CN114112367B - 一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，属于螺栓测试领域。该装置包括可正反配合的上传力盘和下传力盘，两传力盘上均设有特定角度的定位孔，以供轴销穿过并定位，且将传力盘与拉杆连接；上传力盘的单吊耳和下传力盘的双吊耳可实现上下两部分的同向配合。可替换式套筒安装在两传力盘中部，两个拉杆的夹持端分别与疲劳试验机的上下夹头相连。本发明通过传力盘的定位孔，快速测试不同方向载荷和偏心载荷作用下的螺栓疲劳性能，该装置能够真实反映螺栓在真实工况下的受力情况；并且整个疲劳测试装置结构简单，降低试验成本。

Description

一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置

技术领域

本发明属于螺栓测试领域，具体涉及一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置。

背景技术

随着近些年装配式结构的快速发展，螺栓因其具有连接强度高，拆卸方便，结构简单和成本低等特点，广泛应用于机械、船舶、土木、航空等各个行业领域中。螺栓连接是被连接件传递力和扭矩以及整个装置的密封性能的重要保证，螺栓的连接性能直接影响被连接结构的安全性和可靠性。在实际工况下，螺栓在受到预紧力的基础上，还会受到外界产生的拉压、剪切和弯曲等各个方向的载荷的作用，最终导致螺栓疲劳破坏，以致造成严重后果。因此，对螺栓进行疲劳试验可为螺栓的设计及使用提供重要依据。

目前，螺栓连接结构的疲劳测试装置是测量螺栓在拉伸和剪切两个方向单一载荷的疲劳性能，对于两种载荷不同角度综合作用和偏心载荷作用的疲劳试验装置很少。且测试装置施加的力直接作用在螺栓和螺母上，而实际应用时，外力是通过被连接件施加在螺栓和螺母上，不能真实地模拟螺栓的受力状态。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种模拟螺栓开合效应的疲劳测试装置，解决了载荷方向单一且不能真实模拟螺栓实际受力状态的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，包括上传力盘、下传力盘、可替换式套筒、压力传感器、轴销和拉杆。

所述上传力盘和下传力盘均为半圆盘状结构，二者均开有0°、30°、60°、90°、112.5°、135°和157.5°的圆周定位孔；其中上传力盘的0°定位孔位置为单吊耳，下传力盘的0°定位孔位置为双吊耳。上传力盘和下传力盘圆心处均与可替换式套筒过盈配合连接；所述可替换式套筒中部开有略大于试验螺栓直径的孔，试验螺栓将上下两个可替换式套筒拧紧为一体。所述压力传感器放置在试验螺栓与可替换式套筒之间。所述拉杆底部开有通孔，通过轴销与传力盘连接。

一种模拟螺栓开合效应的疲劳测试装置的使用方法，包括以下步骤：

当进行螺栓拉伸、剪切和拉伸剪切综合作用的疲劳测试时，首先将上传力盘和下传力盘按吊耳结构反向放置，将两可替换式套筒分别安装在上下传力盘中部通孔中，上下两个可替换套筒的中心线对齐，将被测试螺栓依次穿过压力传感器、两个可替换套筒并拧紧至所需预紧力，使得上下两个传力盘连接在一起。其次针对试验所需要的角度，选择传力盘上对应的定位孔，通过轴销将拉杆和传力盘组合在一起。最后将两个拉杆装夹在疲劳试验机上，开启疲劳试验机，进行相应的疲劳试验。

当进行偏心载荷作用的疲劳试验时，首先将上传力盘与下传力盘按吊耳结构同向放置，其余步骤参考上例，即可完成偏心载荷作用下的疲劳试验。

本发明的有益效果：该装置整体结构简单，拆卸方便。上下传力盘的七个不同的通孔设计，巧妙实现了力方向的变换且不需要再次测量拉伸角度，使试验的安装和定位方便快捷，提高了工作效率。其中单、双吊耳的设置使上下传力盘可同向放置，这样就可实现偏心载荷对螺栓连接性能的影响。可替换套筒可对不同规格螺栓进行试验。仅上下两个传力盘就可完成不同模式载荷对螺栓连接接近真实工况的影响，使疲劳试验更加经济便捷。

附图说明

图1是本发明的试验装置反向安装轴向拉伸的立体结构示意图。

图2是本发明的实验装置反向安装斜向拉伸的立体结构示意图。

图3是本发明的试验装置同向安装的立体结构示意图。

图4是上传力盘的结构图。

图5是下传力盘的结构图。

图6是被测螺栓连接处的剖视图。

图中：1上传力盘；2下传力盘；3拉杆；4轴销；5可替换式套筒；6压力传感器；7试验螺栓；11单吊耳；12定位孔A；13定位孔B；21双吊耳；22定位孔C；23定位孔D。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，如图1-5所示，该模拟螺栓开合效应的疲劳测试装置包括上传力盘1和下传力盘2两大部分。其中上传力盘1圆周附近开有0°、30°、60°、90°、112.5°、135°和157.5°(图3中从右至左的顺序)的定位孔A12，0°定位孔位置采用单吊耳11，上传力盘1的圆心开有定位孔B13；其中下传力盘2同样地开有7种相应角度的定位孔C22，而0°定位孔位置采用的是对称的双吊耳21，下传力盘2的圆心开有定位孔D23。可替换式套筒5中部开有与试验螺栓7相近的通孔，安装于上传力盘的定位孔B13和下传力盘的定位孔D23中。轴销4依次穿过拉杆3和传力盘上的定位孔，将二者连接成一个整体。压力传感器6放置于试验螺栓7和可替换式套筒5之间。整个疲劳测试装置被试验螺栓连接为一个整体。

进行只受剪切力的螺栓疲劳试验时，将上传力盘1和下传力盘2反向放置，选择与试验螺栓相对应的可替换式套筒5安装在上传力盘中心定位孔B13和下传力盘中心定位孔D23中。可更换式套筒5中的螺栓孔径要比试验螺栓7直径大1.5-2mm左右，试验螺栓7将可替换式套筒5连接在一起，其中压力传感器6置于螺帽下方。选择两侧的0°定位孔，通过轴销4将传力盘与拉杆3连接在一起，拉杆3装夹在疲劳试验机上。可采用光电传感器测量被测螺栓加载下的位移。上下传力盘涂好润滑剂降低摩擦力带来的影响，即可模拟只受剪切应力的螺栓疲劳试验。

如图1所示，进行只受轴向力作用的螺栓疲劳试验，将上传力盘1和下传力盘2反向放置，选择与试验螺栓相对应的可替换式套筒5安装在上传力盘中心定位孔B13和下传力盘中心定位孔D23中。试验螺栓7将两可替换式套筒5连接在一起，其中压力传感器6置于螺帽下方。需选择上传力盘1与下传力盘2上90°的圆周定位孔，通过轴销4分别与上下的拉杆3连接，拉杆3上端加持在疲劳试验机上，即可完成只受轴向力的螺栓疲劳测试试验。

如图2所示，进行不同角度方向的作用力的螺栓疲劳试验，将上传力盘1和下传力盘2反向放置，选择与试验螺栓相对应的可替换式套筒5安装在上传力盘中心定位孔B13和下传力盘中心定位孔D23中。选择上传力盘1的对应角度的圆周定位孔，下传力盘2选择与上传力盘1对应的圆周定位孔，通过轴销4分别与上下的拉杆3连接，拉杆3的上端加持在疲劳试验机上，上下传力盘涂好润滑剂降低摩擦力带来的影响，即可完成不同载荷模式的螺栓疲劳试验。

如图3所示，进行偏心载荷作用下螺栓开合效应的螺栓疲劳试验，首先将上传力盘1和下传力盘2同向放置，两个传力盘的0°定位孔将会重合，通过试验螺栓将上下两部分连接在一起，上下对称选择相应的圆周定位孔，可实现不同偏心距的偏心载荷作用下的模拟螺栓开合效应的螺栓疲劳试验。

需要说明的是，可替换式套筒5可依据测试螺栓的尺寸不同而进行更换，以满足各种螺栓的试验需求。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，以便于本技术领域的技术人员理解本专利，但本专利不限于具体实施的范围，对于本领域的技术人员，在不脱离发明构思的前提下做出若干变化，这属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，其特征在于，该装置包括上传力盘、下传力盘、拉杆、轴销、可替换式套筒和压力传感器；

所述上传力盘和下传力盘均为半圆盘状结构，二者均开有不同的圆周定位孔；其中，上传力盘的0°定位孔位置为单吊耳，下传力盘的0°定位孔位置为双吊耳；上传力盘和下传力盘圆心处均与可替换式套筒过盈配合连接，两可替换式套筒中部安装试验螺栓，通过试验螺栓将两个可替换式套筒锁紧为一体；所述压力传感器放置在试验螺栓与可替换式套筒之间；所述拉杆通过轴销与传力盘连接；

所述上传力盘和下传力盘包括同向和反向两种组装形式；当上传力盘和下传力盘按吊耳结构反向组装，将两可替换式套筒分别安装在上下传力盘中部通孔中，上下两个可替换套筒的中心线对齐，将被测试螺栓依次穿过压力传感器、两个可替换套筒并拧紧至所需预紧力，使得上下两个传力盘连接在一起，此时进行纯轴向力、纯剪切力和不同角度方向的作用力下的疲劳测试试验；当上传力盘和下传力盘按吊耳结构同向组装时则进行不同偏心距的偏心载荷的疲劳测试试验。

2.根据权利要求1所述的一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，其特征在于，上、下传力盘上的圆周定位孔分别为0°、30°、60°、90°、112.5°、135°和157.5°。

3.根据权利要求1或2所述的一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置，其特征在于，所述可替换式套筒中的螺栓孔径比试验螺栓直径大1.5-2mm；可替换式套筒根据试验螺栓的尺寸进行更换，以满足不型号试验螺栓的疲劳测试试验。

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