CN116593146A - 用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺栓测量技术领域，尤其涉及一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，该装置通过带有通孔的第一拉伸组件和第二拉伸组件夹持螺栓，第一拉伸组件的第一抵挡平面抵接螺栓头，第二拉伸组件的第二抵挡平面抵接检测组件和螺母，通过轴向加载机构对第一拉伸组件施加第一加载力，对第二拉伸组件施加第二加载力，第一加载力与第二加载力方向相反，检测组件在加载状态下有效检测螺栓的轴向力和螺母的转动量，能够有效的测量出轴向加载条件下的螺栓松动情况；该装置能够有效的装夹螺栓，操作方便，夹持稳定性高，有效保证测量的准确性，有助于研究螺栓松动原因，为螺栓的设计提供实验依据。

Description

用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置

技术领域

本发明涉及螺栓测量技术领域，尤其涉及一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置。

背景技术

螺栓连接作为机械部件最常用的连接方式，具有易拆装，可反复使用，连接可靠性高等特点。但是由于螺栓连接在轴向载荷的作用下存在失效行为，会对工业生产，设备可靠性等影响巨大，甚至会产生严重的安全事故，因此，有必要通过试验的方式对螺栓松动的原因进行研究，为螺栓的设计提供实验依据。

目前常采用的轴向载荷作用下螺栓松动试验装置为疲劳试验机配合试验夹具，试验夹具分为带衬套和无衬套两种，通过安装在不同类型的轴向疲劳试验机上进行轴向加载，但该试验装置的试验夹具安装螺栓操作空间有限，不够方便，且试验夹具夹持不够稳定，影响螺栓的轴向载荷测量。

发明内容

本发明提供一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，用以解决现有技术中试验夹具安装螺栓操作空间有限，不够方便，夹持不够稳定的缺陷，实现螺栓轴向测试的方便稳定安装，保证测量数据准确。

本发明提供一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，包括：

第一拉伸组件，具有可使螺栓贯穿的第一通孔，且所述第一拉伸组件的一侧设有用于抵挡螺栓头的第一抵挡平面；

第二拉伸组件，具有可使螺栓贯穿的第二通孔，且所述第二拉伸组件的一侧设有第二抵挡平面；

检测组件，连接于所述螺栓，用于检测所述螺栓在加载条件下的轴向力和松动参数；

轴向加载机构，包括连接所述第一拉伸组件的第一加载端以及连接所述第二拉伸组件的第二加载端，所述第一加载端用于通过所述第一抵挡平面对螺栓头施加沿螺栓轴向的第一加载力，所述第二加载端用于通过所述第二抵挡平面对所述螺栓施加沿螺栓轴向的第二加载力，所述第一加载力与所述第二加载力方向相反；且所述第一加载力垂直于所述第一抵挡平面，所述第二加载力垂直于所述第二抵挡平面；

所述轴向加载机构还包括加载力检测单元和位移检测单元，所述加载力检测单元用于检测所述第一加载力和所述第二加载力大小，所述位移检测单元用于检测螺栓的形变位移量。

根据本发明的一个实施例，所述第一拉伸组件包括第一拉伸架和第一夹持板，所述第一通孔穿设于所述第一夹持板，所述第一抵挡平面设于所述第一夹持板朝向所述第一加载力方向的一侧；

所述第二拉伸组件包括第二拉伸架和第二夹持板，所述第二通孔穿设于所述第二夹持板，所述第二抵挡平面设于所述第二夹持板朝向所述第二加载力方向的一侧；

所述第一夹持板和所述第二夹持板在实验状态下通过所述螺栓固定。

根据本发明的一个实施例，所述第一拉伸架设有第一卡槽，所述第一夹持板具有对应于所述第一卡槽的第一卡块，所述第一夹持板通过所述第一卡块与所述第一卡槽的卡接配合可拆卸连接所述第一拉伸架；

所述第二拉伸架设有第二卡槽，所述第二夹持板具有对应于所述第二卡槽的第二卡块，所述第二夹持板通过所述第二卡块与所述第二卡槽的卡接配合可拆卸连接所述第二拉伸架。

根据本发明的一个实施例，所述第一夹持板的表面设有定位槽，所述定位槽的底面为所述第一抵挡平面。

根据本发明的一个实施例，所述定位槽内嵌入有螺栓定位环，所述螺栓定位环穿设有用于固定螺栓头的定位孔，所述定位孔与所述第一通孔同轴设置。

根据本发明的一个实施例，所述螺栓定位环包括第一半环和第二半环，所述第一半环和所述第二半环的侧壁分别设有切口。

根据本发明的一个实施例，所述第一夹持板远离所述第一抵挡平面的一侧设有第一凸台，所述第一凸台的侧壁具有第一键槽，所述第二夹持板远离所述第二抵挡平面的一侧设有第二凸台，所述第二凸台的侧壁具有第二键槽，在实验状态下，所述第一键槽与所述第二键槽对应并通过平键连接。

根据本发明的一个实施例，所述检测组件包括

压力检测单元，抵接于所述螺母与所述第二抵挡平面之间，用于检测螺杆与螺母之间的拉力；

螺母转角测量单元，所述螺母转角测量单元的一个测量端连接所述螺杆，所述螺母转角测量单元的另一个测量端连接所述螺母，所述螺母转角测量单元用于检测所述螺母的转动量。

根据本发明的一个实施例，所述第一拉伸架和所述第二拉伸架分别为矩形框架，所述矩形框架的一端面设有开口，所述第一夹持板和所述第二夹持板分别设于对应的所述开口内。

根据本发明的一个实施例，所述第一拉伸架远离其开口的一端设有用于连接所述第一加载端的第一连接板，所述第一连接板与所述第一通孔同轴设置；所述第二拉伸架远离其开口的一端设有用于连接所述第二加载端的第二连接板，所述第二连接板与所述第二通孔同轴设置。

本发明提供的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，通过带有通孔的第一拉伸组件和第二拉伸组件夹持螺栓，第一拉伸组件的第一抵挡平面抵接螺栓头，第二拉伸组件的第二抵挡平面抵接检测组件和螺母，通过轴向加载机构对第一拉伸组件施加第一加载力，对第二拉伸组件施加第二加载力，第一加载力与第二加载力方向相反，检测组件在加载状态下有效检测螺栓的轴向力和螺母的转动量，能够有效的测量出轴向加载条件下的螺栓松动情况；该装置能够有效的装夹螺栓，操作方便，夹持稳定性高，有效保证测量的准确性，有助于研究螺栓松动原因，为螺栓的设计提供实验依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一拉伸架结构示意图；

图3是本发明实施例提供的第二拉伸架结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一夹持板的正视图；

图5是本发明实施例提供的第一夹持板的俯视图；

图6是本发明实施例提供的第一夹持板的仰视图；

图7是本发明实施例提供的第二夹持板的正视图；

图8是本发明实施例提供的第二夹持板的俯视图；

图9是本发明实施例提供的第二夹持板的仰视图；

图10是本发明实施例提供的螺栓定位环结构示意图；

图11是图1中螺栓测试状态放大示意图。

附图标记：

100、第一拉伸架；110、第一连接板；120、第一卡槽；200、第二拉伸架；210、第二连接板；220、第二卡槽；300、第一夹持板；310、第一卡块；320、第一凸台；321、第一键槽；330、第一通孔；340、第一定位槽；400、第二夹持板；410、第二卡块；420、第二凸台；421、第二键槽；430、第二通孔；440、第二定位槽；500、螺栓定位环；501、第一半环；502、第二半环；510、定位孔；520、切口；600、螺栓；610、螺栓头；620、螺杆；630、螺母；700、压力检测单元；800、螺母转角测量单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

下面结合图1至图11描述本发明的实施例。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，该装置包括第一拉伸组件、第二拉伸组件、检测组件以及轴向加载机构。

第一拉伸组件具有可使螺栓600贯穿的第一通孔330，且第一拉伸组件的一侧设有用于抵挡该螺栓600螺栓头610的第一抵挡平面，将螺栓600穿入第一拉伸组件的第一通孔330中，螺栓头610能够贴合第一抵挡平面，从而使第一拉伸组件从一个方向上抵挡住螺栓600。

第二拉伸组件具有可使螺栓600贯穿的第二通孔430，且第二拉伸组件的一侧设有第二抵挡平面，将螺栓600穿入第二拉伸组件的第二通孔430中，螺杆620套上螺母630，螺母630能够贴合第二抵挡平面，从而使第二拉伸组件从另一个方向上抵挡住螺栓600。

通过上述螺栓600与第一拉伸组件和第二拉伸组件配合，螺栓600被有效固定，使螺栓600处于测试状态。

进一步地，在一个实施例中，第一拉伸组件包括第一拉伸架100和第一夹持板300，第一通孔330穿设于第一夹持板300，第一抵挡平面设于第一夹持板300的一侧；

第二拉伸组件包括第二拉伸架200和第二夹持板400，第二通孔430穿设于第二夹持板400，第二抵挡平面设于第二夹持板400的一侧。

本实施例中，第一夹持板300和第二夹持板400用于固定螺栓600，也即，在实验状态下，第一夹持板300和第二夹持板400通过该螺栓600固定。

本发明还包括轴向加载机构，轴向加载机构包括第一加载端和第二加载端，第一加载端连接第一拉伸组件，第一加载端用于通过第一拉伸组件的第一抵挡平面对螺栓600施加沿螺栓600轴向的第一加载力。

第二加载端连接第二拉伸组件，第二加载端用于通过第二拉伸组件的第二抵挡平面对螺栓600施加沿螺栓600轴向的第二加载力，其中，第一加载力与第二加载力方向相反。

具体的，第一加载端与第一拉伸架100连接，第二加载端与第二拉伸架200连接，第一加载端与第二加载端位于同于直线上，分别对第一拉伸架100和第二拉伸架200施加反方向的力，使螺栓600受到测试所需要的力。

本实施例中，轴向加载机构还包括加载力检测单元和位移检测单元，加载力检测单元用于检测第一加载力和第二加载力大小，位移检测单元用于检测螺栓600的形变位移量，以此得到螺栓600在加载测试状下的形变情况与施加载荷的关系，实现试验过程中加载幅值和频率的连续可调。

本发明还包括检测组件，检测组件连接于螺栓600，用于检测螺栓600在加载条件下的松动参数。

具体的，检测组件包括压力检测单元700和螺母转角测量单元800，

如图1和图11所示，压力检测单元700抵接于螺母630与第二夹持板400之间，可以测量螺杆620与螺母630之间的预紧力，用于检测螺杆620与螺母630之间的拉力。

螺母转角测量单元800的一个测量端连接螺杆620，螺母转角测量单元800的另一个测量端连接螺母630，用于检测螺栓600在测试状态下螺母630相对于螺杆620的转动情况。

本实施例中，压力检测单元700为传统的压力传感器，螺母转角测量单元800为传统的转角测量仪器，均属于本领域的常用工具，本实施例不在具体赘述。

如图2所示，在一个实施例中，第一拉伸架100内部设有成对的第一卡槽120，如图4所示，第一夹持板300两端具有对应于第一卡槽120的第一卡块310，第一夹持板300通过第一卡块310与第一卡槽120的卡接配合可拆卸连接第一拉伸架100，以此实现第一夹持板300的装卸。

同样的，如图3所示，在本实施例中，第二拉伸架200内部设有成对的第二卡槽220，如图7所示，第二夹持板400两端具有对应于第二卡槽220的第二卡块410，第二夹持板400通过第二卡块410与第二卡槽220的卡接配合可拆卸连接第二拉伸架200，以此实现第二夹持板400的装卸。

在一个实施例中，第一夹持板300的表面设有第一定位槽340，该第一定位槽340的底面为第一抵挡平面，测试时，螺栓头610抵接在该第一定位槽340内。

进一步地，如图10所示，在一个实施例中，第一定位槽340内嵌入有螺栓定位环500，螺栓定位环500穿设有用于固定螺栓头610的定位孔510，定位孔510与第一通孔330同轴设置。

本实施例中，螺栓定位环500放入第一定位槽340可实现周向上的固定，螺栓600穿过螺栓定位环500，螺栓头610嵌入在定位孔510内，实现螺栓600的定位，防止加载过程中螺栓600旋转。

优选的，如图10所示，定位孔510为正六边形，尺寸略大于螺栓头610尺寸，保证螺栓头610能嵌入其中即可。

如图10所示，在一个实施例中，螺栓定位环500包括第一半环501和第二半环502，第一半环501和第二半环502可拆卸，并通过卡扣或螺栓连接，以便于螺栓头610放入其中。

在一个实施例中，第一半环501和第二半环502的侧壁分别设有切口520，第一半环501和第二半环502的切口520为平行切口，对应的，第一定位槽340也设有平行切口，使螺栓定位环500放入第一定位槽340后不会转动，保证测试精准性。

如图4、图5和图6所示，在一个实施例中，第一夹持板300远离第一抵挡平面的一侧设有第一凸台320，第一凸台320的侧壁具有第一键槽321。

同样的，如图7、图8和图9所示，第二夹持板400远离第二抵挡平面的一侧设有第二凸台420，第二凸台420的侧壁具有第二键槽421。

实验时，将第一夹持板300与第二夹持板400相靠近，第一凸台320与第二凸台420贴合，第一键槽321与第二键槽421对其，第一键槽321与第二键槽421对应并通过平键连接，保证第一夹持板300与第二夹持板400在周向上相对稳定，避免螺栓600在实验过程中受到其他剪切力影响。

进一步地，在第二夹持板400的相对于第二凸台420的另一侧还设有第二定位槽440，第二定位槽440用于安装压力检测单元700，保证压力检测单元700在加载过程中位置稳定。

如图2和图3所示，在一个实施例中，第一拉伸架100和第二拉伸架200分别为矩形框架，矩形框架的一端面设有开口，第一夹持板300和第二夹持板400分别设于对应的开口内。使用时，第一夹持板300和第二夹持板400直接插入或拔出对应的凹槽即可。

优选的，第一拉伸架100远离其开口的一端设有用于连接第一加载端的第一连接板110，第一连接板110与第一通孔330同轴设置；第二拉伸架200远离其开口的一端设有用于连接第二加载端的第二连接板210，第二连接板210与第二通孔430同轴设置。第一连接板110和第二连接板210方便实现拉伸架与轴向加载机构的连接。

值得一提的是，本实施例中，轴向加载机构可选为电液伺服疲劳试验机，电液伺服疲劳试验机的第一加载端和第二加载端分别为上液压夹头和下液压夹头，使用时，上液压夹头连接第一连接板110，下液压夹头连接第二连接板210，对螺栓600施加轴向的加载测试。

本实施例提供的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，通过将螺栓600固定与第一夹持板300和第二夹持板400之间，通过第一拉伸架100和第二拉伸架200连接夹持板后安装于轴向加载机构上，通过轴向加载机构螺栓600进行加载，压力检测单元700测量螺栓600的轴向力，螺母转角测量单元800测量螺母630的转动量，能够有效的测量出轴向加载条件下的螺栓松动情况；该装置能够有效的装夹螺栓，操作方便，夹持稳定性高，有效保证测量的准确性，可实现试验过程中加载幅值和频率的连续可调，有助于研究螺栓松动原因，为螺栓的设计提供实验依据。

本试验装置的具体试验方法如下：

如图1和图11所示，将第一夹持板300的第一凸台320和第二夹持板400的第二凸台420相对贴紧，将第一夹持板300和第二夹持板400侧面的第一键槽321和第二键槽421对齐，将普通平键置入到第一键槽321和第二键槽421内，以保证第一夹持板300和第二夹持板400的第一通孔330和第二通孔430的中心线对齐。

将螺栓定位环500与试验螺栓600的螺栓头610固定。

将压力检测单元700紧贴第二夹持板400的第二定位槽440。

将固定有螺栓定位环500的试验螺栓600依次穿过第一夹持板300的第一通孔330，第二夹持板400的第二通孔430和压力检测单元700，然后将螺栓定位环500置于第一夹持板300的第一定位槽340内，最后在试验螺栓600的螺杆620的末端拧上试验螺母630。

将螺母转角测量单元800卡紧试验螺母630，并与试验螺栓600的螺杆620的端部固定连接。

在上述结构固定连接后，将第一夹持板300和第二夹持板400分别通过其第一卡块310和第二卡块410固定到第一拉伸架100和第二拉伸架200中，并保证第一夹持板300和第二夹持板400的平行位置。

将第一拉伸架100和第二拉伸架200分别固定到电液伺服疲劳试验机的上液压夹头和下液压夹头内，并保证第一夹持板300和第二夹持板400的凸台同轴心，螺栓600未产生剪切力。

保持电液伺服疲劳试验机的下液压夹头不动，选择合适的加载方式，使得上液压夹头对试验螺栓600施加往复的轴向载荷，可实现加载幅值与频率的连续可调。试验螺栓600在电液伺服疲劳试验机施加的轴向载荷的条件下，逐渐发生松动行为，产生夹紧力下降，乃至发生失效行为。试验过程中，压力检测单元700可实时测量试验螺栓600的夹紧力变化，螺母转角测量单元800可实时测量试验螺母630转动的角度变化，电液伺服疲劳试验机液压夹头上自带的压力传感器和位移传感器则可测量试验螺栓600的轴向载荷和位移通过情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，包括：

第一拉伸组件，具有可使螺栓贯穿的第一通孔，且所述第一拉伸组件的一侧设有用于抵挡螺栓头的第一抵挡平面；

第二拉伸组件，具有可使所述螺栓贯穿的第二通孔，且所述第二拉伸组件的一侧设有第二抵挡平面；

检测组件，连接于所述螺栓，用于检测所述螺栓在加载条件下的轴向力和松动参数；

轴向加载机构，包括连接所述第一拉伸组件的第一加载端以及连接所述第二拉伸组件的第二加载端，所述第一加载端用于通过所述第一抵挡平面对螺栓施加沿螺栓轴向的第一加载力，所述第二加载端用于通过所述第二抵挡平面对所述螺栓施加沿螺栓轴向的第二加载力，所述第一加载力与所述第二加载力方向相反；

所述轴向加载机构还包括加载力检测单元和位移检测单元，所述加载力检测单元用于检测所述第一加载力和所述第二加载力大小，所述位移检测单元用于检测螺栓的形变位移量。

2.根据权利要求1所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一拉伸组件包括第一拉伸架和第一夹持板，所述第一通孔穿设于所述第一夹持板，所述第一抵挡平面设于所述第一夹持板朝向所述第一加载力方向的一侧；

所述第二拉伸组件包括第二拉伸架和第二夹持板，所述第二通孔穿设于所述第二夹持板，所述第二抵挡平面设于所述第二夹持板朝向所述第二加载力方向的一侧；

所述第一夹持板和所述第二夹持板在实验状态下通过所述螺栓固定。

3.根据权利要求2所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一拉伸架设有第一卡槽，所述第一夹持板具有对应于所述第一卡槽的第一卡块，所述第一夹持板通过所述第一卡块与所述第一卡槽的卡接配合可拆卸连接所述第一拉伸架；

所述第二拉伸架设有第二卡槽，所述第二夹持板具有对应于所述第二卡槽的第二卡块，所述第二夹持板通过所述第二卡块与所述第二卡槽的卡接配合可拆卸连接所述第二拉伸架。

4.根据权利要求2所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一夹持板的表面设有定位槽，所述定位槽的底面为所述第一抵挡平面。

5.根据权利要求4所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述定位槽内嵌入有螺栓定位环，所述螺栓定位环开设有用于固定所述螺栓头的定位孔，所述定位孔与所述第一通孔同轴设置。

6.根据权利要求5所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述螺栓定位环包括第一半环和第二半环，所述第一半环和所述第二半环的侧壁分别设有切口。

7.根据权利要求2所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一夹持板远离所述第一抵挡平面的一侧设有第一凸台，所述第一凸台的侧壁具有第一键槽，所述第二夹持板远离所述第二抵挡平面的一侧设有第二凸台，所述第二凸台的侧壁具有第二键槽，在实验状态下，所述第一键槽与所述第二键槽对应并通过平键连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述检测组件包括

压力检测单元，抵接于螺母与所述第二抵挡平面之间，用于检测所述螺杆与所述螺母之间的拉力；

螺母转角测量单元，所述螺母转角测量单元的一个测量端连接螺杆，所述螺母转角测量单元的另一个测量端连接所述螺母，所述螺母转角测量单元用于检测所述螺母的转动量。

9.根据权利要求2-7任一项所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一拉伸架和所述第二拉伸架分别为矩形框架，所述矩形框架的一端面设有开口，所述第一夹持板和所述第二夹持板分别设于对应的所述开口内。

10.根据权利要求9所述的用于轴向加载条件下的螺栓松动测量装置，其特征在于，所述第一拉伸架远离其开口的一端设有用于连接所述第一加载端的第一连接板，所述第一连接板与所述第一通孔同轴设置；所述第二拉伸架远离其开口的一端设有用于连接所述第二加载端的第二连接板，所述第二连接板与所述第二通孔同轴设置。