CN110686821A - 螺母扭拉试验装置及其螺母扭拉试验工装 - Google Patents

螺母扭拉试验装置及其螺母扭拉试验工装 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种螺母扭拉试验装置及其螺母扭拉试验工装。螺母扭拉试验工装包括试验螺栓、锁紧螺母和螺栓夹具，试验螺栓前端为供待测试螺母连接的螺母连接端；螺栓夹具用于与复合传感器止转配合并与复合传感器沿试验螺栓轴向挡止配合，螺栓夹具上设有供试验螺栓穿过的螺栓连接孔，试验螺栓的后端设有用于向后穿过螺栓夹具上的螺栓连接孔的螺纹段，锁紧螺母用于装配到螺纹段上以使试验螺栓与螺栓夹具沿轴向定位；螺栓夹具上的螺栓连接孔包括止转孔段，试验螺栓上设有止转配合段，止转配合段与止转孔段止转配合。螺栓夹具不需要供转配螺纹段通过，螺栓夹具的径向尺寸与待测试螺母的规格无关，螺母扭拉试验工装能够满足大规格螺母的扭拉试验需求。

Description

螺母扭拉试验装置及其螺母扭拉试验工装
技术领域
本发明涉及一种螺母扭拉试验装置及其螺母扭拉试验工装。
背景技术
在螺纹紧固件的使用中应用的较广泛的是螺栓螺母连接副的形式，在螺栓螺母连接时往往需要使螺栓与螺母之间形成预紧力，以提高螺栓连接的可靠性和防松能力。在螺纹紧固件的连接使用中，没有预紧力或预紧力不够时，起不到真正的连接作用，但过高的预紧力会导致螺栓发生变形甚至断裂，导致螺纹连接的失效。螺纹紧固件的实际安装时，通常按照对应的扭拉系数，采用控制力矩的方式将预紧力控制在一个合适的范围内。
为了检测螺母在各种基体上的扭拉系数，需要设置专门的扭拉试验装置，如图1所示，扭拉试验装置包括传感器模块7、试验螺栓5、螺栓夹具6，传感器模块包括传感器基体和设置在传感器基体上的复合传感器。螺栓夹具6设置在复合传感器中，螺栓夹具6上设有销孔，销孔供复合传感器上的抗扭销钉2插入以实现螺栓夹具6与复合传感器的止转配合。螺栓夹具6上设有供试验螺栓5的前端穿过的螺栓过孔，螺栓过孔的后端设有沉孔形式的六方孔。扭拉试验装置还包括位于传感器基体前侧的承力垫1和试验垫片3，承力垫1固定在传感器基体上，试验垫片3卡入承力垫1上的试验垫片容纳槽中。试验垫片3与承力垫1上均设有供试验螺栓5的前端穿过的螺栓穿孔，待测试螺母4连接在试验螺栓的螺母连接端上。现有的上述扭拉试验装置如授权公告号为CN204165843U、授权公告日为2015.02.18的中国实用新型专利中的背景技术中公开的一种螺纹紧固件扭-拉关系的加载装置。
在试验时，试验螺栓5的螺栓头容纳在六方孔中，试验螺栓5的螺杆部分的直径要与待测试螺母4的螺纹孔匹配。因螺栓头要起到轴向定位的作用，所以螺栓头的径向尺寸要大于螺杆部分的直径。当检测大规格螺母时，需要使螺栓夹具6上具有大孔径的六方孔。然而，复合传感器的内径为设定尺寸，为了与复合传感器适配，螺栓夹具6的径向尺寸无法随意增大，因此其上六方孔的径向尺寸也无法随意增大。所以，现有的扭拉试验装置无法对大规格（特别是M24以上）的螺母进行试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺母扭拉试验工装，用以解决现有的扭拉试验装置无法对大规格的螺母进行试验的问题，本发明另外的目的在于提供一种螺母扭拉试验装置，用以解决现有的扭拉试验装置无法对大规格的螺母进行试验的问题。
为实现上述目的，本发明中螺母扭拉试验工装的技术方案是：螺母扭拉试验工装包括试验螺栓和螺栓夹具；
试验螺栓，其前端为螺母连接端，螺母连接端供待测试螺母连接；
螺栓夹具，用于与复合传感器止转配合并与复合传感器沿试验螺栓轴向挡止配合，螺栓夹具上设有螺栓连接孔，螺栓连接孔供试验螺栓穿过；
所述试验螺栓的后端设有螺纹段，螺纹段用于向后穿过螺栓夹具上的螺栓连接孔；
螺母扭拉试验工装还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于装配到所述螺纹段上以使试验螺栓与螺栓夹具沿轴向定位；
螺栓夹具，其上的螺栓连接孔包括止转孔段，所述试验螺栓上于螺纹段的前侧设有止转配合段，止转配合段用于与螺栓连接孔的止转孔段止转配合。
本发明中螺母扭拉试验工装的有益效果是：螺纹段上可拆连接有锁紧螺母，通过锁紧螺母实现螺栓夹具对试验螺栓的挡止配合，这种方式能够使试验螺栓从螺纹段对应的一端插入螺栓夹具，螺栓夹具不需要供转配螺纹段通过，故止转通孔的孔径不需要大于螺母连接端的直径，所以螺栓夹具的径向尺寸与待测试螺母的规格无关，螺母扭拉试验工装能够满足大规格螺母的扭拉试验需求。并且，可以将适配多种规格待测试螺母的试验螺栓设置成止转配合段的径向尺寸相同以及螺纹段的径向尺寸相同的形式，使螺栓夹具和锁紧螺母具有通用性，降低检测成本。
进一步的，所述螺栓夹具的外周面上设有U形挡止槽，U形挡止槽沿螺栓夹具轴向延伸，供复合传感器上的扭矩检测杆卡入以使螺栓夹具与复合传感器止转配合。
其有益之处在于，相对于对比文件中设置销孔的形式，能够减小螺栓夹具与螺母扭拉试验装置的扭矩检测杆配合的结构占用的径向尺寸，利于螺栓连接孔的设置。
进一步的，所述螺栓夹具用于与锁紧螺母沿轴向定位的部分为螺栓夹具的后端面。
其有益之处在于，结构简单，便于加工。
进一步的，所述试验螺栓的轴向中部设有挡止台阶，挡止台阶用于与螺栓夹具的前端面挡止配合。
其有益之处在于，使螺栓夹具与试验螺栓形成整体形式，利于检测结果的精确性。
进一步的，螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，所述承力垫或试验垫片与所述挡止台阶的前端面相向布置，对应的承力垫或试验垫片的后侧面上设有用于避让挡止台阶的避让空间。
其有益之处在于，在试验螺栓在受到轴向拉力后，避让空间能够防止挡止台阶前端面与加载垫片直接接触，从而避免待测试螺母与挡止台阶前端面沿轴向挤压试验垫片。
进一步的，螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，承力垫与试验垫片之间设有周向止转结构。
其有益之处在于，止转结构利于承力垫和试验垫片的定位，并且能够防止试验垫片与待测试螺母一同旋转。
进一步的，所述止转结构包括设置在承力垫上的销孔，试验垫片上设有对应的销钉穿孔，承力垫与试验垫片之间通过同时穿入所述销孔和销钉穿孔的销钉实现周向止转。
其有益之处在于，止转可靠，便于试验垫片的更换。
进一步的，所述销钉穿孔为设置在试验垫片的外周面上的U形孔。
其有益之处在于，U型孔相较于圆孔，更利于装配，同时可减小工装加工难度。
进一步的，所述承力垫的后侧边缘处设有承力垫台阶，承力垫台阶用于嵌入螺母扭拉试验装置的传感器基体上的沉槽中，沉槽用于对承力垫在径向上进行定位。
其有益之处在于，使承力垫与传感器基体具有固定的径向相对位置，有利于检测结果的准确性。
本发明的螺母扭拉试验装置的技术方案为：螺母扭拉试验装置包括传感器模块，传感器模块包括模块基体和设置在模块基体上的复合传感器，复合传感器上设有沿径向延伸的扭矩检测杆，螺母扭拉试验工装包括试验螺栓和螺栓夹具；
试验螺栓，其前端为螺母连接端，螺母连接端供待测试螺母连接；
螺栓夹具，用于与复合传感器止转配合并与复合传感器沿试验螺栓轴向挡止配合，螺栓夹具上设有螺栓连接孔，螺栓连接孔供试验螺栓穿过；
所述试验螺栓的后端设有螺纹段，螺纹段用于向后穿过螺栓夹具上的螺栓连接孔；
螺母扭拉试验工装还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于装配到所述螺纹段上以使试验螺栓与螺栓夹具沿轴向定位；
螺栓夹具，其上的螺栓连接孔包括止转孔段，所述试验螺栓上于螺纹段的前侧设有止转配合段，止转配合段用于与螺栓连接孔的止转孔段止转配合。
本发明中螺母扭拉试验装置的有益效果是：螺纹段上可拆连接有锁紧螺母，通过锁紧螺母实现螺栓夹具对试验螺栓的挡止配合，这种方式能够使试验螺栓从螺纹段对应的一端插入螺栓夹具，螺栓夹具不需要供转配螺纹段通过，故止转通孔的孔径不需要大于螺母连接端的直径，所以螺栓夹具的径向尺寸与待测试螺母的规格无关，螺母扭拉试验工装能够满足大规格螺母的扭拉试验需求。并且，可以将适配多种规格待测试螺母的试验螺栓设置成止转配合段的径向尺寸相同以及螺纹段的径向尺寸相同的形式，使螺栓夹具和锁紧螺母具有通用性，降低检测成本。
进一步的，所述螺栓夹具的外周面上设有U形挡止槽，U形挡止槽沿螺栓夹具轴向延伸，供复合传感器上的扭矩检测杆卡入以使螺栓夹具与复合传感器止转配合。
其有益之处在于，相对于对比文件中设置销孔的形式，能够减小螺栓夹具与螺母扭拉试验装置的扭矩检测杆配合的结构占用的径向尺寸，利于螺栓连接孔的设置。
进一步的，所述螺栓夹具用于与锁紧螺母沿轴向定位的部分为螺栓夹具的后端面。
其有益之处在于，结构简单，便于加工。
进一步的，所述试验螺栓的轴向中部设有挡止台阶，挡止台阶用于与螺栓夹具的前端面挡止配合。
其有益之处在于，使螺栓夹具与试验螺栓形成整体形式，利于检测结果的精确性。
进一步的，螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，所述承力垫或试验垫片与所述挡止台阶的前端面相向布置，对应的承力垫或试验垫片的后侧面上设有用于避让挡止台阶的避让空间。
其有益之处在于，在试验螺栓在受到轴向拉力后，避让空间能够防止挡止台阶前端面与加载垫片直接接触，从而避免待测试螺母与挡止台阶前端面沿轴向挤压试验垫片。
进一步的，螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，承力垫与试验垫片之间设有周向止转结构。
其有益之处在于，止转结构利于承力垫和试验垫片的定位，并且能够防止试验垫片与待测试螺母一同旋转。
进一步的，所述止转结构包括设置在承力垫上的销孔，试验垫片上设有对应的销钉穿孔，承力垫与试验垫片之间通过同时穿入所述销孔和销钉穿孔的销钉实现周向止转。
其有益之处在于，止转可靠，便于试验垫片的更换。
进一步的，所述销钉穿孔为设置在试验垫片的外周面上的U形孔。
其有益之处在于，U型孔相较于圆孔，更利于装配，同时可减小工装加工难度。
进一步的，所述承力垫的后侧边缘处设有承力垫台阶，承力垫台阶用于嵌入螺母扭拉试验装置的传感器基体上的沉槽中，沉槽用于对承力垫在径向上进行定位。
其有益之处在于，使承力垫与传感器基体具有固定的径向相对位置，有利于检测结果的准确性。
附图说明
图1现有技术中的扭拉试验装置的使用状态图；
图2为本发明螺母扭拉试验装置的一种具体实施例的结构示意图；
图3为图2中试验螺栓的右视图；
图4为图2中螺母夹具的左视图；
图5为图2中承力垫的左视图；
图6为图2中试验垫片的右视图；
图中：201、锁紧螺母，202、试验螺栓，2021、锁紧螺纹段，2022、止转配合段，2023、环形挡止台阶，2024、试验螺纹段，203、螺栓夹具，2031、U形挡止槽，2032、螺栓连接孔，204、承力垫，2041、销孔，205、挡止销钉，206、测试垫片，2061、螺栓穿孔，2062、环形凸起，2063、挡止台阶避让槽，207、传感器基体，208、复合传感器，209、扭矩检测杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明中螺母扭拉试验装置的一种具体实施例，如图2所示，螺母扭拉试验装置包括传感器模块和螺母扭拉试验工装，传感器模块包括传感器基体207和固定在传感器基体207上的复合传感器208，传感器基体207为中空结构，复合传感器208为圆环形并设置在传感器基体207的空腔中，复合传感器208采用胶粘的形式固定在到传感器基体207上。传感器基体207的前端面设有沉槽，沉槽与空腔同轴布置。复合传感器208的径向边缘处设有沿轴向延伸的扭矩检测杆209。
螺母扭拉试验工装包括试验螺栓202、传感器配合部分和螺母配合部分，如图3所示，试验螺栓202包括前端的试验螺纹段2024、中部的止转配合段2022、后端的锁紧螺纹段2021和位于止转配合段2022与试验螺纹段2024之间的环形台阶2023，试验螺栓202的前端为螺母连接端，止转配合段2022的横截面为正六边形。
传感器配合部分包括螺栓夹具203和锁紧螺母201，螺栓夹具203与复合传感器208止转配合并与复合传感器208沿试验螺栓202的轴向挡止配合。具体止转配合形式为：如图4所示，螺栓夹具203的边缘设有供复合传感器208上的扭矩检测杆209卡入的U形挡止槽2031，通过扭矩检测杆209的外周面对U形挡止槽2031的槽壁的挡止实现螺栓夹具203与复合传感器208的止转配合与扭矩传递。
如图4所示，螺栓夹具203上同轴设有供试验螺栓202向后穿过的螺栓连接孔2032，螺栓连接孔2032为六方孔，螺栓连接孔2032的形状与止转配合段2022的形状适配，使试验螺栓202与螺栓夹具203止转配合，螺栓连接孔2032整体为止转孔段。锁紧螺母201用于装配到锁紧螺纹段2021上以与环形台阶2023夹紧螺栓夹具203，使试验螺栓202与螺栓夹具203沿轴向定位，螺栓夹具203与锁紧螺母201的配合部分为螺栓夹具203的后端面。
如图5所示，螺母配合部分包括承力垫204和试验垫片206，承力垫204为环形，其后侧边缘处设有承力垫台阶，承力垫台阶用于嵌入传感器基体207上的沉槽中，承力垫台阶与传感器基体207上的沉槽沿径向挡止配合，承力垫204通过装配销钉装配在传感器基体207上，承力垫204上设有供装配销钉穿过的销钉穿孔2042。
如图6所示，试验垫片206的前端面为用于与待测试螺母配合的螺母配合面；试验垫片的轴向206设有供试验螺栓202的螺母连接端穿过的螺栓穿孔2061；试验垫片206的后侧具有环形凸起2062，环形凸起2062用于嵌入承力垫204与试验螺栓202之间的空间中。环形凸起2062的中部空腔形成用于避让环形挡止台阶2023的挡止台阶避让槽2063，挡止台阶避让槽2063的槽底壁与环形挡止台阶2023之间具有间隔，该间隔用于避免试验垫片206对试验螺栓202产生干涉，挡止台阶避让槽2063形成避让空间。试验垫片206与承力垫204通过轴向设置的挡止销钉205实现止转配合和径向相对位置的固定，承力垫204上设有供挡止销钉205插入的销孔2041，试验垫片206上设有供挡止销钉205插入的销钉穿孔，销钉穿孔为U形孔。
本实施例中，螺栓夹具通过其边缘设置的U形挡止槽与扭矩检测杆挡止配合，其他实施例中，可以采取其他形式，例如，参考图1，在螺栓夹具上加工出销钉过孔，通过销钉过孔的孔壁与扭矩检测杆挡止配合。
本实施例中，螺栓夹具用于与锁紧螺母沿轴向定位的部分为螺栓夹具的后端面，其他实施例中，可以采取其他形式，例如，参考图1，在螺栓夹具的后端面加工出用于容纳锁紧螺母的容纳槽。
本实施例中，试验螺栓的轴向中部设有用于与螺栓夹具的前端面挡止配合的环形挡止台阶，在其他实施例中，可以采取其他形式，例如，不设置环形台阶，或在试验螺栓的轴向均匀排布的凸块，凸块构成所述挡止台阶。
本实施例中，通过设置挡止台阶避让槽以容纳环形挡止台阶，其他实施例中，可以采取其他形式，例如，使螺栓夹具与测试垫片之间具有较大的间隔，通过上述间隔容纳环形挡止台阶。
本实施例中，测试垫片与承力垫之间为可拆连接，通过轴向布置的销钉实现止转配合和相对位置的固定，试验垫片上的销钉穿孔，为U形孔，其他实施例中，也可以采用其他形式，例如，参考图1，测试垫片与承力垫为层叠布置，或者，测试垫片与承力垫也可以为不可拆连接；或者，测试垫片与承力垫之间为可拆连接，通过其他形式实现止转配合和径向相对位置的固定，例如，采用六棱柱与六方孔配合的形式，销钉穿孔也可以为其他形式，例如，圆孔。
本实施例中，承力垫的后侧边缘处设有承力垫台阶，承力垫台阶用于卡入传感器基体上的沉槽中并与传感器基体上的沉槽沿径向挡止配合，其他实施例中，可以采取其他形式，例如，承力垫与传感器基体不沿径向进行挡止配合。
本实施例中，止转配合段的横截面为正六边形，其他实施例中，止转配合段也可以为其他形状，例如，横截面为正四边形、正八边形等。
本发明的螺母扭拉试验工装的具体实施例与上述螺母扭拉试验装置的具体实施例中螺母扭拉试验工装的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1. 螺母扭拉试验工装，包括试验螺栓和螺栓夹具； 试验螺栓，其前端为螺母连接端，螺母连接端供待测试螺母连接； 螺栓夹具，用于与复合传感器止转配合并与复合传感器沿试验螺栓轴向挡止配合，螺栓夹具上设有螺栓连接孔，螺栓连接孔供试验螺栓穿过； 其特征在于： 所述试验螺栓的后端设有螺纹段，螺纹段用于向后穿过螺栓夹具上的螺栓连接孔； 螺母扭拉试验工装还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于装配到所述螺纹段上以使试验螺栓与螺栓夹具沿轴向定位； 螺栓夹具，其上的螺栓连接孔包括止转孔段，所述试验螺栓上于螺纹段的前侧设有止转配合段，止转配合段用于与螺栓连接孔的止转孔段止转配合。
2.根据权利要求1所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述螺栓夹具的外周面上设有U形挡止槽，U形挡止槽沿螺栓夹具轴向延伸，供复合传感器上的扭矩检测杆卡入以使螺栓夹具与复合传感器止转配合。
3.根据权利要求1所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述螺栓夹具用于与锁紧螺母沿轴向定位的部分为螺栓夹具的后端面。
4.根据权利要求1或2或3所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述试验螺栓的轴向中部设有挡止台阶，挡止台阶用于与螺栓夹具的前端面挡止配合。
5.根据权利要求4所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，所述承力垫或试验垫片与所述挡止台阶的前端面相向布置，对应的承力垫或试验垫片的后侧面上设有用于避让挡止台阶的避让空间。
6.根据权利要求1或2或3所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：螺母扭拉试验工装还包括承力垫和试验垫片，承力垫与试验垫片之间设有周向止转结构。
7.根据权利要求6所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述止转结构包括设置在承力垫上的销孔，试验垫片上设有对应的销钉穿孔，承力垫与试验垫片之间通过同时穿入所述销孔和销钉穿孔的销钉实现周向止转。
8.根据权利要求7所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述销钉穿孔为设置在试验垫片的外周面上的U形孔。
9.根据权利要求6所述的螺母扭拉试验工装，其特征在于：所述承力垫的后侧边缘处设有承力垫台阶，承力垫台阶用于嵌入螺母扭拉试验装置的传感器基体上的沉槽中，沉槽用于对承力垫在径向上进行定位。
10.螺母扭拉试验装置，其特征在于：包括传感器模块，传感器模块包括模块基体和设置在模块基体上的复合传感器，复合传感器上设有沿径向延伸的扭矩检测杆，还包括如权利要求1-9任意一项所述的螺母扭拉试验工装。
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