CN111174964A - 螺栓测力实验装置、扭拉标定系统以及实际测量安装治具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了螺栓测力实验装置、扭拉标定系统以及实际测量安装治具,包括底座、固定块和超声波探头,底座开有用于螺栓杆部穿过的通孔,固定块一端设置与螺栓头部适配的空腔,另一端设置与空腔贯通的螺纹孔,超声波探头与固定块螺纹连接,固定块安装于底座时通孔、空腔和螺纹孔位于同一轴线。螺栓测力实验装置实现了超声波探头与螺栓头部的紧密贴合,螺栓预紧力监测更精确。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓装配领域,更具体的说,它涉及螺栓测力实验装置、扭拉标定系统以及实际测量安装治具。
背景技术
螺栓连接广泛应用于工业各个领域,例如航空航天、汽车、轨道交通、桥梁、风电等。螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的轴向力。螺栓预紧力控制对装配性能一致性及整机性能稳定性有着重要的影响。
螺栓扭拉试验平台作为紧固件测试行业的基础试验平台,被用来测定螺栓扭矩-预紧力转化能力以及其他性能。传统的试验平台需要操作人员用手将超声波探头压在螺栓头上,单次采集传感器的数据,超声螺栓预紧力监测是一项高精度的工艺要求,当测试时间过长或测试条件有所限制,操作人员很难保证超声波探头稳固地与螺栓头紧密贴合,更难保证压力持续一致,在进行螺栓预紧力监测时更会造成较大误差,达不到预紧力监测精确的要求。也有采用将带磁性的超声波探头吸附在螺栓头上,实现紧密贴合,但对于航空航天领域使用的高强度轻质合金紧固件,例如应用最广泛的钛合金、高温合金紧固件,其自身并没有磁性,无法实现装配中超声波探头与螺栓头的稳定贴合。
发明内容
本发明的目的在于提供螺栓测力实验装置、扭拉标定系统以及实际测量安装治具,先通过扭拉标定系统标定出曲线,再通过实际测量安装治具以得到实际装配螺栓的预紧力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:螺栓测力实验装置,包括底座、固定块和超声波探头,底座开有用于螺栓杆部穿过的通孔,固定块一端设置与螺栓头部适配的空腔,另一端设置与空腔贯通的螺纹孔,超声波探头与固定块螺纹连接,固定块安装于底座时通孔、空腔和螺纹孔位于同一轴线。
优选的,底座开有槽,固定块置于槽内,通孔开于槽底壁并与槽贯通。
优选的底座与固定块采用螺栓连接、螺钉连接或者弹簧柱塞连接。
优选的,底座与固定块采用弹簧柱塞连接,槽侧壁开有安装孔,固定块侧壁开有与弹簧柱塞头适配的凹坑,凹坑与安装孔对应。
优选的,固定块棱角开有卸载槽,底座底部开有与卸载槽对应的通槽。
优选的,槽设有限制固定块转动自由度的固定块限位机构。
优选的,固定块限位机构包括止动平面,止动平面设于槽侧壁,槽侧壁为平面壁,固定块与槽适配。
优选的,底座设有限制被连接件转动自由度的被连接件限位机构。
优选的,被连接件限位机构包括止动平面。
优选的,底座顶部开有定位槽,止动平面为定位槽槽壁,通孔开于定位槽。
本发明的有益效果:
1、螺栓测力实验装置实现了超声波探头与螺栓头部的紧密贴合,螺栓预紧力监测更精确。
2、先通过扭拉标定系统获得标定曲线,再通过实际测量安装治具现场装配实体,根据标定曲线,以得到实际装配螺栓的预紧力。
附图说明
图1为螺栓测力实验装置的立体结构示意图。
图2为螺栓测力实验装置的正视图。
图3为图2中A-A向的剖面视图。
图4为底座的结构示意图。
图5为底座的仰视图。
图6为固定块的结构示意图。
图7为锁块的结构示意图。
图8为工作平台的结构示意图。
图9为扭拉标定结构示意图。
图10为第一种形式的实际测量安装治具。
图11为第一种治具的正视图。
图12为安装块的结构示意图。
图13为夹板的结构示意图。
图14为第二种形式的实际测量安装治具。
图15为第二种治具的正视图。
图16为图15中B-B向的剖面视图。
图17为夹块与卡槽配合的示意图。
图18为安装块的结构示意图。
图19为夹持座的结构示意图。
图20为第三种形式的实际测量安装治具。
图21为第三种治具的正视图。
图22为图21中C-C向的剖面视图。
图23为容腔为六角头的夹持座的结构示意图。
图24为图23中D-D向的剖面视图。
图25为安装块的结构示意图。
图26为容腔为螺纹孔的实施例。
图27为容腔为螺纹孔时的实体装配示意图。
图28为第三种治具且有压盖的结构示意图。
图29为带有压盖的第三种治具的正视图。
图30为图23中E-E向的剖面视图
图31为去掉压盖治具的结构示意图。
图32为第三种治具的实体装配图。
图中标识:螺栓测力实验装置1,底座11,通孔111,槽112,弹簧柱塞113,安装孔1131,通槽114,开口115,定位槽116,固定块12、空腔121,固定块螺纹孔122,凹坑123,倒角124,卸载槽125,超声波探头13,压力环14,接线端141,垫片15;扭拉标定系统2,锁块21、挡板211,凹槽212,插入块213,工作平台22、T型凸起221,间距222,螺栓23(实验装置),螺母24,被连接件25,孔位251;安装治具3,螺栓4(实际测量治具),弹性元件300,夹持座301、夹板3011,弹性元件固定段30111,活动连接段30112,夹持段30113,夹持面30114,固定板30115,销钉3019,安装块302,安装块螺纹孔3021,固定孔3022,超声波探头303,海绵304,穿孔3041,夹块305,固定部3051,夹紧部3052,拧紧槽3012,拧紧部3013,卡槽30223023,横槽30233024,竖槽30243025,细轴30253026,粗轴30263027,槽孔3010,容腔306,轴孔3014,粗孔30141,细孔30142,装配孔3015,切平面3016,凹陷30273028,凸缘3029,
压盖307,压槽3070,压槽面3071,接线端伸出孔3072,连接孔3073,卡位螺丝3074,环形槽30156,切平面3017,平面轴承308。
具体实施方式
下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本发明的方式是如何实现的,并不能对本发明构成任何的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作,因此不能理解为本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,属于“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
螺栓测力实验装置
本发明提供一种螺栓测力实验装置1,可用于实验装配螺栓的扭拉标定,参见图1-6。本发明通过使超声波探头与固定块螺纹连接,实现超声波探头端部与螺栓头部的紧密接触,螺栓预紧力监测更精确。
具体的,螺栓测力实验装置1包括底座11、固定块12和超声波探头13,底座11开有用于螺栓杆部穿过的通孔111,固定块12一端设置与螺栓头部适配的空腔121,另一端设置与空腔121轴向贯通的固定块螺纹孔122,超声波探头13与固定块12螺纹连接,固定块12安装于底座时通孔111、空腔121和固定块螺纹孔122位于同一轴线。安装时,通过固定块螺纹孔122将超声波探头13拧入固定块12使超声波探头13端部向空腔121伸出,将螺栓头部置于空腔121内,螺栓杆部穿过通孔111并拧紧螺母直至螺栓头部与探头端部紧密接触。需要说明的是,拧入超声波探头13时,探头端部必须要伸出至空腔121内,伸出长度需满足空腔121必须具有一定的螺栓头部放置空间。
超声螺栓
超声螺栓是指,在螺栓头部贴压电陶瓷贴片,以实现超声激振作用下与螺栓的接口作用。螺栓连接广泛应用于各个领域,例如航空航天、汽车、轨道交通、桥梁、风电等。螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的轴向力。对于一个特定的螺栓而言,其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被连接件之间的摩擦力相关。螺栓预紧力控制对装配性能一致性及整机性能稳定性有着重要的影响。本发明中的螺栓头部最好为六角头、十二角头、D型头等,与固定块的空腔适配,以满足限制螺栓头部转动自由度的要求。
超声波探头
超声波探头是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器,螺栓预紧力可以采用超声波直接实时测量,具体结构和测量原理均为现有技术,在此不作赘述。本发明中,所述超声波探头是在现有的超声波探头基础上作出了改进,即在其外壁设置螺纹,但原理、基本结构不作改动。
固定块的空腔、螺纹孔
固定块的空腔应能限制螺栓头部的转动自由度,这样,在拧紧螺栓的过程中才能固定住螺栓头部。固定块作为单个并与底座可分离的部件,可更换,以实现不同型号螺栓头的适配。可以理解的是,现有的超声波探头由于生产厂家、应用领域不同,形状、尺寸均有所差异,因此固定块的螺纹孔孔径、深度设置根据选用的超声波探头而定。空腔和固定块螺纹孔轴向贯通,最好中心对准。
作为一个具体的实施方式,如图4所示,底座11开有槽112,固定块12置于槽112内,通孔111开于槽底壁并与槽112贯通。
优选的,底座11与固定块12采用螺栓连接、螺钉连接或者弹簧柱塞连接。使用时防止固定块12掉落,并且还可在拧紧螺栓时阻止固定块12转动。底座11与固定块12的连接方式不限于上述列举。本实施例中,采用弹簧柱塞113连接,槽112侧壁开有安装孔1131,固定块12侧壁开有与弹簧柱塞头适配的凹坑123,凹坑123与安装孔1131对应,弹簧柱塞113依次穿过安装孔1131、凹坑123,将固定块固定于底座上。
优选的,槽112设有限制固定块转动自由度的固定块限位机构。固定块12与固定块限位机构配合,以限制固定块12的转动自由度,从而在拧紧螺栓的过程中以固定住螺栓。优选的,固定块限位机构包括止动平面,止动平面设于槽侧壁,槽侧壁为平面壁,固定块12与槽112适配。优选的,槽112为正方体。如此,以限制固定块12的转动自由度。
如图6所示,固定块12棱角开有弧形倒角124。方便固定块12安装。
如图5和6所示,固定块12棱角开有卸载槽125,底座11底部开有与卸载槽125对应的通槽114。安装固定块12时,卸载槽125恰好与通槽114对应,这样,用一字形扳手插入通槽114,再插口卸载槽125里将固定块12从底座11中翘出来,方便取出固定块12。需要说明的是,卸载槽125靠近固定块12底部。
优选的,如图3所示,固定块12上方设有压力环14,压力环14置于槽112内。传统的标定,是通过拉力机,一端扣住螺栓头,一端扣住螺母,直接施加拉伸力,使螺栓有一个伸长变形,记录的是拉力机和超声声时差标定;但这个标定,并非通过真实拧紧过程使得螺栓伸长,而且只对拉应力进行标定。但在真实螺栓拧紧过程中,通过旋进螺母,螺栓在承受扳手扭矩作用下,同时产生扭转和拉伸作用。本发明通过设置压力环,在螺栓拧紧过程中用压力环测预紧力得拧紧过程中的预紧力曲线,同时结合超声波探头同步测螺栓伸长量也就是可以折算成声时差,通过压力环测得的预紧力曲线和超声获得的声时差标定实现扭拉标定,如此,便能获得真实工况中超声预紧力标定,这个标定更符合螺栓真实受力状态,标定更准确。
如图5所示,槽112侧壁设有开口115,压力环14上的接线端141朝向开口115。槽112的长度有限,开口115的设置是为了不干涉压力环14的安装,还可通过开口115观察槽内的安装情况。
优选的,如图3所示,压力环14底部设置垫片15。由于压力环14通过对其下端面的挤压获取压力值,所以通过设置垫片15,满足端面的平面度及硬度要求。可以理解的是,由于固定块12与底座11固定,垫片15的厚度不可调整。除此之外,垫片15应满足不具有转动自由度的要求,作为一个具体的实施方式,垫片15与槽112均为相互匹配的正方体。需要说明的是,底座11的槽112能容纳压力环14、垫片15和固定块12,至少保证固定块12与槽112的开口齐平。
优选的,底座11设有限制被连接件转动自由度的被连接件限位机构。在真实装配环境中,被连接件要求处于固定状态,因此拧紧螺母时,通过限制被连接件的转动自由度防止其转动。优选的,被连接件限位机构包括止动平面。优选的,底座顶部开有定位槽116,止动平面为定位槽槽壁,通孔开于定位槽116。定位槽116用于放置被连接件25。
扭拉标定系统
本发明还提供一种螺栓扭拉标定系统2,如图7-9所示,扭拉标定系统包括上述的实验装置以及锁块21、工作平台22、螺栓23、螺母24、被连接件25,可与实验台固定,用于实验装配螺栓的扭拉标定。
螺栓扭拉标定系统,包括螺栓23、螺母24和被连接件25,被连接件25开有孔位251,被连接件25与定位槽116适配,参见图9。定位槽116和被连接件25的形状不限,可以为长方形、正方形、菱形、多边形等,如此,不仅能限制被连接件的转动自由度,还可根据不同支承面状况,方便实现系列被连接件的可调换。需要说明的是,被连接件用于模拟螺栓连接实际接触表面状态,是决定支承面摩擦系数的关键要素,可根据测试要求随时调换。作为一个具体的实施例,定位槽和被连接件均为长方形,被连接件的厚度为4mm,所要求测试螺栓的最小长度应达到35 mm。
优选的,如图9所示,孔位251开有多个,且等间距分布。这是为了方便更换孔位,一个被连接件可用于多次试验。如果为单板单孔,更换比较麻烦,并且数量较多,不方便整理。
为了衔接通用工作平台22与测力实验装置,设置锁块21,如图7所示。锁块21两侧延伸有挡板211,中部开有容纳超声波探头13尾部的凹槽212。将装置放置于锁块21上,超声波探头接线端位于凹槽212内,避免其工作时发生转动,两侧挡板211则防止装置掉落。优选的,底座11为正方体。这样,装置横放直放均可。
工作平台22属于通用的设备平台,如图8所示。工作平台22设有多个T型凸起221,T型凸起221之间具有间距222,T型凸起221等间距分布,锁块21底部设有与间距222匹配的插入块213。需要说明的是,插入块213的高度设置不影响锁块21的移动,因此插入块213高度小于T型凸起221高度。锁块21底部平面与T型凸起的平面贴合,T型凸起221的平面应覆盖锁块底部平面。本系统与实验台固定,用于螺栓的扭拉标定。
本系统的组装过程:先组装装置:将超声波探头13拧入固定块12使探头端部伸出至空腔121,将螺栓头部置于空腔121内使探头端部与螺栓头部接触,螺栓杆部依次穿过压力环14、垫片15、底座11、被连接件25,锁紧螺母使螺栓头部与探头端部紧密贴合,至此装置组装完毕。再组装系统:将锁块21放入工作平台22的间距222内,再将组装好的装置放入锁块21内,横放直放均可,如图9所示。
实际测量安装治具
本发明还提供了一种实际测量安装治具3,如图10-32所示,该治具结构简单,体积小,易于携带,可用于现场装配实体,测量实际装配螺栓的预紧力。
具体的,实际测量安装治具3,包括夹持座301、安装块302和超声波探头303,安装块302开有轴向贯通的安装块螺纹孔3021,超声波探头303与安装块302螺纹连接,夹持座301具有安装螺栓4头部或杆部的夹持部,安装块302安装于夹持座301时夹持部使安装块螺纹孔3021与螺栓头部或杆部位于同一轴线。超声波探头的结构改进如上所述,在此不作赘述。通过在超声波探头外壁设置螺纹,使超声波探头303与安装块302螺纹连接,确保超声波探头303的固定性。
夹持部
夹持部的形式具有多种。
第一种:如图10-13所示,夹持部包括两个活动连接的夹板3011,两个夹板上端通过弹性元件300连接,下端具有用于夹持螺栓头部的夹持面30114。将安装块302固定在夹板3011上,再将超声波探头303拧入安装块302中,并使超声波探头303端部向安装块螺纹孔3021中伸出,夹持面30114在弹性元件300力的作用下施以夹紧力以夹住螺栓头部,并使探头端部与螺栓头部紧密贴合。安装时,超声波探头接线端与弹性元件互不干涉。需要说明的是,夹持螺栓头部时,弹性元件300处于压缩状态,这样,才能对螺栓施加夹紧力。由于是夹持面的固定,因此该形式的治具更适用于夹持六角头、十二角头螺栓。
如图11所示,两个夹板3011通过销钉3019活动连接。当然,两个夹板3011活动连接的形式不局限于销钉3019连接。
如图12所示,安装块302侧部开有固定孔3022,销钉3019通过固定孔3022使夹板3011与安装块302固定。销钉3019伸入固定孔3022使夹板3011与安装块302固定,方便安装。
如图13所示,两个夹板3011结构相同,夹板3011包括依次连接的弹性元件固定段30111、活动连接段30112和夹持段30113,弹性元件300的两端分别与两个夹板的弹性元件固定段30111固定,活动连接段30112两侧垂直延伸有固定板30115,两个夹板的固定板30115通过销钉3019连接,夹持面30114设于夹持段30113,夹持面30114为能与螺栓头部贴合的平面。
如图10所示,夹持面30114覆盖六角螺栓头部的侧面。夹持面与六角螺栓头部贴合的面积大,夹持更加稳定。
如图10所示,弹性元件为弹簧。弹性元件的形式包括但不限于:片簧、波纹管、压力弹簧管等。
如图11所示,安装块302下方设有海绵304,海绵具有穿孔。由于夹板3011夹住螺栓的平面是固定的,所以对于不同型号的螺栓,由于旋转的角度不同,只能是线接触,另外由于安装块只有一个线支撑,所以在夹住螺栓头时并不一定垂直于螺栓头部,通过粘接海绵304,用以保证超声波探头固定。由于不同的螺栓头部的厚度不同,且差异较大,海绵304须要至少5MM以上的变形量,但不能太长,否则海绵304会发生扭抽,可能会挤压到探头。
优选的,安装块外形为圆柱体或者方体。为方体时,夹板与安装块是面接触,夹板能更稳固地夹持住安装块。本实施例中,安装块为圆柱体,如图12所示。最好,安装块底部的面积不大于螺栓头部的面积,这样,能确保夹板夹住螺栓。
该形式治具的安装过程:将超声波探头303拧入安装块302中,插入销钉3019使两个夹板3011固定住安装块302,在安装块302底部粘接海绵304,最后通过夹板3011的夹持面30114夹持住螺栓头部。
第二种:如图14-19所示,夹持部包括夹块305和拧紧槽3012,安装块302设有卡槽3023,夹块305具有与卡槽3023配合的固定部3051和用于夹持螺栓头部的夹紧部3052,拧紧槽3012设于夹持座301,固定部3051位于拧紧槽3012中。
具体的,如图17所示,固定部3051和夹紧部3052固定,夹紧部3052贴合面为能与螺栓头部贴合的平面。优选的,夹紧部长度覆盖螺栓头部的高度。如此,能稳定夹持住螺栓。
如图18所示,卡槽3023包括横槽3024和竖槽3025,横槽3024沿安装块302侧壁周向开设,竖槽3025沿安装块302侧壁纵向开设,竖槽3025与横槽3024贯通。优选的,卡槽3023呈T形,固定部3051为与卡槽适配的T形。优选的,横槽为环形槽,这样,不管固定部与横槽适配的部分多长,都能满足。
优选的,如图19所示,拧紧槽3012底壁开有槽孔3010,槽孔3010与拧紧槽3012贯通,安装块302包括细轴3026和粗轴3027,细轴3026与槽孔3010螺纹配合,粗轴3027与拧紧槽3012间隙配合。通过拧紧夹持座301,使夹块夹持住螺栓。
优选的,如图18和19所示,粗轴3027为上小下大的圆台状,拧紧槽3012与粗轴3027适配。通过具有一定斜度的夹紧,确保夹紧螺栓。
如图15所示,夹持座头部为拧紧部3013。方便扳手拧紧螺栓。优选的,拧紧部3013为沿夹持座轴线对称设置的平面。作为一个具体的实施例,拧紧部为正六边形状。需要说明的是,夹持座头部的形状不限于常用的六角螺栓,也可以是其他能方便扳手拧紧螺栓的形状。
本治具的组装过程:将超声波探头303拧入安装块302中确保探头端部向安装块螺纹孔3021外伸出,把夹块305置入卡槽3023中,在安装块302外部套上夹持座301,将整个治具放于螺栓头部上并轻轻拧动夹持座302,使夹块夹住螺栓头部,然后用扳手拧紧即可。
第三种:如图20-32所示,夹持部为设于夹持座301的容腔306,夹持座301开有安装安装块302的轴孔3014,轴孔3014与容腔306轴向贯通,安装块302与轴孔3014间隙配合。安装时,将安装块302置入轴孔3014中,超声波探头13外部设有螺纹,将超声波探头13拧入安装块302中确保探头端部伸出至容腔306中,再将螺栓头部或杆部置于容腔306内,使探头端部与螺栓头部或杆部紧密贴合。容腔为适配螺栓头部的形状,或者为与杆部螺纹配合的螺纹孔。容腔为适配螺栓头部的形状时,螺栓头部为能被容腔限制其转动的形状,例如六角头、D型头等,这样,通过限制螺栓头部在容腔内的转动自由度,在拧紧螺栓的过程中以固定住螺栓。另外,可通过更换夹持座,实现不同型号螺栓的适配。
优选的,如图22所示,安装块302固定于夹持座301上。在这里,所谓“固定”是指使安装块302处在特定位置,不能移动,与夹持座301处于相对静止。一方面,由于安装块302与轴孔3014是间隙配合,安装块302依然存在平动自由度,通过将安装块302固定于夹持座301上,能限制安装块302的平动自由度,确保精确监测螺栓预紧力。另一方面,治具翻转时安装块不会掉落。
优选的,安装块302与夹持座301采用螺栓固定、螺钉螺栓固定或者弹簧柱塞螺栓固定。安装块与夹持座的固定方式不限于上述列举。本实施例中,采用弹簧柱塞连接,夹持座301侧部开有装配孔3015,安装块302侧壁开有与弹簧柱塞头适配的凹陷3028,凹陷3028与装配孔3015对应,如图24-25所示,弹簧柱塞依次穿过装配孔3015、凹陷3028,将安装块302固定于夹持座301上。优选的,弹簧柱塞连接沿夹持座301轴向对称设置两组。确保超声安装块302与夹持座301之间连接的紧固性和稳定性。
优选的,如图25所示,安装块头部具有凸缘3029。方便取出安装块。
优选的,如图24所示,轴孔3014为阶梯孔,包括粗孔30141和细孔30142,粗孔30141在上,细孔30142在下,粗孔30141与安装块302间隙配合。细孔30142具有一定长度,能够允许探头端部伸出。
优选的,粗孔30141为腰形孔,安装块302外形与粗孔适配。以限制安装块302的转动自由度。
优选的,如图20所示,夹持座301设有切平面3017,切平面3017沿夹持座301轴向对称设置。切平面3017的设置是使开口板手与切平面3017配合方便拧动夹持座301。
作为优选的方案,如图28-31所示,所述治具设置压盖307,压盖307具有与夹持座301接触的下压部3071。螺栓锁紧时须用手压住压盖以保证超声波探头一直与螺栓头部接触,操作简单,可靠性高。
优选的,如图30所示,压盖307底部设有压槽3070,下压部为压槽面3071,顶部开有接线端伸出孔3072,接线端伸出孔3072与压槽3070轴向贯通,压槽3070与夹持座间隙配合,接线端伸出孔的孔径小于压槽3070的槽径。接线端伸出孔用于超声波探头的接线端向外伸出。
优选的,压盖307连接于夹持座上。如此,防止压盖遗失。
优选的,压盖307可转动地安装于夹持座上。即压盖307可绕夹持座转动,这样无论怎样放置,都可以快速将压盖连接于夹持座上。
优选的,如图31所示,夹持座301侧部周向开有环形槽3016,压盖307开有连接孔3073,压盖通过卡位螺丝3074与夹持座连接。虽然将压盖307与夹持座301的连接方式设置为可转动地安装形式,但限制压盖307转动自由度的安装形式依然适用,例如夹持座301侧部仅开有孔,通过螺栓与压盖307固定。
优选的,如图31所示,压盖307与夹持座301之间设有平面轴承308。平面轴承308在装配体中用于承受轴向载荷。
优选的,环形槽3016的槽宽大于连接孔3073的孔径。这样,压盖307具有上下移动的空间,从而预留平面轴承308的装配空间。而且,安装压盖307时,连接孔3073无需精确对准环形槽,安装更加方便迅捷。
本治具的组装过程:将安装块302置入轴孔3014中,用弹簧柱塞固定夹持座301和安装块302,将超声波探头303拧入安装块302中确保探头端部伸出至容腔306中,将压盖307压在夹持座301上,压盖307与夹持座301之间根据需要放置平面轴承,采用卡位螺丝将压盖307安装于夹持座301上,再将螺栓头部或杆部置于容腔306内。
现介绍两种具体的现场装配实施例。第一种是容腔为适用于螺栓头部的形状,连接件为法兰盘桶,将螺栓拧入法兰盘桶,将组装好的治具卡入螺栓头部,并压住压盖,通过平面轴承传递竖直方向压力,保证超声波探头与螺栓紧密接触,使用开口板手,卡入治具切平面,旋动板手,底座随之旋转,拧至不动时即锁紧螺栓,参见图27。第二种是容腔为适用于螺栓杆部的螺纹孔,连接件为法兰盘桶,装螺栓穿入法兰盘桶,并拧入螺母,然后将治具拧入螺栓杆部,确认探头已经接触螺栓,最后使用开口板手拧紧螺母,参见图32。
扭拉标定方法
另一方面,本发明还提供一种螺栓的扭拉标定方法,通过结合螺栓扭拉标定系统和实际测量安装治具,以获得实际装配螺栓的预紧力。
螺栓的扭拉标定方法,包括以下步骤:
步骤一:通过螺栓扭拉标定系统标定出待测螺栓的超声波信号传播时间增量与螺栓拧紧中预紧力之间的对应关系,获得超声波声时差与螺栓真实预紧力的标定曲线;
步骤二:利用实际测量安装治具在实际装配中测出实际装配螺栓的超声波信号传播时间增量数据;
步骤三:将步骤二中测出的实际装配螺栓的超声波信号传播时间增量数据与步骤一中的标定曲线相比较,得到实际装配螺栓的预紧力。
在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下,可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制,并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物,而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解,尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明,但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用,并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。
本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考,就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。
Claims (10)
1.螺栓测力实验装置,其特征在于,包括底座、固定块和超声波探头,底座开有用于螺栓杆部穿过的通孔,固定块一端设置与螺栓头部适配的空腔,另一端设置与空腔贯通的螺纹孔,超声波探头与固定块螺纹连接,固定块安装于底座时通孔、空腔和螺纹孔位于同一轴线。
2.如权利要求1所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,底座开有槽,固定块置于槽内,通孔开于槽底壁并与槽贯通。
3.如权利要求2所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,底座与固定块采用螺栓连接、螺钉连接或者弹簧柱塞连接。
4.如权利要求3所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,底座与固定块采用弹簧柱塞连接,槽侧壁开有安装孔,固定块侧壁开有与弹簧柱塞头适配的凹坑,凹坑与安装孔对应。
5.如权利要求1所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,固定块棱角开有卸载槽,底座底部开有与卸载槽对应的通槽。
6.如权利要求2所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,槽设有限制固定块转动自由度的固定块限位机构。
7.如权利要求6所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,固定块限位机构包括止动平面,止动平面设于槽侧壁,槽侧壁为平面壁,固定块与槽适配。
8.如权利要求1所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,底座设有限制被连接件转动自由度的被连接件限位机构。
9.如权利要求8所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,被连接件限位机构包括止动平面。
10.如权利要求9所述的螺栓测力实验装置,其特征在于,底座顶部开有定位槽,止动平面为定位槽槽壁,通孔开于定位槽。
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