CN114577422A - 一种螺栓横向振动试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺栓横向振动试验装置，实验装置包括：动力调频系统、偏心系统、横向传力系统、试验测试系统和主支架。动力调频系统包括改变加载频率的变频器和输出扭矩的三相交流电动机；偏心系统包括偏心套筒、滚针轴承、扭矩传动轴和传递横向力的连接曲板；横向振动系统包含抛光连杆、空心抛光圆筒、双螺纹节点；试验测试系统包含荷载传感器、加持节点、剪切板；主支架包括主角钢、方钢、斜材、套筒和开孔方钢组成的支架。该试验机器可以开展多规格、多螺栓的横向加载试验。也可有效用于连接板厚度不同情况下螺栓单剪、螺栓双剪、单螺栓连接和多螺栓连接的试验，极大地提高了试验效率且非常经济。
Description
技术领域：
本发明涉及一种螺栓横向振动试验装置。
背景技术：
随着国民经济的发展，工程试验对建设工程行业具有重大意义。一方面，工程试验是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段，可以提高工程施工质量，确保工程的顺利进行；另一方面，工程试验是结构工程的科学研究的必要手段，如新理论、新工艺、新材料，更离不开工程试验的验证。
螺栓连接是钢结构中最常用的连接方法，其承载力直接影响到结构的强度及稳定，然而，由于螺栓受力状态复杂，目前尚无有效的螺栓加载方法的装置。因此，需要进行大量实验估测判断螺栓的抗剪承载能力。
为了研究横向振动荷载作用下不同连接形式输电铁塔连接螺栓的受力特性、松脱及断裂机理，需要对螺栓进行反复的横向振动试验，从而了解不同受力状态下连接螺栓振动荷载的循环次数、预紧力损失过程、横向荷载变化过程及失效特点，最终明确不同受力状态下螺栓连接在横向荷载作用下的松脱及断裂机理。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种螺栓横向振动试验装置。
本发明采用如下的技术方案。一种螺栓横向振动试验装置，所述实验装置包括：动力调频系统、偏心系统、横向传力系统、试验测试系统和主支架。
优先地，所述动力调频系统包括实现改变加载频率的变频器和输出扭矩的三相交流电动机。将变频器与电动机按三角形连接。
优先地，偏心系统包括可按照实际情况设计偏心距的偏心套筒和滚针轴承、扭矩传动轴和传递横向力的连接曲板。将扭矩传动轴的飞轮和电动机飞轮用三角皮带相连接，从而将动力传至传动轴上，将偏心套和滚针轴承安装好，该试验中设计的偏心为3mm，可以根据具体的试验调整偏心距，最后将连接曲板的一端套在偏心套上。
优先地，所述横向振动系统包括抛光连杆、空心抛光圆筒、双螺纹节点。将连接曲板的另一端通过抛光螺栓和抛光连杆连接，将抛光连杆穿过空心抛光圆筒，空心抛光圆筒作为导轨，抛光连杆的另一端连接双螺纹节点。
优先地，所述实验测试系统包括荷载传感器、加持节点、接切板。将传感器与双螺纹节点连接，将传感器的另一端和加持节点连接，最后将加载板和加持节点用螺栓连接。
优先地，所述的加载板根据实际螺栓尺寸开孔，可进行螺栓单剪、双剪、多螺栓受剪试验。
优先地，所述电动机、空心抛光圆筒用螺栓连接于底座，扭矩传动轴用套筒紧固，并用螺栓将套筒于底座相连接，电动机的飞轮中心、扭矩传动轴的轴心位置和抛光连杆中心处于一个水平高度。
优先地，所述主支架包括主角钢、方钢、斜材、套筒和开孔方钢组成的支架。所述底座中的方钢、角钢与斜角钢均焊接连接，套筒与主支架采用螺栓连接。
本发明包括以下步骤：
步骤1，组装横向振动试验装置，完成电动机、传动轴、偏心套筒、连接节点、轴力传感器等部件的安装，并将变频器与电机按三角形连接。
步骤2，变频器通电后，输入交流电的输出频率。同时，将预紧力传感装置、横向力传感器和位移计连接入TST3818-F应变仪，完成平衡和清零工作。
步骤3，将待试验螺栓穿过预紧力传感套筒，并固定在被连接板上，通过扭矩扳手施加计划的扭矩，在螺杆中产生一定的初始预紧力，同时记录施加的紧固扭矩和初始预紧力数值。
步骤4，将光电计数器清零，根据香农采样定理应变仪的采样频率应调至2倍振动频率以上，并启动变频器驱动电机。在皮带、传动轴及连接节点的驱动下，在螺栓紧固的被连接板之间产生反复的横向相对位移，模拟导线舞动时连接件的相对位移。
步骤5，经过一定时间后，螺栓连接的螺母与螺杆相互转动，夹紧力也随之变弱，当横向荷载或预紧力基本不变时，试验结束，关闭变频器电源。
本发明具有如下有益效果：该试验装置整体性强，可有效用于螺栓横向振动的准确测试；装置原理简单、易于操作，且空间布置比较灵活；易于拆卸，组装灵活，能够针对不同尺寸的螺栓开展承载力试验，真是的模拟实际情况，极大地提高了试验效率，且非常经济。
附图说明：
图1为本发明装置主视图；
图2为本发明装置主支架主视图；
图3为本发明装置主支架侧视图；
图4为本发明装置加载系统主视图；
图5为本发明装置构件107详图。
图中：
101-主支架；
103-主角钢；
104-方钢；
105-斜材；
106-套筒；
107-开孔方钢支架；
109-变频器；
110-三相交流电动机；
111-三角皮带；
112-扭矩传动轴；
113-连接曲板；
114-抛光连杆；
115-空心抛光圆筒；
116-双螺纹节点；
117-荷载传感器；
118-加持节点；
119-接切板；
120-偏心套筒和滚针轴承。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图5，本发明为一种螺栓横向振动试验装置，包括主支架、试验机。所述主支架用主支架角钢、支撑角钢、支撑方钢、连接方钢和斜材通过焊接连接，形成主要的承力构件，套筒用以固定扭矩传动轴，用长螺栓连接。开孔方槽用以放置被剪切板并且用螺栓连接在底座上。所述试验机包括电动机、三角皮带、扭矩传动轴、连接曲板、抛光连杆、空心抛光圆筒、双螺纹节点、拉压传感器、夹持节点、加载板和开孔方钢组成的支架。
组装横向振动试验装置，完成电动机、传动轴、偏心套筒、连接节点、轴力传感器等部件的安装，并将变频器与电机按三角形连接。
变频器通电后，输入交流电的输出频率。同时，将预紧力传感装置、横向力传感器和位移计连接入TST3818-F应变仪，完成平衡和清零工作。
将待试验螺栓穿过预紧力传感套筒，并固定在被连接板上，通过扭矩扳手施加计划的扭矩，在螺杆中产生一定的初始预紧力，同时记录施加的紧固扭矩和初始预紧力数值。
将光电计数器清零，根据香农采样定理应变仪的采样频率应调至2倍振动频率以上，并启动变频器驱动电机。
在皮带、传动轴及连接节点的驱动下，在螺栓紧固的被连接板之间产生反复的横向相对位移，模拟导线舞动时连接件的相对位移。
经过一定时间后，螺栓连接的螺母与螺杆相互转动，夹紧力也随之变弱，当横向荷载或预紧力基本不变时，试验结束，关闭变频器电源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种螺栓横向振动试验装置，所述试验装置其特征在于：包括动力调频系统、偏心系统、横向传力系统、试验测试系统和主支架。
2.如权利要求1所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述动力调频系统包括实现改变加载频率的变频器(109)和输出扭矩的三相交流电动机(110)。将变频器(109)与电动机(110)按三角形连接。
3.如权利要求1所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：偏心系统包括可按照实际情况设计偏心距的偏心套筒和滚针轴承(120)、三角皮带(111)、扭矩传动轴(112)和传递横向力的连接曲板(113)。将扭矩传动轴(112)的飞轮和电动机(110)飞轮用皮带(111)相连接，从而将动力传至传动轴(112)上，将偏心套和滚针轴承(120)安装好，该试验中设计的偏心为3mm，可以根据具体的试验调整偏心距，最后将连接曲板(113)的一端套在偏心套上。
4.如权利要求1所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述横向振动系统包括抛光连杆(114)、空心抛光圆筒(115)、双螺纹节点(116)。将连接曲板(113)的另一端通过抛光螺栓和抛光连杆(114)连接，将抛光连杆(114)穿过空心抛光圆筒(115)，空心抛光圆筒(115)作为导轨，抛光连杆(114)的另一端连接双螺纹节点(116)。
5.如权利要求1所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述实验测试系统包括荷载传感器(117)、加持节点(118)、剪切板(119)。将传感器(117)与双螺纹节点(116)连接，将传感器(117)的另一端和加持节点(118)连接，最后将加载板(119)和加持节点(118)用螺栓连接。
6.如权利要求5所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述的加载板(119)根据实际螺栓尺寸开孔，可进行螺栓单剪、双剪、多螺栓受剪试验。
7.如权利要求1-6所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述电动机(110)、空心抛光圆筒(115)用螺栓连接于底座(101)，扭矩传动轴(112)用套筒(106)紧固，并用螺栓将套筒(106)于底座(101)相连接，电动机(110)的飞轮中心、扭矩传动轴(112)的轴心位置和抛光连杆(114)中心处于一个水平高度。
8.如权利要求6所述的一种螺栓横向振动试验装置，其特征在于：所述主支架(101)包括主角钢(103)、方钢(104)、斜材(105)、套筒(106)和开孔方钢组成的支架(107)。所述底座(101)中的方钢、角钢与斜角钢均焊接连接，套筒(106)与主支架(101)采用螺栓连接。
9.一种基于权利要求1至8中任一项所述螺栓横向振动试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，组装横向振动试验装置，完成电动机(110)、传动轴(112)、偏心套筒(120)、双螺纹节点(116)、荷载传感器(117)等部件的安装，并将变频器(109)与电动机(110)按三角形连接。
步骤2，变频器(109)通电后，输入交流电的输出频率。同时，将预紧力传感装置、横向力传感器和位移计连接入TST3818-F应变仪，完成平衡和清零工作。
步骤3，将待试验螺栓穿过预紧力传感套筒，并固定在剪切板(119)上，通过扭矩扳手施加计划的扭矩，在螺杆中产生一定的初始预紧力，同时记录施加的紧固扭矩和初始预紧力数值。
步骤4，将光电计数器清零，根据香农采样定理应变仪的采样频率应调至2倍振动频率以上，并启动变频器驱动电机。在皮带(111)、传动轴(112、)双螺纹节点(116)及加持节点(118)的驱动下，在螺栓紧固的被连接板之间产生反复的横向相对位移，模拟导线舞动时连接件的相对位移。
步骤5，经过一定时间后，螺栓连接的螺母与螺杆相互转动，夹紧力也随之变弱，当横向荷载或预紧力基本不变时，试验结束，关闭变频器电源。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114674539A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-28 | 中国北方车辆研究所 | 一种油封扭矩测试中偏心调节装置 |
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2020
- 2020-12-02 CN CN202011386595.0A patent/CN114577422A/zh active Pending
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