连接杆和用于与连接件连接的连接头，连接杆固定在连接头的一端上且连接杆和连接头的中心线重合，连接头的侧面上开设有用于拆卸紧固件的拆装孔，连接头远离连接杆的一端的端面上开设有贯穿该端面并与安装孔连通的螺纹孔，上连接件为中心处开设有通孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，上连接件拧入一个装置本体的螺纹孔内构成上连接装置，下连接件为中心处开设有螺纹孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，下连接件拧入另一个装置本体的螺纹孔内构成下连接装置，紧固件的螺纹端穿过上连接装置内的上连接件的通孔，并拧入下连接装置的下连接件内螺纹孔中以实现紧固件的安装。
所述的拆装孔的中心线与连接头的中心线垂直相交。
所述的连接杆的形状与试验机夹头形状相互匹配，如果试验机夹头是以平板夹具为主时，所述的连接杆为长方体状结构，以便于增大与试验机夹头的接触面积，如果试验机夹头是以V型槽为主时，连接杆可加工成圆棒的形状。
所述的连接头为圆柱体状结构。
所述的上连接件上的通孔与紧固件直径相匹配，通孔与各种紧固件直径相匹配孔径尺寸及倒角按标准提供的数据加工，紧固件可以直接从连接件的中心孔穿入。
用所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置进行拉伸试验的方法：包括如下步骤：
步骤一、取上连接装置和下连接装置，分别将上连接装置内的装置本体卡装在拉力试验机的上夹头位置，下连接装置内的装置本体卡装在拉力试验机的下夹头位置，调整上连接装置和下连接装置使其夹紧对齐；
步骤二、取被测试紧固件以及步骤一中上连接装置和下连接装置内的上连接件和下连接件，并将紧固件的螺纹段穿过上连接件的通孔使紧固件头部卡在上连接件上，然后将上连接件拧入上连接装置内的装置本体的螺纹孔内，将下连接件拧装在紧固件的螺纹段上，且紧固件螺纹段拧出下连接件的长度小于1个螺牙，旋合深度按照试验标准GB/T3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》和BS EN ISO 898.1《Mechanical properties offastener made of carbon steel and alloy steel》的要求露出小于1个螺牙，然后将下连接件的通过外螺纹拧入下连接装置内的装置本体的螺纹孔内，测试件被安装在试验机上；
步骤三、启动试验机，进行拉伸试验，直至紧固件断裂；
步骤四、将断裂后的紧固件头部，从上连接装置内的装置本体上的安装孔中取出，断裂后的紧固件螺纹段从下连接装置的下连接件的内螺纹孔中直接旋出，试验结束。
本发明的有益效果是：利用本发明进行紧固件试实物拉伸试验时，不仅保证了试验过程中的对中性，而且安装紧固件的空间大，使得操作十分简单。此外，紧固件断裂时不会飞溅，安全性高。
1、上连接装置和下连接装置的上连接件与紧固件卡接，下连接连与紧固件通过螺纹旋合方式连接，替代了垫片装卡方式。相对而言，这种连接方式更为稳固，消除了工件之间的空隙，有效防止了工件变形,从而从根本上保证了试验过程中的对中性；
2上连接装置和下连接装置与紧固件通过螺纹旋合方式连接后，省去了原来垫片部分，从而节省出更多的空间留给紧固件装持。利用该装置可以实现较短紧固件实物拉伸试验，目前可以实现标准螺栓尺寸，可装紧固件的最短长度为30mm的拉伸试验；
3上连接装置和下连接装置与紧固件通过螺纹旋合方式连接后，由于省去了垫片与上连接装置和下连接装置的刚性接触连接，紧固件在断裂瞬间不会造成垫片和断裂后紧固件的飞溅，大大提高了试验的安全性；
4、使用本发明专利设计的装置，不仅可以满足标准中规定的标准紧固件实物拉伸试验，还能实现各种非标准紧固件的实物拉伸性能测得，尤其适合于超短紧固件实物拉伸试验。采用标准中提及的装卡方式仅能实现M39以内的紧固件拉伸试验，而采用本发明专利设计的装置可以实现规格从M14到M42紧固件实物拉伸试验，进一步扩展了标准使用范围。
5、具体而言设计上连接装置和下连接装置，连接杆设计成具有大横截面积的矩形形状，这样便于大吨位试验机的夹持。中部设计为通孔形式，目的是便于试验过程中装取被测试紧固件，进而提高了测试效率。上连接装置和下连接装置设置的装置本体的内螺纹孔这样设计一方面提高了承载强度，又为紧固件的连接提供了便利。由于上连接状和下连接装置的装置本体和连接件通过螺纹连接在实际试验过程中，上连接状和下连接装置不用拆卸，每次仅需旋出上下两个连接件就可以了，这使得试验效率大大提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图示标记：1、连接杆；2、拆装孔；3、上连接装置；4、紧固件头部；5、上连接件；6、下连接件；7、紧固件的螺纹段；8、下连接装置。
具体实施方式
图1所示，具体实施方式如下：
一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，包括一对装置本体、上连接件5和下连接件6，装置本体包括用于与试验机连接的连接杆1和用于与连接件连接的连接头，所述的连接杆1为长方体状结构，所述的连接头为圆柱体状结构，连接杆1固定在连接头的一端上且连接杆1和连接头的中心线重合，连接头的侧面上开设有用于拆卸紧固件的拆装孔2，所述的拆装孔2的中心线与连接头的中心线垂直相交，连接头远离连接杆1的一端的端面上开设有贯穿该端面并与安装孔连通的螺纹孔，上连接件5为中心处开设有通孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，上连接件5拧入一个装置本体的螺纹孔内构成上连接装置3，下连接件6为中心处开设有螺纹孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，下连接件6拧入另一个装置本体的螺纹孔内构成下连接装置8，紧固件的螺纹端7穿过上连接装置3内的上连接件5的通孔，并拧入下连接装置8的下连接件6内螺纹孔中以实现紧固件的安装。
所述的上连接件5上的通孔与紧固件直径相匹配。
一种用所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置进行拉伸试验的方法：包括如下步骤：
步骤一，取上连接装置3和下连接装置8，分别将上连接装置3内的装置本体卡装在拉力试验机的上夹头位置，下连接装置8内的装置本体卡装在拉力试验机的下夹头位置，调整上连接装置3和下连接装置8使其夹紧对齐；
步骤二、取被测试紧固件以及步骤一中上连接装置3和下连接装置8内的上连接件5和下连接件6，并将紧固件的螺纹段7穿过上连接件5的通孔使紧固件头部4卡在上连接件5上，然后将上连接件5拧入上连接装置3内的装置本体的螺纹孔内，将下连接件6拧装在紧固件的螺纹段7上，且紧固件螺纹段7拧出下连接件6的长度小于1个螺牙，然后将下连接件6的通过外螺纹拧入下连接装置8内的装置本体的螺纹孔内，测试件被安装在试验机上；
步骤三、启动试验机，进行拉伸试验，直至紧固件断裂；
步骤四、将断裂后的紧固件头部4，从上连接装置3内的装置本体上的安装孔2中取出，断裂后的紧固件螺纹段7从下连接装置8的下连接件6的内螺纹孔中直接旋出，试验结束。
通过对不同紧固件用该装置进行的拉伸试验结果。可以看出，不同规格、不同长度的紧固件均可采用该装置进行紧固件实物拉伸试验，并且试验全部取得成功，得到满意的试验数据，此结果与产品出厂材质单所示性能指标相吻合，说明该装置实用且可行。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，其特征在于：包括一对装置本体、上连接件（5）和下连接件（6），装置本体包括用于与试验机连接的连接杆（1）和用于与连接件连接的连接头，连接杆（1）固定在连接头的一端上且连接杆（1）和连接头的中心线重合，连接头的侧面上开设有用于拆卸紧固件的拆装孔（2），连接头远离连接杆（1）的一端的端面上开设有贯穿该端面并与安装孔连通的螺纹孔，上连接件（5）为中心处开设有通孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，上连接件（5）拧入一个装置本体的螺纹孔内构成上连接装置（3），下连接件（6）为中心处开设有螺纹孔且外径上加工有外螺纹的圆盘结构，下连接件（6）拧入另一个装置本体的螺纹孔内构成下连接装置（8），紧固件的螺纹端（7）穿过上连接装置（3）内的上连接件（5）的通孔，并拧入下连接装置（8）的下连接件（6）内螺纹孔中以实现紧固件的安装。
2.根据权利要求1所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，其特征在于：所述的拆装孔（2）的中心线与连接头的中心线垂直相交。
3.根据权利要求1所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，其特征在于：所述的连接杆（1）的形状与试验机夹头形状相互匹配。
4.根据权利要求1所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，其特征在于：所述的连接头为圆柱体状结构。
5.根据权利要求1所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置，其特征在于：所述的上连接件（5）上的通孔与紧固件直径相匹配。
6.一种用权利要求1所述的一种紧固件实物拉伸试验用的辅助装置进行拉伸试验的方法：其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，取上连接装置（3）和下连接装置（8），分别将上连接装置（3）内的装置本体卡装在拉力试验机的上夹头位置，下连接装置（8）内的装置本体卡装在拉力试验机的下夹头位置，调整上连接装置（3）和下连接装置（8）使其夹紧对齐；
步骤二、取被测试紧固件以及步骤一中上连接装置（3）和下连接装置（8）内的上连接件（5）和下连接件（6），并将紧固件的螺纹段（7）穿过上连接件（5）的通孔使紧固件头部（4）卡在上连接件（5）上，然后将上连接件（5）拧入上连接装置（3）内的装置本体的螺纹孔内，将下连接件（6）拧装在紧固件的螺纹段（7）上，且紧固件螺纹段（7）拧出下连接件（6）的长度小于1个螺牙，然后将下连接件（6）的通过外螺纹拧入下连接装置（8）内的装置本体的螺纹孔内，测试件被安装在试验机上；
步骤三、启动试验机，进行拉伸试验，直至紧固件断裂；
步骤四、将断裂后的紧固件头部（4），从上连接装置（3）内的装置本体上的安装孔（2）中取出，断裂后的紧固件螺纹段（7）从下连接装置（8）的下连接件（6）的内螺纹孔中直接旋出，试验结束。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171020 |