CN112129450A - 一种螺纹紧固件预紧力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺纹紧固件预紧力测量装置，测量装置包括套体组件，使用时套设在螺纹紧固件中螺栓的外部，套体组件包括沿轴向依次布置的第一套体和第二套体，第一套体上设有用于与螺栓的头部挡止配合的第一挡止面，第二套体上设有用于与螺母挡止配合的第二挡止面，通过螺栓和螺母的配合而压紧第一、第二套体；垫片，使用时被夹紧在第一、第二套体之间，垫片上设有供螺栓贯穿的垫片穿孔；所述垫片的外周上设有扭矩受力部；扭矩加载结构，用于对垫片施加扭矩；第一、第二套体上均设有用于与拉力试验机相连的连接部，以通过第一、第二套体对螺纹紧固件两端施加拉力，螺纹紧固件受力破坏时垫片可被所述扭矩加载结构驱动而发生转动。

Description

一种螺纹紧固件预紧力测量装置

技术领域

本发明涉及一种螺纹紧固件预紧力测量装置。

背景技术

高锁螺母是一种特殊结构的紧固件，它与高锁螺栓所组成的高锁连接在确保优良的机械性能和工作性能的前提下，具有重量轻、体积小、防松能力高、抗疲劳性能好、装配效率高的特点，主要用于航天航空领域。由于高锁螺母越来越多地被使用在航天航空领域，随着近几年航天航空领域的大力发展，生产需求量非常大，高锁螺母预紧力是检测紧固件性能的重要性能。

为对高锁螺母预紧力进行测量，现有技术中多采用垫片传感器进行测量，如申请公布号为CN109506825A的中国发明专利申请所示，其公开了一种高锁螺母性能检测工装及检测方法，该检测工装包括试验螺栓，试验螺栓的外部套设有套体组件，试验螺栓的头部与套体组件之间夹设有垫片传感器（即该发明专利申请中的压力传感器）。测量时，高锁螺母套在试验螺栓上，试验机带动高锁螺母进行转动直到高锁螺母的工艺部分被拧断，此时垫片传感器测得的轴向压力即为预紧力。

现有技术中通过在试验螺栓的头部与套体组件之间设置垫片传感器对高锁螺母的预紧力进行测量，但是存在的问题是：无论是试验螺栓还是高锁螺母，其尺寸均较小，检测工装中配套使用的垫片传感器尺寸也较小，垫片传感器尺寸越小，其测量精度也就越差，其误差能达到5%-10%，导致测量精度较低，无法准确测量高锁螺母的预紧力大小。

不仅仅是高锁螺母预紧力的测量，对于其他常规螺栓、螺母等螺纹紧固件，采用垫片传感器对其进行测量，其精度均较低，存在测量不准的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺纹紧固件预紧力测量装置，以解决现有技术中螺纹紧固件采用垫片传感器进行预紧力测量而导致测量精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的技术方案是：一种螺纹紧固件预紧力测量装置，包括：

套体组件，使用时套设在螺纹紧固件中螺栓的外部，套体组件包括沿轴向依次布置的第一套体和第二套体，第一套体上设有用于与螺栓的头部挡止配合的第一挡止面，第二套体上设有用于与螺纹紧固件中的螺母挡止配合的第二挡止面，通过螺栓和螺母的配合而压紧第一、第二套体；

垫片，使用时被夹紧在第一、第二套体之间，垫片上设有供螺栓贯穿的垫片穿孔；

所述垫片的外周上设有扭矩受力部；

扭矩加载结构，用于对扭矩受力部持续施力，而对垫片施加扭矩；

第一、第二套体上均设有用于与拉力试验机相连的连接部，以通过第一、第二套体对螺纹紧固件两端施加拉力，螺纹紧固件受力破坏时垫片可被所述扭矩加载结构驱动而发生转动。

本发明的有益效果是：拉力试验机通过第一、第二套体对螺纹紧固件施加拉力使其螺纹破坏，破坏时扭矩加载结构能够驱动垫片进行转动，从而提示操作人员读取拉力试验机的数值，能够及时记录拉力试验机的数值得到螺纹紧固件的预紧力。本发明中，通过拉力试验机来读取数值，相比压力传感器来说，测量结果更加准确，误差能够保证在0.5%-1%之间。通过垫片和扭矩加载机构的配合，能够准确把握读取数值的时机，提高测量的准确性。

作为进一步优化的方案，第一、第二套体在使用时沿上下方向排布；

所述扭矩加载结构包括换向轮，换向轮的轴线水平延伸，所述换向轮上绕设有牵引绳，牵引绳的一端向下延伸并用于连接配重，牵引绳的另一端与所述扭矩受力部相连，以通过配重向扭矩受力部施加作用力。

本方案的效果在于，通过牵引绳、配重、换向轮的配合对垫片施加扭矩作用，结构简单，且保证持续施力。

作为进一步优化的方案，所述配重为挂在所述牵引绳上的砝码。

作为进一步优化的方案，所述扭矩受力部为设于垫片上的连接片，所述连接片上设有用于拴所述牵引绳的环槽。

本方案的效果在于，通过设置环槽来拴牵引绳，连接更加方便，也能够防止牵引绳由连接片上脱落。

作为进一步优化的方案，所述连接片一体成型于所述垫片上。

本方案的效果在于，一体成型，结构简单。

作为进一步优化的方案，第一、第二套体均为套筒，两套筒的封闭端相互靠近，套筒的封闭端上设有供螺栓贯穿的套筒穿孔；

第一套体、第二套体的所述连接部均为设于套筒上的穿销孔，穿销孔供销钉贯穿以与拉力试验机相连。

本方案的效果在于，第一、第二套体均为套筒，能够对螺栓和螺母进行均匀施力，保证牵拉效果，而且，套筒上设置穿销孔也方便与拉力试验机相连。

附图说明

图1为本发明螺纹紧固件预紧力测量装置实施例1的示意图；

图2为本发明螺纹紧固件预紧力测量装置实施例1的使用状态示意图；

图3为图1和图2中第一套筒的示意图；

图4为图1和图2中垫片组件的示意图；

附图标记说明：100-套体组件；101-第一套筒；1011-第一挡止面；1012-套筒穿孔；102-第二套筒；1021-第二挡止面；103-穿销孔；200-垫片组件；201-垫片；202-垫片穿孔；203-连接片；204-环槽；300-换向轮；400-牵引绳；500-高锁螺栓；600-高锁螺母。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例1：

如图1至图4所示，本实施例中的螺纹紧固件预紧力测量装置用来测量高锁螺母600和高锁螺栓500连接后的预紧力。测量装置包括套体组件100，使用时套体组件100套在高锁螺栓500的外部，套体组件100包括第一套体和第二套体，通过高锁螺栓500和高锁螺母600的配合而将第一、第二套体压紧在一起。测量装置还包括垫片，垫片被压紧在第一、第二套体之间，在垫片上有径向凸出的扭矩受力部，扭矩受力部受力后能够使垫片发生转动。

如图1和图2所示，第一套体在此处为第一套筒101，第二套体在此处为第二套筒102，第一套筒101和第二套筒102结构一致，第一、第二套筒均为一端开口的筒形结构，在封闭的一端上开设有沿轴向贯通的套筒穿孔1012，第一套筒101在套筒穿孔1012的孔沿处形成第一挡止面1011，第二套筒102在套筒穿孔1012的孔沿处形成第二挡止面1021。

为将第一套筒101和第二套筒102与拉力试验机相连，在第一套筒101和第二套筒102上均设有与拉力试验机相连的连接部，如图1所示，此处的连接部为径向贯穿第一套筒101和第二套筒102上的穿销孔103。使用时，拉力试验机上的C形接头套在第一套筒101和第二套筒102的外部，用销钉穿过C形接头和穿销孔103，将第一套筒101和第二套筒102连接在拉力试验机的接头上。

如图4所示，测量装置包括垫片组件200，垫片组件200包括垫片201。垫片201上的扭矩受力部为一体成型在垫片201上的连接片203，连接片203布置在垫片201的外周上，垫片组件200为桨形。在垫片201上开设有贯通的垫片穿孔202，垫片穿孔202供高锁螺栓500贯穿。当垫片201被第一套筒101和第二套筒102压紧时，垫片201无法被驱动而发生转动；当高锁螺栓500和高锁螺母600的连接被破坏时，第一套筒101和第二套筒102对垫片201的压力减小，此时拉力试验机上测得的数值就是高锁螺栓500和高锁螺母600之间的预紧力，此时可以驱动垫片进行转动。为提示检测人员在高锁螺栓500和高锁螺母600被破坏时读取拉力试验机的数值，本实施例中有扭矩加载结构，对垫片201持续施加扭矩作用，破坏的瞬间垫片201可以被驱动转动，此时进行读数，读取的数值就是高锁螺栓500和高锁螺母600之间的预紧力。

为配合扭矩加载结构，在连接片203的远离垫片201的一端开设有环槽204，环槽204在使用时用来拴牵引绳400。

如图1所示，此处的扭矩加载结构包括牵引绳400，还包括换向轮300。本实施例中的测量装置在使用时，第一套筒101和第二套筒102沿上下方向依次排布，测量装置还包括换向轮300，换向轮300布置在第一套筒101和第二套筒102的一侧，而且布置在垫片组件200的一侧。在垫片组件200上拴有牵引绳400，牵引绳400的另一端绕过换向轮300，牵引绳400的另一端连有配重，此处的配重为挂在牵引绳400上的砝码。使用时，砝码通常选用5kg或者10kg的砝码，不需要对牵引绳400施加过大的作用力。其他实施例中，配重可以为配重块等结构。

测量时，将第一套筒101、垫片组件200和第二套筒102中的穿孔对齐，且上下依次排布，其中，第一套筒101和第二套筒102中封闭的一端相互靠近。将牵引绳400拴好并连接砝码。用高锁螺栓500穿过第一套筒101、垫片组件200和第二套筒102，安装高锁螺母600，用扭矩试验机拧紧高锁螺栓500和高锁螺母600，直至高锁螺母工艺部分从断颈槽处断裂。将微机电子拉力试验机的连接头连接在第一套筒101和第二套筒102上，施加拉力，拉力缓慢增加，第一套筒101和第二套筒102对垫片组件200的压力逐渐减小，当高锁螺栓500和高锁螺母600之间的螺纹连接被破坏时，砝码带动垫片组件200进行转动，垫片组件200开始转动时，检测人员读取拉力试验机的数值，该数值即为高锁螺栓500和高锁螺母600的预紧力。

应当说明的是，本实施例中是以高锁螺栓500和高锁螺母600为例进行阐述的，测量装置的结构和原理同样适用于其他常规的螺栓、螺母。

本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例2：

实施例1中，连接片一体成型在垫片上。本实施例中，连接片与垫片分体制造，再通过焊接、粘接等方式固定装配在一起。

本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例3：

实施例1中，扭矩受力部为设于垫片上的连接片。本实施例中，扭矩受力部可以为设置在连接片上的凸起，凸起用来与扭矩加载结构配合，而驱使垫片进行转动。

本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例4：

实施例1中，扭矩加载结构包括换向轮、牵引绳和配重。本实施例中，扭矩加载机构可以为弹簧结构，具体地，弹簧结构包括压簧，压簧一端顶在扭矩受力部上，另一端顶在支架上，对扭矩受力部持续施压。

本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例5：

实施例1中，第一套筒和第二套筒的连接部为穿销孔。本实施例中，第一套筒和第二套筒的连接部可以为固定卡紧套筒的卡子，卡子再与拉力试验机相连。

本发明螺纹紧固件预紧力测量装置的具体实施例6：

实施例1中，第一套体和第二套体均为套筒。本实施例中，第一套体和第二套体可以为平板状的结构。此时的连接部可以包括周向均布的多个螺栓螺母组件，螺栓螺母组件固定安装在平板状的套体上，螺栓螺母组件另一端连在拉力试验机的连接头上。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：包括：

套体组件，使用时套设在螺纹紧固件中螺栓的外部，套体组件包括沿轴向依次布置的第一套体和第二套体，第一套体上设有用于与螺栓的头部挡止配合的第一挡止面，第二套体上设有用于与螺纹紧固件中的螺母挡止配合的第二挡止面，通过螺栓和螺母的配合而压紧第一、第二套体；

垫片，使用时被夹紧在第一、第二套体之间，垫片上设有供螺栓贯穿的垫片穿孔；

所述垫片的外周上设有扭矩受力部；

扭矩加载结构，用于对扭矩受力部持续施力，而对垫片施加扭矩；

第一、第二套体上均设有用于与拉力试验机相连的连接部，以通过第一、第二套体对螺纹紧固件两端施加拉力，螺纹紧固件受力破坏时垫片可被所述扭矩加载结构驱动而发生转动。

2.根据权利要求1所述的螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：第一、第二套体在使用时沿上下方向排布；

所述扭矩加载结构包括换向轮，换向轮的轴线水平延伸，所述换向轮上绕设有牵引绳，牵引绳的一端向下延伸并用于连接配重，牵引绳的另一端与所述扭矩受力部相连，以通过配重向扭矩受力部施加作用力。

3.根据权利要求2所述的螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：所述配重为挂在所述牵引绳上的砝码。

4.根据权利要求2或3所述的螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：所述扭矩受力部为设于垫片上的连接片，所述连接片上设有用于拴所述牵引绳的环槽。

5.根据权利要求4所述的螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：所述连接片一体成型于所述垫片上。

6.根据权利要求1或2或3所述的螺纹紧固件预紧力测量装置，其特征在于：第一、第二套体均为套筒，两套筒的封闭端相互靠近，套筒的封闭端上设有供螺栓贯穿的套筒穿孔；

第一套体、第二套体的所述连接部均为设于套筒上的穿销孔，穿销孔供销钉贯穿以与拉力试验机相连。

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