CN109374248B - 一种螺栓松动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及紧固件检测技术领域，尤其涉及一种螺栓松动试验装置，包括试验机和驱动控制组件，试验机包括运动板、固定板和监测部件，运动板与固定板平行设置，运动板与固定板之间具有间隙，运动板上贯穿设有第一模拟接触块，固定板上贯穿设有与第一模拟接触块相对设置的第二模拟接触块，第一模拟接触块具有第一通孔，第二模拟接触块具有与第一通孔对应连通的第二通孔，被测螺栓可依次穿过第一通孔与第二通孔后与被测螺母连接，监测部件包括第一监测件，第一监测件与被测螺母连接，驱动控制组件与运动板连接。本发明可对螺栓连接结构的可靠性进行测试，为进一步提升螺栓连接结构的防松性能提供测试依据。装置操作便捷，故障率低，性能稳定。

Description

一种螺栓松动试验装置

技术领域

本发明涉及紧固件检测技术领域，尤其涉及一种螺栓松动试验装置。

背景技术

目前紧固件是工业产品中不可或缺的零件，起着连接零部件结构和承载并传递力矩的重要作用。随着工业技术的不断发展进步，工业产品的可靠性要求不断提升，对紧固件产品也提出了更高的性能要求。

目前工业产品中大批量使用螺纹紧固件，螺纹连接结构的可靠性直接影响产品的质量，因此，需要在螺纹紧固件的失效机理、防松机理、选型设计方法、拧紧力矩控制方法、小型防松结构等方面开展深入的基础研究工作，以提升螺纹连接结构可靠性，提升产品性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的螺栓紧固件的松动试验可靠性和稳定性较差，试验结果准确度低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种螺栓松动试验装置，包括试验机和驱动控制组件，所述试验机包括运动板、固定板和监测部件，所述运动板与所述固定板平行设置，所述运动板与所述固定板之间具有间隙，所述运动板上贯穿设有第一模拟接触块，所述固定板上贯穿设有与所述第一模拟接触块相对设置的第二模拟接触块，所述第一模拟接触块具有第一通孔，所述第二模拟接触块具有与所述第一通孔对应连通的第二通孔，被测螺栓可依次穿过所述第一通孔与所述第二通孔后与被测螺母连接，所述监测部件包括第一监测件，所述第一监测件与所述被测螺母连接，所述驱动控制组件与所述运动板连接。

其中，所述第一模拟接触块伸出至所述间隙内的长度与所述第二模拟接触块伸出至所述间隙内的长度之和等于所述间隙的宽度。

其中，所述第一模拟接触块和所述第二模拟接触块的形状均为锥台状，所述第一模拟接触块的上底面与所述第二模拟接触块的下底面接触压紧。

其中，所述第一监测件包括预紧力测量工装，所述预紧力测量工装具有凹槽，所述被测螺母位于所述凹槽内。

其中，所述第一监测件还包括第一载荷传感器，所述预紧力测量工装上设有螺杆，所述螺杆与所述第一载荷传感器连接。

其中，所述试验机还包括固定支架，所述固定板位于所述固定支架的一侧且固定于所述固定支架上，所述固定支架上设有安装所述预紧力测量工装的安装孔，所述第一载荷传感器位于所述固定支架的另一侧且固定于所述固定支架上。

其中，所述监测部件还包括用于检测所述运动件位移的位移传感器，所述位移传感器设置于所述固定支架上所述固定板所在的一侧。

其中，所述监测部件还包括第二载荷传感器，所述第二载荷传感器设置于所述运动板与所述驱动控制组件的连接处。

其中，所述运动板背离所述固定板的一侧设有压板，所述第一模拟接触块通过所述压板压紧于所述运动板上。

其中，所述驱动控制组件包括作动器、油源和控制器，所述作动器的输出端与所述运动板连接，所述油源通过供油管路与所述作动器连接，所述控制器通过控制电缆与所述作动器连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明螺栓松动试验装置，被测螺栓安装在试验机主体上，运动板上第一模拟接触块的第一通孔与固定板上第二模拟接触块的第二通孔连通，被测螺栓穿过第一通孔与第二通孔后与被测螺母连接，将运动板和固定板连接在一起，第一通孔和第二通孔与被测螺栓接触的部分模拟被测螺栓在应用条件下与被连接物体的接触面，采用实际情况下被连接物体与被测螺栓连接面的真实材料加工而成，可充分模拟螺栓工作时的真实状态，被测螺栓安装完成后，运动板和固定板相互平行且不接触，通过驱动控制组件驱动运动板运动，迫使运动板和固定板相对运动，使得被测螺栓连接的固定板与运动板之间产生振动，同时，通过第一监测件监测被测螺栓与被测螺母连接的预紧力情况，记录被测螺栓连接松动的全过程。

本发明模拟螺栓连接的两个接触面之间的横向振动，模拟螺栓连接结构的受力情况，通过该振动检测螺栓连接的防松效果，并记录在该受力情况下的螺纹防松效果。可对螺栓连接结构的可靠性进行测试，为进一步提升螺栓连接结构的防松性能提供测试依据。装置操作便捷，故障率低，性能稳定，所有元器件均为常规采购件或者加工件，购买加工方便，可以广泛用于多种型号规格的螺栓，经拓展也可应用于其它形式的螺纹连接结构的防松性能研究，或者应用于其它类似连接结构的防松性能研究。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例螺栓松动试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例螺栓松动试验装置的试验机的结构示意图；

图3是本发明实施例螺栓松动试验装置的试验机的主视图；

图4是本发明实施例螺栓松动试验装置的试验机的俯视图。

图中：1：试验机；2：驱动控制组件；3：间隙；4：第一模拟接触块；5：第二模拟接触块；6：压板；7：被测螺栓；8：被测螺母；11：运动板；12：固定板；13：监测部件；14：固定支架；21：作动器；22：油源；23：控制器；24：供油管路；；25：控制电缆；131：预紧力测量工装；132：第一载荷传感器；133：第二载荷传感器；134：位移传感器；141：安装孔；41：第一通孔；51：第二通孔；1311：凹槽；1312：螺杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的螺栓松动试验装置，包括试验机1和驱动控制组件2，试验机1包括运动板11、固定板12和监测部件13，运动板11与固定板12平行设置，运动板 11与固定板12之间具有间隙3，运动板11上贯穿设有第一模拟接触块4，固定板12上贯穿设有与第一模拟接触块4相对设置的第二模拟接触块5，第一模拟接触块4具有第一通孔41，第二模拟接触块5具有与第一通孔41对应连通的第二通孔51，被测螺栓7可依次穿过第一通孔41与第二通孔51后与被测螺母8连接，监测部件13包括第一监测件，第一监测件与被测螺母8连接，驱动控制组件2与运动板11连接。

本发明螺栓松动试验装置，被测螺栓安装在试验机主体上，运动板上第一模拟接触块的第一通孔与固定板上第二模拟接触块的第二通孔连通，被测螺栓穿过第一通孔与第二通孔后与被测螺母连接，将运动板和固定板连接在一起，第一通孔和第二通孔与被测螺栓接触的部分模拟被测螺栓在应用条件下与被连接物体的接触面，采用实际情况下被连接物体与被测螺栓连接面的真实材料加工而成，可充分模拟螺栓工作时的真实状态，被测螺栓安装完成后，运动板和固定板相互平行且不接触，通过驱动控制组件驱动运动板运动，迫使运动板和固定板相对运动，使得被测螺栓连接的固定板与运动板之间产生振动，同时，通过第一监测件监测被测螺栓与被测螺母连接的预紧力情况，记录被测螺栓连接松动的全过程。

本发明模拟螺栓连接的两个接触面之间的横向振动，模拟螺栓连接结构的受力情况，通过该振动检测螺栓连接的防松效果，并记录在该受力情况下的螺纹防松效果。可对螺栓连接结构的可靠性进行测试，为进一步提升螺栓连接结构的防松性能提供测试依据。装置操作便捷，故障率低，性能稳定，所有元器件均为常规采购件或者加工件，购买加工方便，可以广泛用于多种型号规格的螺栓，经拓展也可应用于其它形式的螺纹连接结构的防松性能研究，或者应用于其它类似连接结构的防松性能研究。

其中，第一模拟接触块4伸出至间隙3内的长度与第二模拟接触块5伸出至间隙3内的长度之和等于间隙3的宽度。被测螺栓穿过第一通孔与第二通孔旋入被测螺母后，运动板向固定板移动调整使第一模拟接触块与第二模拟接触块接触并压紧，本实施例中第一模拟接触块的长度大于运动块的厚度，第二模拟接触块的长度大于固定块的厚度，二者长出的部分长度之和为运动块与固定块之间的间隙宽度。

其中，第一模拟接触块4和第二模拟接触块5的形状均为锥台状，第一模拟接触块4的上底面与第二模拟接触块5的下底面接触压紧。锥台状的第一模拟接触块与第二模拟接触块便于其分别安装嵌入运动块和固定块中，第一模拟接触块的上底面与所述第二模拟接触块的下底面接触压紧，可保证在试验过程中第一模拟接触块与第二模拟接触块接触压紧牢固稳定。

其中，第一监测件包括预紧力测量工装131，预紧力测量工装131 具有凹槽1311，被测螺母8 位于所述凹槽1311内。预紧力测量工装的主要功能是表明被测螺栓与被测螺母连接的预紧力。预紧力测量工装一侧开凹槽，可让被测螺栓穿入，凹槽中间设计了放置被测螺母的位置。

其中，第一监测件还包括第一载荷传感器132，预紧力测量工装 131上设有螺杆1312，螺杆1312与第一载荷传感器132连接。预紧力测量工装另一侧设计了螺杆，螺杆与第一载荷传感器连接，预紧力测量工装将被测螺栓与被测螺母连接的预紧力传递到第一载荷传感器上，由此第一载荷传感器通过预紧力测量工装测量被测螺栓的预紧力。

其中，试验机1还包括固定支架14，固定板12位于固定支架14 的一侧且固定于固定支架14上，固定支架14上设有安装预紧力测量工装131的安装孔141，第一载荷传感器132位于固定支架14的另一侧且固定于固定支架14上。本实施例中，固定板通过螺栓固定在固定支架上，第一载荷传感器通过螺栓固定在固定支架上，固定支架上开设安装孔作为预紧力测量工装的放置位置，保证预紧力测量工装的螺杆可与第一载荷传感器连接。在本实施例中，固定支架安装在试验机的底座上。

其中，监测部件13还包括用于检测运动件11位移的位移传感器 134，位移传感器134设置于固定支架14上固定板12所在的一侧。位移传感器安装在固定支架上，用于测量运动板的位移。本实施例中位移传感器采用激光位移传感器，固定在固定支架上运动板运动方向的位置。

其中，监测部件13还包括第二载荷传感器133，第二载荷传感器 133设置于运动板11与驱动控制组件2的连接处。第二载荷传感器用于测量驱动控制组件的输出力，安装在驱动控制组件与运动板的连接处。

其中，运动板11背离固定板12的一侧设有压板6，第一模拟接触块4通过压板6压紧于运动板11上。压板用于固定运动板上的第一模拟接触块，将第一模拟接触块压紧在运动板上，本实施例中，压板通过螺栓固定在运动板上，且压紧第一模拟接触块的下底面。

其中，驱动控制组件2包括作动器21、油源22和控制器23，作动器21的输出端与运动板11连接，油源22通过供油管路24与作动器21连接，控制器23通过控制电缆25与作动器21连接。运动板与作动器的输出端连接，油源为作动器提供动力，通过供油管路将高压油液输入作动器，并返回低压油液；控制器是系统的核心，主要功能是控制作动器，按设定指令运动，产生正弦振动，带动运动板运动，同时，采集第一载荷传感器、第二载荷传感器和位移传感器的反馈，记录螺栓连接预紧力的变化情况、作动器对运动板的推力变化情况以及作动器带动运动板运动位移变化情况，从而分析得出被测螺栓的防松效果。本实施例中，作动器采用伺服作动器，伺服作动器通过作动器支座固定在底座上，第二载荷传感器设置在作动器的输出端与运动板之间的连接处。

试验开始前，在控制器上设定作动器运动到中间位置，安装运动板、固定板上的第一模拟接触块和第二模拟接触块，并用压板将运动板上的第一模拟接触块固定好，此时保证第一通孔与第二通孔同轴。在预紧力测量工装的凹槽中放置被测螺母，并将第一载荷传感器与预紧力测量工装上的螺杆连接，安装被测螺栓，使其穿过第一模拟接触块和第二模拟接触块，旋入被测螺母并旋紧到指定预紧力。在控制器上设置运动指令，控制作动器带动运动板按指令运动，同时，控制器记录各传感器采集值，运动指令和各传感器的采集结果用于评估当前条件下的被测螺栓的防松效果。

综上所述，本发明螺栓松动试验装置，被测螺栓安装在试验机主体上，运动板上第一模拟接触块的第一通孔与固定板上第二模拟接触块的第二通孔连通，被测螺栓穿过第一通孔与第二通孔后与被测螺母连接，将运动板和固定板连接在一起，第一通孔和第二通孔与被测螺栓接触的部分模拟被测螺栓在应用条件下与被连接物体的接触面，采用实际情况下被连接物体与被测螺栓连接面的真实材料加工而成，可充分模拟螺栓工作时的真实状态，被测螺栓安装完成后，运动板和固定板相互平行且不接触，通过驱动控制组件驱动运动板运动，迫使运动板和固定板相对运动，使得被测螺栓连接的固定板与运动板之间产生振动，同时，通过第一监测件监测被测螺栓与被测螺母连接的预紧力情况，记录被测螺栓连接松动的全过程。

本发明的模拟螺栓连接的两个接触面之间的横向振动，模拟螺栓连接结构的受力情况，通过该振动检测螺栓连接的防松效果，并记录在该受力情况下的螺纹防松效果。可对螺栓连接结构的可靠性进行测试，为进一步提升螺栓连接结构的防松性能提供测试依据。装置操作便捷，故障率低，性能稳定，所有元器件均为常规采购件或者加工件，购买加工方便，可以广泛用于多种型号规格的螺栓，经拓展也可应用于其它形式的螺纹连接结构的防松性能研究，或者应用于其它类似连接结构的防松性能研究。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种螺栓松动试验装置，其特征在于：包括试验机和驱动控制组件，所述试验机包括运动板、固定板和监测部件，所述运动板与所述固定板平行设置，所述运动板与所述固定板之间具有间隙，所述运动板上贯穿设有第一模拟接触块，所述固定板上贯穿设有与所述第一模拟接触块相对设置的第二模拟接触块，所述第一模拟接触块具有第一通孔，所述第二模拟接触块具有与所述第一通孔对应连通的第二通孔，被测螺栓能依次穿过所述第一通孔与所述第二通孔后与被测螺母连接，所述监测部件包括第一监测件，所述第一监测件与所述被测螺母连接，所述驱动控制组件与所述运动板连接；所述第一模拟接触块伸出至所述间隙内的长度与所述第二模拟接触块伸出至所述间隙内的长度之和等于所述间隙的宽度；所述第一模拟接触块和所述第二模拟接触块的形状均为锥台状，所述第一模拟接触块的上底面与所述第二模拟接触块的下底面接触压紧；所述第一监测件包括预紧力测量工装，所述预紧力测量工装具有凹槽，所述被测螺母位于所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述第一监测件还包括第一载荷传感器，所述预紧力测量工装上设有螺杆，所述螺杆与所述第一载荷传感器连接。

3.根据权利要求2所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述试验机还包括固定支架，所述固定板位于所述固定支架的一侧且固定于所述固定支架上，所述固定支架上设有安装所述预紧力测量工装的安装孔，所述第一载荷传感器位于所述固定支架的另一侧且固定于所述固定支架上。

4.根据权利要求3所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述监测部件还包括用于检测所述运动板位移的位移传感器，所述位移传感器设置于所述固定支架上所述固定板所在的一侧。

5.根据权利要求1所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述监测部件还包括第二载荷传感器，所述第二载荷传感器设置于所述运动板与所述驱动控制组件的连接处。

6.根据权利要求1所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述运动板背离所述固定板的一侧设有压板，所述第一模拟接触块通过所述压板压紧于所述运动板上。

7.根据权利要求1所述的螺栓松动试验装置，其特征在于：所述驱动控制组件包括作动器、油源和控制器，所述作动器的输出端与所述运动板连接，所述油源通过供油管路与所述作动器连接，所述控制器通过控制电缆与所述作动器连接。

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