CN112050983A - 一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械紧固件领域，具体涉及一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法，该测试装置包括加载套筒、固定套筒、扭矩扳手和台虎钳，加载套筒贴合放置在固定套筒上部，扭矩扳手垂直固定在加载套筒的表面，固定套筒卡在台虎钳的钳口处。本发明采用间接测试方式，通过测量使加载套筒与膨胀螺栓组件装配关系失效所需的扭矩大小，来计算装配体与膨胀螺栓装配界面之间的摩擦力大小，进而评估螺栓的膨胀力。通过对多组螺栓在不同装配预紧力下膨胀力的多次测量结果对比，可以确定装配的线性度、重复性以及可靠性，综合评估膨胀螺栓是否满足当前的装配需求。

Description

一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法

技术领域

本发明属于机械紧固件领域，具体涉及一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法。

背景技术

在国际热核聚变装置中，广泛使用了多种规格的大型膨胀螺栓来装配结构部件。相比于常规的螺栓，膨胀螺栓在提供轴向预紧力的前提下，通过过盈配合方式降低甚至消除装配体之间的相对位移，极大减小螺栓的横向剪切力，降低部件的疲劳损伤，提高部件服役寿命，增强部件装配的可靠性。因此膨胀螺栓与结构部件装配孔之间的过盈配合是其发挥功效的重要因素，其配合效果的优劣取决于装配界面的相对接触面积和膨胀锥套的膨胀量，但这两点均难以直接测量，无法确定装配关系是否满足要求。

因此需要提供一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明针的目的是提供一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置及方法，用以实现在膨胀螺栓不同预紧力下膨胀螺栓与装配部件摩擦力的工程测量，一方面通过预紧效果来确定最优的螺栓预紧力，另一方面通过膨胀力与预紧力的关系来检验螺栓的设计是否合理，综合评估装配的可靠性。

实现本发明目的的技术方案：

一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，该装置包括加载套筒、固定套筒、扭矩扳手和台虎钳，加载套筒贴合放置在固定套筒上部，扭矩扳手垂直固定在加载套筒的表面，固定套筒卡在台虎钳的钳口处。

所述的加载套筒和固定套筒均为筒形，加载套筒和固定套筒的中心孔内径相同。

所述的加载套筒表面上设有扭矩加载孔，扭矩扳手插入扭矩加载孔与加载套筒进行连接。

所述的固定套筒的中心孔与膨胀螺栓组件的锥度螺栓大径端安装连接。

所述的固定套筒下端与膨胀螺栓组件底部的紧固螺母接触。

所述的加载套筒的中心孔与膨胀螺栓组件的锥度螺栓小径端安装连接。

所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置的测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)将加载套筒、固定套筒与膨胀螺栓组件进行装配，对膨胀螺栓组件施加预紧力，使膨胀螺栓组件的膨胀锥套外侧与加载套筒及固定套筒过盈配合；

步骤(2)将固定套筒卡合在台虎钳的钳口处并锁死；

步骤(3)将扭矩扳手插入加载套筒的扭矩加载孔中，以适当的差值从小到大施加测试扭矩，直到加载套筒与膨胀螺栓组件的装配关系失效；

步骤(4)针对每一预紧力值，重复测量三次，并记录使加载套筒和膨胀螺栓组件失效的扭矩值，针对不同膨胀螺栓组件，重复以上测试。

本发明的有益技术效果在于：

本发明采用间接测试方式，通过测量使加载套筒与膨胀螺栓组件装配关系失效所需的扭矩大小，来计算装配体与膨胀螺栓装配界面之间的摩擦力大小，进而评估螺栓的膨胀力。通过对多组螺栓在不同装配预紧力下膨胀力的多次测量结果对比，可以确定装配的线性度、重复性以及可靠性，综合评估膨胀螺栓是否满足当前的装配需求。

附图说明

图1为本发明所提供的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置示意图；

图2为本发明所提供的测试装置装配示意图；

图中：1-加载套筒；2-固定套筒；3-扭矩扳手；4-台虎钳；5-扭矩加载孔；6-膨胀螺栓组件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，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、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

如图1所示，本发明所提供的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，该装置包括加载套筒1、固定套筒2、扭矩扳手3和台虎钳4，加载套筒1贴合放置在固定套筒2上部，扭矩扳手3垂直固定在加载套筒1的表面，固定套筒2卡在台虎钳4的钳口处。

加载套筒1和固定套筒2均为筒形，加载套筒1和固定套筒2的中心孔内径相同。

该测试装置在使用时，膨胀螺栓组件6竖直固定在加载套筒1和固定套筒2的中心孔内，方便测试扭矩的施加。

膨胀螺栓组件6的锥度螺栓通常加工有5°-10°的锥角，装配时锥度螺栓的大径端朝下，其外侧与固定套筒2装配，因此固定套筒2承受的径向膨胀力较大，此外，固定套筒2上下面分别与加载套筒1和膨胀螺栓组件6底部的紧固螺母接触，上下端面均承受一定压力；加载套筒1的内部与膨胀螺栓组件6的锥度螺栓小径端装配，承受的轴向膨胀力较小，且容易发生轴向位移使得装配失效。因此相对于加载套筒1，固定套筒2能够提供更大的静摩擦力，不易发生装配失效。综上，为了整体评估膨胀螺栓组件的膨胀力，将扭矩扳手3连接在膨胀力较小的加载套筒1上效果更好。

加载套筒1表面上设有扭矩加载孔5，扭矩扳手3插入扭矩加载孔5与加载套筒1进行连接。

本发明还提供了一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置的测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)将加载套筒1、固定套筒2与膨胀螺栓组件6进行装配，对膨胀螺栓组件6施加预紧力，使膨胀螺栓组件6的膨胀锥套外侧与加载套筒1及固定套筒2过盈配合；

步骤(2)将固定套筒2卡合在台虎钳4的钳口处并锁死；

步骤(3)将扭矩扳手3插入加载套筒1的扭矩加载孔5中，以适当的差值从小到大施加测试扭矩，直到加载套筒1与膨胀螺栓组件6的装配关系失效；

步骤(4)针对每一预紧力值，重复测量三次，并记录使加载套筒1和膨胀螺栓组件6失效的扭矩值，针对不同膨胀螺栓组件6，重复以上测试。

利用一种大型膨胀螺栓膨胀力测试方法，针对同一螺栓预紧力的三次测量，验证膨胀螺栓组件的装配重复性、针对不同预紧力的测量，评估设计的预紧力是否达到实际安装的需要、对不同膨胀螺栓组件的测量，横向对比螺栓的设计是否具备稳定性能。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：该装置包括加载套筒(1)、固定套筒(2)、扭矩扳手(3)和台虎钳(4)，加载套筒(1)贴合放置在固定套筒(2)上部，扭矩扳手(3)垂直固定在加载套筒(1)的表面，固定套筒(2)卡在台虎钳(4)的钳口处。

2.根据权利要求1所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：所述的加载套筒(1)和固定套筒(2)均为筒形，加载套筒(1)和固定套筒(2)的中心孔内径相同。

3.根据权利要求2所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：所述的加载套筒(1)表面上设有扭矩加载孔(5)，扭矩扳手(3)插入扭矩加载孔(5)与加载套筒(1)进行连接。

4.根据权利要求3所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：所述的固定套筒(2)的中心孔与膨胀螺栓组件(6)的锥度螺栓大径端安装连接。

5.根据权利要求4所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：所述的固定套筒(2)下端与膨胀螺栓组件(6)底部的紧固螺母接触。

6.根据权利要求5所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置，其特征在于：所述的加载套筒(1)的中心孔与膨胀螺栓组件(6)的锥度螺栓小径端安装连接。

7.根据权利要求6所述的一种大型膨胀螺栓膨胀力测试装置的测试方法，其特征在于：所述的该方法包括以下步骤：

步骤(1)将加载套筒(1)、固定套筒(2)与膨胀螺栓组件(6)进行装配，对膨胀螺栓组件(6)施加预紧力，使膨胀螺栓组件(6)的膨胀锥套外侧与加载套筒(1)和固定套筒(2)过盈配合；

步骤(2)将固定套筒(2)卡合在台虎钳(4)的钳口处并锁死；

步骤(3)将扭矩扳手(3)插入加载套筒(1)的扭矩加载孔(5)中，以适当的差值从小到大施加测试扭矩，直到加载套筒(1)与膨胀螺栓组件(6)的装配关系失效；

步骤(4)针对每一预紧力值，重复测量三次，并记录使加载套筒(1)和膨胀螺栓组件(6)失效的扭矩值，针对不同膨胀螺栓组件(6)，重复以上测试。

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