CN109506825A - 一种高锁螺母性能检测工装及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高锁螺母性能检测工装及检测方法，高锁螺母性能检测工装包括试验螺栓以及套设在试验螺栓的杆部上的套体组件，套体组件包括相对端螺纹连接在一起的第一套体和第二套体，试验螺栓的头部和套体组件之间夹设有用于检测高锁螺母的工艺部分在拧断时轴向预紧力的压力传感器，第一套体和第二套体的相背端分别构成用于与压力传感器以及高锁螺母挡止配合的挡止端。压力传感器测量轴向压力，高锁螺母的工艺部分被拧断时的轴向压力即为轴向预紧力；此后可以使第一套体和第二套体相对旋进，消除轴向预紧力，利用试验机测量松脱力矩，采用本发明的检测工装可以首先检测轴向预紧力，而后不影响检测松脱力矩，实现了多个性能参数的检测。

Description

一种高锁螺母性能检测工装及检测方法

技术领域

本发明涉及一种高锁螺母性能检测工装及检测方法。

背景技术

高锁螺母具有重量轻、体积小、防松能力高、抗疲劳性能好、装配效率高等特点，并可实现高效的单面拧紧操作，广泛应用于航空航天领域。高锁螺母由工艺部分和工作部分组成，在实际装配中，工艺部分的六角头在断颈槽处被拧断后与工作部分分离，拧断力矩决定了预紧力的大小，预紧力过大会造成紧固件断裂失效、过小会造成松动失效，因此需要对高锁螺母的性能进行测试。

授权公告号为CN104142203B的中国发明专利公开了一种高锁螺母松脱力矩测试用工装，该工装包括螺旋套组件，螺旋套组件上开设有用于供试验用螺栓的螺杆穿过的安装孔，螺旋套组件包括两个套体，两个套体的相对端螺纹连接，两个套体的相背的端面为分别与螺栓头和高锁螺母挡止配合的挡止面。试验时，两个套体螺纹连接在一起，螺栓穿过两个套体，将高锁螺母连接在螺栓上，拧紧高锁螺母，高锁螺母的端面与一个套体的端面挡止配合，螺栓头的端面与另一个套体的端面挡止配合，直至拧断高锁螺母的工艺部分。然后拧动套体，使两个套体相向运动，使套体与螺栓头和高锁螺母之间产生间隙，以卸掉轴向预紧力，最后进行高锁螺母松脱力矩的测试。

上述工装只能进行高锁螺母松脱力矩的测试，然而高锁螺母的性能主要由锁紧力矩、松脱力矩、拧断力矩和预紧力组成，只检测松脱力矩对于全面了解高锁螺母的性能是远远不够的，但是目前检测其他参数时，还需要其他的检测工装和检测设备，导致试验效率低、试验成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以检测多个性能参数的高锁螺母性能检测工装；本发明的目的还在于提供一种能够提高检测效率并降低试验成本的高锁螺母性能检测方法。

为实现上述目的，本发明的高锁螺母性能检测工装采用如下技术方案：

一种高锁螺母性能检测工装，包括用于安装高锁螺母的试验螺栓以及套设在试验螺栓的杆部上用于测量高锁螺母的松脱力矩的套体组件，套体组件包括相对端螺纹连接在一起的第一套体和第二套体，第一套体和第二套体上均设置有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔，试验螺栓的头部和套体组件之间夹设有用于检测高锁螺母的工艺部分在拧断时轴向预紧力的压力传感器，第一套体和第二套体的相背端分别构成用于与压力传感器以及高锁螺母挡止配合的挡止端；或者套体组件的背离试验螺栓的头部的一侧设置有用于与高锁螺母配合夹紧的压力传感器，压力传感器用于检测高锁螺母的工艺部分在拧断时轴向预紧力，第一套体和第二套体的相背端分别构成用于与试验螺栓的头部和压力传感器挡止配合的挡止端。

上述高锁螺母性能检测工装的技术方案的有益效果在于：由于在螺栓的头部和套体组件之间或者在套体组件和高锁螺母之间设置了压力传感器，所以当拧紧高锁螺母时，压力传感器会受到轴向压力，当高锁螺母的工艺部分被拧断时，测量此时的压力，即为高锁螺母的轴向预紧力；此后，可以使第一套体和第二套体相对旋进，消除轴向预紧力后，就可以利用试验机测量高锁螺母的松脱力矩，所以采用本发明的检测工装可以首先检测轴向预紧力，而后不影响检测松脱力矩，实现了多个性能参数的检测。

进一步，为了使压力传感器固定稳定，压力传感器上设有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔。

进一步，为了提高检测工装的整体性，方便移动和使用，同时方便试验操作，定义套体组件中靠近压力传感器的套体为所述的第一套体，第一套体固定在压力传感器上，第二套体上设置有便于拧动第二套体的旋拧结构。

进一步，为了方便压力传感器以及套体组件的设置，压力传感器包括传感器本体和与传感器本体固定相连的垫板，垫板位于套体组件和传感器本体之间，所述第一套体固定在垫板上。

进一步，为了方便设置套体组件，第一套体上设置有内螺纹孔，第二套体上设置有外螺纹段。

进一步，为了避免损坏压力传感器，压力传感器设置在试验螺栓的头部和套体组件之间，压力传感器与试验螺栓的头部之间设置有垫片，垫片上设置有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔。

为实现上述目的，本发明的高锁螺母性能检测方法采用如下技术方案：

一种高锁螺母性能检测方法，包括以下步骤：第一步，将压力传感器和由第一套体和第二套体螺纹连接在一起的套体组件套设在试验螺栓的杆部上，在试验螺栓上安装高锁螺母，使套体组件和压力传感器位于试验螺栓的头部和高锁螺母之间；第二步，通过试验机旋拧高锁螺母至其工艺部分被拧断，利用试验机测量旋拧高锁螺母过程中的锁紧力矩，并获得最终的拧断力矩，同时利用压力传感器测量高锁螺母的工艺部分在拧断时的轴向预紧力；第三步，旋拧套体组件消除高锁螺母的轴向预紧力，利用试验机测量高锁螺母的松脱力矩，完成试验。

上述高锁螺母性能检测方法的技术方案的有益效果在于：由于试验螺栓的杆部上套设了压力传感器，所以在拧紧高锁螺母时，压力传感器会受到轴向压力，当高锁螺母的工艺部分被拧断时，通过压力传感器测量此时的压力，即为高锁螺母的轴向预紧力；先测轴向预紧力，再测松脱力矩，并且在测轴向预紧力的过程中还测得了旋拧高锁螺母过程中的锁紧力矩，获得了最终的拧断力矩，本发明的试验方法实现了多个参数的测量，无需使用过多的设备，因此可以提高检测效率并降低试验成本。

进一步，为保证检测的准确，使试验螺栓的头部直接压紧压力传感器，第一步中在试验螺栓的杆部上安装套体组件和压力传感器时，先安装压力传感器，后安装套体组件，使压力传感器位于套体组件和试验螺栓的头部之间。

附图说明

图1为本发明中高锁螺母性能检测工装的一个实施例的使用状态图；

图2为本发明中高锁螺母性能检测工装与试验机配合使用状态图；

图3为图1和图2中高锁螺母的结构示意图；

图4为图1和图2中试验螺栓的结构示意图；

图5为图1和图2中第一套体的结构示意图；

图6为图5的侧视图；

图7为图1和图2中第二套体的结构示意图；

图8为图7的侧视图。

图中：1.试验螺栓；1-1.头部；1-2.杆部；2.第一垫片；3.传感器本体；4.垫板；5.第一套体；51.第一穿孔；52.固定孔；6.第二套体；61.第二穿孔；62.外螺纹段；63.旋拧结构；7.第二垫片；8.高锁螺母；81.工作部分；82.工艺部分；9.套筒；10.转轴；11.扭矩传感器；12.电机。

具体实施方式

本发明中高锁螺母性能检测工装的一个实施例如图1~图8所示，包括用于安装高锁螺母8的试验螺栓1以及套设在试验螺栓1的杆部1-2（如图4）上用于测量高锁螺母8的松脱力矩的套体组件，套体组件包括相对端螺纹连接在一起的第一套体5和第二套体6，如图5、6、7、8所示，第一套体5上设置有供试验螺栓1的杆部1-2穿过的第一穿孔51，该第一穿孔51同时也是与第二套体6螺纹连接的螺纹孔，第二套体6上设置有与第一套体5螺纹连接的外螺纹段62，同时还设有供试验螺栓1的杆部1-2穿过的第二穿孔61。

本发明中试验螺栓1的头部1-1和套体组件之间夹设有用于检测高锁螺母8的工艺部分82（如图3）在拧断时轴向预紧力的压力传感器，压力传感器包括传感器本体3和与传感器本体3固定相连的垫板4，传感器本体3和垫板4上均设置有供试验螺栓1的杆部1-2穿过的穿孔。

第一套体5固定在压力传感器的垫板4上，为此第一套体5上设置有固定孔52，由于第一套体5和压力传感器相对固定，试验操作时，第一套体5是固定不动的，所以如果要改变第一套体5和第二套体6的螺纹配合段的长度，即第一套体5和第二套体6的相对旋进程度，只能旋拧第二套体6，为此第二套体6上设置有便于拧动第二套体6的旋拧结构63，具体的该旋拧结构63为外六角面。

第一套体5和第二套体6的相背端分别构成用于与压力传感器以及高锁螺母8挡止配合的挡止端，具体的，当高锁螺母8拧紧时，第一套体5的端面与压力传感器的垫板4挡止配合，第二套体6的旋拧结构63的端面与高锁螺母8挡止配合，为了对传感器本体3以及第二套体6形成较好的防护作用，在传感器本体3和试验螺栓1的头部1-1之间设置有第一垫片2，在高锁螺母8的工作部分81和第二套体6之间设置有第二垫片7，同样的，第一垫片2和第二垫片7上均设置有供试验螺栓1的杆部1-2穿过的穿孔。

如图2所示，本发明中高锁螺母性能检测工装的使用方法是：首先将套体组件的第一套体5和第二套体6的相对端螺纹连接在一起，当然要留出第一套体5和第二套体6在测试完轴向预紧力后可以继续相对旋进的旋进余量，然后将套体组件通过第一套体5上的固定孔52固定在压力传感器的垫板4上（当然也可以在穿装试验螺栓1后再固定在垫板4上），然后在试验螺栓1上套上第一垫片2并使其穿过压力传感器和套体组件，或者说是将压力传感器和套体组件套设在试验螺栓1上，试验螺栓1的头部1-1以及第一垫片2位于传感器本体3上设置的沉槽中。为了方便压力传感器的准确测量，传感器本体3的朝向垫板4的侧面上设置有方便传感器本体3发生形变的凹槽。

然后在试验螺栓1上安装第二垫片7，最后安装高锁螺母8，然后将检测工装与试压机配合使用，试验机主要包括电机12和与电机12传动连接的转轴10，转轴10上连接有扭矩传感器11，转轴10的端部固定有套筒9，套筒9上具有分别能与高锁螺母8的工艺部分82和工作部分81止转配合的配合孔。

试验时，开启电机12，电机12带动转轴10，进而带动套筒9转动，套筒9通过配合孔与高锁螺母8的工艺部分82止转配合，从而带动高锁螺母8转动，高锁螺母8在试验螺栓1上沿轴向逐渐旋进至贴紧第二垫片7，继续旋转高锁螺母8使其逐渐被拧紧，试验螺栓1的头部1-1通过第一垫片2压紧传感器本体3并使其变形，在此过程中，扭矩传感器11可以测量高锁螺母8在被拧紧过程中的锁紧力矩，压力传感器可以测量轴向压力，直到高锁螺母8的工艺部分82被拧断，此时的锁紧力矩值即为拧断力矩，且此时的轴向压力即为轴向预紧力。

然后拧动第二套体6，使第一套体5和第二套体6相对旋进，从而使高锁螺母8和第二垫片7之间出现间隙，卸掉轴向预紧力，此时固定住试验螺栓1的头部1-1，使套筒9和工作部分81上的外六角面止转配合，通过电机12的反向转动，松开高锁螺母8，通过扭矩传感器11可以测得高锁螺母8的松脱力矩。

采用本发明的检测工装和试验机配合使用，可以测量高锁螺母8在被拧紧过程中的锁紧力矩，并且能够得到最终的拧断力矩和轴向预紧力，最后通过试验机测量松脱力矩，一套装置加上试验机就可以检测到四个参数，无需使用过多的设备，可以大大提高检测效率并降低试验成本。

在高锁螺母性能检测工装的其他实施例中：压力传感器与试验螺栓的头部之间也可以不设置垫片，试验螺栓的头部和压力传感器直接接触；可以在第一套体上设置外螺纹段，在第二套体上设置内螺纹孔，此时第一套体仍可与压力传感器的垫板固定，并仍在第二套体上设置旋拧结构；压力传感器也可以仅包括传感器本体，此时第一套体直接固定在传感器本体上；第一套体也可以不固定在压力传感器上，第一套体与压力传感器之间只是接触配合，此时第一套体上无需设置固定孔，并且此时旋拧结构也可以设置在第一套体上，或者第一套体和第二套体上均设置旋拧结构；压力传感器上也可以不设置试验螺栓的杆部穿过的穿孔，压力传感器只是被夹设在试验螺栓的头部和套体组件之间，并且压力传感器位于试验螺栓的杆部的外侧；压力传感器也可以被夹设在高锁螺母和套体组件之间，此时试验螺栓的头部压紧套体组件，高锁螺母压紧压力传感器，压力传感器同样可以检测轴向压力，此时在安装时，如果是单独顺序安装压力传感器和套体组件，则需要先安装套体组件，后安装压力传感器；也可以将靠近压力传感器的套体定义为第二套体，此时另一套体为第一套体。

本发明中高锁螺母性能检测方法的实施例与上述检测工装的使用方法相同，在此不再重复赘述。

Claims (8)

1.一种高锁螺母性能检测工装，包括用于安装高锁螺母的试验螺栓以及套设在试验螺栓的杆部上用于测量高锁螺母的松脱力矩的套体组件，套体组件包括相对端螺纹连接在一起的第一套体和第二套体，第一套体和第二套体上均设置有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔，其特征在于：试验螺栓的头部和套体组件之间夹设有用于检测高锁螺母的工艺部分在拧断时轴向预紧力的压力传感器，第一套体和第二套体的相背端分别构成用于与压力传感器以及高锁螺母挡止配合的挡止端；或者套体组件的背离试验螺栓的头部的一侧设置有用于与高锁螺母配合夹紧的压力传感器，压力传感器用于检测高锁螺母的工艺部分在拧断时轴向预紧力，第一套体和第二套体的相背端分别构成用于与试验螺栓的头部和压力传感器挡止配合的挡止端。

2.根据权利要求1所述的高锁螺母性能检测工装，其特征在于：压力传感器上设有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔。

3.根据权利要求1或2所述的高锁螺母性能检测工装，其特征在于：定义套体组件中靠近压力传感器的套体为所述的第一套体，第一套体固定在压力传感器上，第二套体上设置有便于拧动第二套体的旋拧结构。

4.根据权利要求3所述的高锁螺母性能检测工装，其特征在于：压力传感器包括传感器本体和与传感器本体固定相连的垫板，垫板位于套体组件和传感器本体之间，所述第一套体固定在垫板上。

5.根据权利要求4所述的高锁螺母性能检测工装，其特征在于：第一套体上设置有内螺纹孔，第二套体上设置有外螺纹段。

6.根据权利要求1或2所述的高锁螺母性能检测工装，其特征在于：压力传感器设置在试验螺栓的头部和套体组件之间，压力传感器与试验螺栓的头部之间设置有垫片，垫片上设置有供试验螺栓的杆部穿过的穿孔。

7.一种高锁螺母性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将压力传感器和由第一套体和第二套体螺纹连接在一起的套体组件套设在试验螺栓的杆部上，在试验螺栓上安装高锁螺母，使套体组件和压力传感器位于试验螺栓的头部和高锁螺母之间；第二步，通过试验机旋拧高锁螺母至其工艺部分被拧断，利用试验机测量旋拧高锁螺母过程中的锁紧力矩，并获得最终的拧断力矩，同时利用压力传感器测量高锁螺母的工艺部分在拧断时的轴向预紧力；第三步，旋拧套体组件消除高锁螺母的轴向预紧力，利用试验机测量高锁螺母的松脱力矩，完成试验。

8.根据权利要求7所述的高锁螺母性能检测方法，其特征在于，第一步中在试验螺栓的杆部上安装套体组件和压力传感器时，先安装压力传感器，后安装套体组件，使压力传感器位于套体组件和试验螺栓的头部之间。