CN207751625U - 一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，其属于力学检测装置。该装置采用受力套筒的上端为中心开孔上封板，其下端为中心开孔圆环封板。受力筒外同轴套设筒式压力传感器，它的一端与中心开孔圆环封板紧密接触，另一端与承载垫块相接触。该承载垫块中心开设圆孔，并与封板中心圆孔相配合。螺杆依次穿过中心开孔上封板、承载垫块和六棱孔。六棱孔与螺栓的螺母紧密配合，螺母固定器与扭转试验机连接。梅花头固定器固定在基座上，与螺栓梅花头紧密配合。压力传感器指示器与筒式压力传感器通过导线相连接。该检测装置结构设计合理，使用简单，可适应不同大小和长短扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力测试。
Description
技术领域
本发明涉及检测装置技术，尤其涉及一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置。
背景技术
扭剪型高强度螺栓连接副是现代钢结构工程中最常用的一种紧固件。紧固轴力的大小是体现扭剪型高强度螺栓连接副紧固性能的重要指标。扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力是通过对螺母施加扭矩同时固定螺杆端部梅花头达到固定螺栓杆部，直至端部梅花头被拧断来实现的。紧固轴力一般在实验室测定。扭矩可以通过扭转试验机施加；紧固轴力一般通过串联在螺栓螺杆上的传感器来测定。普通传感器由于其高度较高和内孔较小的自身特性，在进行紧固轴力检测时受到非常大的限制，无法进行长度较短或直径较大的扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力测定。因此急需一种能用于测定长度较短和直径较大的扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有检测装置仅能检测尺寸较小和长度较长扭剪型高强度螺栓连接副的问题，提出一种新的扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，该装置结构合理、使用简单，能适应不同尺寸大小和长短的扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的测量，尤其是可以进行长度较短或直径较大的扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力检测。
为实现上述目的，本发明检测装置采用的技术方案为：一种扭剪型高强度螺栓紧固轴力检测装置，包括受力套筒、承载垫块、螺母固定器、梅花头固定器、筒式压力传感器和传感器指示器。
一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，该装置包括螺母固定器和扭剪型高强度螺栓连接副，所述螺母固定器包括螺母固定板、六棱孔、用于与扭转试验机连接的连接叉型接头和连接柱；所述扭剪型高强度螺栓连接副包括螺栓头、螺杆、螺栓梅花头和螺母；该装置还包括受力套筒，受力套筒的顶端设有中心开孔上封板，中心开孔上封板的下表面上设置金刚砂层，受力套筒的底端为中心开孔圆环封板；受力套筒的外侧同轴安装有筒式压力传感器，筒式压力传感器的底端作用于中心开孔圆环封板，筒式压力传感器的顶端作用于承载垫块的下表面，承载垫块的上表面通过垫圈与螺母相作用；所述螺杆自下而上依次穿过中心开孔上封板的中心孔、承载垫块的中心孔和螺母固定器上的六棱孔，螺栓头的上表面与中心开孔上封板的金刚砂层相作用；螺母与六棱孔紧密配合，螺母梅花头与梅花头固定器紧密配合。
所述中心开孔上封板的中心孔内径比螺杆的外径大1mm～2mm，中心开孔上封板的外径与受力套筒的外径相同，中心开孔圆环封板的外径比受力套筒外径大15mm~18mm；所述受力套筒外径与筒式压力传感器内径间相差2mm-3mm；所述承载垫块与中心开孔上封板的上表面间的距离为2mm-3mm。
所述筒式压力传感器的外径小于中心开孔圆环封板的外径，筒式压力传感器的外径小于承载垫块的外径；所述连接柱为圆柱或棱柱。
所述筒式压力传感器与承载垫块接触的一端高出受压套筒及与之相连的中心开孔封板上端2mm-3mm。
所述螺母固定器开设有六棱孔，并与扭剪型高强度螺栓连接副螺母紧密配合。
受力套筒主体部分为一定厚度圆筒，一端固定有中心开设圆孔的封板，该中心圆孔内径比待测扭剪型高强度螺栓连接副的螺杆外径大1mm～2mm，以利于扭剪型高强度螺栓连接副螺杆的自由穿过，该封板外径与受力套筒外径相同该封板外径与套筒外径相同，该开孔封板内壁表面应具有一定粗糙度，并采用强力胶粘接一层金刚砂，防止扭剪型高强度螺栓连接副在受力时发生旋转。另一端为中心开孔圆环封板，该封板外径尺寸比受力套筒外径大15mm~18mm，以使筒式压力传感器紧密接触；该受力套筒外壁与筒式压力传感器内壁间空隙为2mm-3mm。受力套筒外径与筒式压力传感器内径间相差2mm-3mm。
受力套筒外同轴套设有筒式压力传感器，该套筒外壁与筒式压力传感器内壁应间隔一定空隙，利于压力的准确测试；在筒式压力传感器靠近开孔封板的一端有可拆卸的承载垫块，该承载垫块中心位置开设圆孔，该承载垫块圆孔与开孔封板中心圆孔相配合。
在开孔封板内壁设置有防止待测螺杆旋转的防滑装置。该开孔封板内壁表面应具有一定粗糙度，并采用强力胶粘接一层金刚砂，金刚砂厚度应在0.3mm~0.5mm，防止扭剪型高强度螺栓连接副在受力时发生旋转；
该梅花头固定器为开设有梅花孔的长方体块，该梅花孔与扭剪型高强度螺栓连接副梅花头相配合，并能固定在外部施力基座上。施力基座为扭转试验机或施力固定平台。
该螺母固定器一端开设与螺母紧密配合的六棱孔，用以固定螺母；另一端为便于与扭转试验机连接的叉型接头，端部为圆柱或棱柱。
该筒式压力传感器外径小于中心开孔圆环封板外径，也小于承载垫块外径；筒式压力传感器一端与中心开孔圆环封板紧密接触，另一端高出受力套筒及与之相连的中心开孔封板，并与承载垫块紧密接触。压力传感器指示器与筒式压力传感器通过信号线连接。
该筒式压力传感器与承载垫块接触的一端应高出受力套筒及相连的中心开孔封板上沿2mm-3mm。
施力基座为扭转试验机或固定平台，扭转试验机或固定平台用以提供施加扭矩，并固定扭剪型高强度螺栓梅花头固定器。
本发明一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，该装置结构合理使用简单，与现有测试装置相比具有以下优点：该装置采用受力套筒的上端为中心开孔上封板，其下端为中心开孔圆环封板。受力筒外同轴套设筒式压力传感器，它的一端与中心开孔圆环封板紧密接触，另一端与承载垫块相接触。该承载垫块中心开设圆孔，并与封板中心圆孔相配合。螺杆依次穿过中心开孔上封板、承载垫块和六棱孔。六棱孔与螺栓的螺母紧密配合，螺母固定器与扭转试验机连接。梅花头固定器固定在基座上，与螺栓梅花头紧密配合。压力传感器指示器与筒式压力传感器通过导线相连接。在使用扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置进行检测前，可以根据待测扭剪型高强度螺栓连接副的规格尺寸和螺栓长度确定并制作受力套筒，确定中心开孔封板厚度和承载垫块的厚度，确定梅花头固定器形状及尺寸。对于不同长度扭剪型高强度螺栓连接副，可以通过调整受力套筒相连的中心开孔封板的厚度或承载垫块的厚度来适应不同螺栓的长度，从而达到测试不同长度扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的目的，尤其是检测长度较短扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力。对于不同直径扭剪型高强度螺栓连接副，则可以通过调整受力套筒及相连的中心开孔封板的中心孔和承载垫块的开孔，从而达到测试不同直径扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的目的。
附图说明
图1为本发明扭剪型高强度螺栓紧固轴力检测装置的结构示意图。
图2为本发明扭剪型高强度螺栓紧固轴力检测装置的截面图。
图3为受力套筒的结构示意图。
图4为承载垫块的结构示意图。
图5为扭剪型高强度螺栓连接副螺杆梅花头固定器的结构示意图。
图6为筒式压力传感器及指示器的结构示意图。
图7为螺栓、螺母、垫片、梅花头固定器的结构示意图。
图8为扭剪型高强度螺栓连接副螺母固定器的结构示意图。
图中：1、受力套筒，2、中心开孔圆环封板，3、螺母固定器，3a、螺母固定板，3b、六棱孔，3c、连接叉型接头，3d、连接柱，4、中心开孔上封板，5、筒式压力传感器，6、传感器指示器，7、螺杆，7a、螺栓头8、螺栓梅花头，9、垫圈，10、螺母，11、梅花头固定器，12、承载垫块，13、金刚砂层。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步说明：
实施例1
本实例公开了一种能适应不同长短和大小的扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的检测装置，如图1和图2所示，包括受力套筒1、承载垫块12、梅花头固定器11、螺母固定器3、筒式压力传感器5和传感器指示器6。
如图3所示，受力套筒1主体部分为一定厚度圆筒，一端固定有中心开孔上封板4，该封板可称为上端封板，该封板中心圆孔内径比待测扭剪型高强度螺栓连接副的螺杆外径大1mm，以利于扭剪型高强度螺栓连接副螺杆的自由穿过，该封板外径与受力套筒1外径相同。另一端为中心开孔圆环封板2，该封板可称为下端封板，该封板2内径与受压套筒内径相同，该封板外径尺寸比受力套筒外径大15mm，以使筒式压力传感器5紧密接触。受力套筒1用来固定待测扭剪型高强度螺栓连接副，同时将螺栓连接副紧固轴力传递给筒式压力传感器5。
如图6所示的筒式压力传感器5套设于受力套筒1的外面，并使筒式压力传感器5内壁与受力套筒外壁间保持有2mm间隔；筒式传感器5靠近中心开孔封板4的一端设置如图4所示的可拆卸承载垫块12，承载垫块12为具有设定厚度的圆块或类圆形块体，承载垫块12中心位置设置圆孔，且与封板4的中心圆孔相配合，即二者大小相同且同轴设置；筒式压力传感器5外径小于中心开孔圆环封板2外径，同时小于承载垫块12外径；筒式压力传感器5一端与承载垫块12接触，另一端与中心开孔圆环封板2接触。筒式压力传感器5与承载垫块12接触的一端高出压力套筒上沿2mm；
如图6所示的筒式压力传感器指示器6与筒式压力传感器5用信号线连接。在筒式压力传感器5的外壁上对称牢固粘贴电阻应变片，电阻应变片按照一定连桥方式采用信号线相连，并最终采用信号线与传感器指示器6连接，最终高强度螺栓连接副的紧固轴力值显现在传感器指示示器6上。
如图5所示，梅花头固定器11为一开设有梅花孔的长方形块，该梅花形孔与扭螺栓梅花头8紧密配合，并能固定在基座上；在扭转试验机对扭剪型高强度螺栓连接副的螺母10施加扭矩时，该梅花头固定器11起到固定作用，且当施加扭矩达到一定值后，该梅花头8将被扭断，从而获得一定的紧固轴力。
如图8所示，螺母固定器3一端开设有与螺母紧密配合的六棱孔3b，用以固定螺母；另一端为便于与扭转试验机连接的连接叉型接头3c，连接端3d为圆柱或棱柱，试验机通过该螺母固定器3对螺栓施加扭矩。
该扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置还包括防止待测扭剪型高强度螺栓连接副螺栓旋转的防转金刚砂涂层13，如图3所示。防转金刚砂涂层13用强力胶将金刚砂均匀的粘贴在具有一定粗糙度的中心开孔上封板4的内壁上，该防转金刚砂涂层厚度为0.5mm。在对扭剪型高强度螺栓连接副施加扭矩时，防转金刚砂涂层13能防止扭剪型高强度螺栓连接副螺栓螺杆的转动，保证扭矩的施加过程。
本实例中所述基座为扭转试验机，该扭转试验机用以提供施加扭矩时的扭矩。
采用本实例检测装置检测扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的具体步骤如下：
（1）在测定扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力之前，用0.3级标准测力计对筒式压力传感器5及传感器指示器6进行标定，确定其显示值与实际力值间的关系。
（2）选取一套待测扭剪型高强度螺栓连接副，一套完整的连接副包括一体连接的螺栓头7a、螺栓的螺杆7、螺栓梅花头8，一个螺栓的垫圈9，一个螺母10。
（3）将螺杆7自下端塞入受压套筒1，并使螺杆7自套筒的中心开孔上封板4的圆孔穿出，螺栓头7a因尺寸大于圆孔，留置在套筒中，并与中心开孔上封板4内壁的金刚砂层13靠紧。
（4）依次套上筒式压力传感器5、承载垫块12、一个螺栓垫片9和螺母10，并拧紧螺母10。此时承载垫块12与筒式压力传感器5接触，承载垫块12与受压套筒1不接触。
（6）将梅花头固定器11固定在扭转试验机或固定平台上，并固定牢靠。
（7）将螺母固定器3圆柱或棱柱一端固定于扭转试验机上，螺栓梅花头8穿过螺母固定器3另一端六棱孔3b，并使螺栓螺母10插入六棱孔3b且紧密配合。
（8）将螺栓梅花头8插入梅花头固定器11，并紧密结合。此时，筒式压力传感器5不应与扭转试验机接触。
（9）用扭转试验机对螺母10施加扭矩，则会产生紧固轴力。当梅花头被拧断时，此时承载垫块12和受力套筒1会挤压筒式传感器5，通过传感器指示示器6即可读出紧固轴力的大小。
对于不同长度扭剪型高强度螺栓连接副，可以通过调整受力套筒相连的中心开孔封板的厚度或承载垫块的厚度来适应不同螺栓的长度，从而达到测试不同长度扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的目的，尤其是检测长度较短扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力。对于不同直径扭剪型高强度螺栓连接副，则可以通过调整受力套筒及相连的中心开孔封板的中心孔和承载垫块的开孔，从而达到测试不同直径扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力的目的。
实施例2
本实施例公开了一种扭剪型螺栓紧固轴力检测装置，其结构与实施例1基本相同，不同的是所述圆孔内径比待测扭剪型螺栓的螺杆外径大2mm，便于螺栓的螺杆自由穿入穿出；所述圆筒外壁与筒式传感器内壁间隔有3mm；所述筒式传感器与承载垫块接触的一端高出圆筒上沿3mm。
采用本实施例装置检测扭剪型螺栓紧固轴力的步骤与实施例1相同。
本实施例所述扭剪型螺栓紧固轴力检测装置也适用于不同长短螺栓的紧固轴力的测量。
本发明不局限于上述实施例所记载的一种扭剪型螺栓紧固轴力检测装置，其中防转装置结构的改变，基座的改变和各部件尺寸的改变均在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (3)
1.一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，该装置包括螺母固定器（3）和扭剪型高强度螺栓连接副，其特征在于：所述螺母固定器（3）包括螺母固定板（3a）、六棱孔（3b）、用于与扭转试验机连接的连接叉型接头（3c）和连接柱（3d）；所述扭剪型高强度螺栓连接副包括螺栓头（7a）、螺杆（7）、螺栓梅花头（8）和螺母（10）；该装置还包括受力套筒（1），受力套筒（1）的顶端设有中心开孔上封板（4），中心开孔上封板（4）的下表面上设置金刚砂层（13），受力套筒（1）的底端为中心开孔圆环封板（2）；受力套筒（1）的外侧同轴安装有筒式压力传感器（5），筒式压力传感器（5）电连接传感器指示器（6），筒式压力传感器（5）的底端作用于中心开孔圆环封板（2），筒式压力传感器（5）的顶端作用于承载垫块（12）的下表面，承载垫块（12）的上表面通过垫圈（9）与螺母（10）相作用；所述螺杆（7）自下而上依次穿过中心开孔上封板（4）的中心孔、承载垫块（12）的中心孔和螺母固定器（3）上的六棱孔（3b），螺栓头（7a）的上表面与中心开孔上封板（4）的金刚砂层（13）相作用；螺母（10）与六棱孔（3b）紧密配合，螺栓梅花头（8）与梅花头固定器（11）紧密配合。
2.根据权利要求1所述的一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，其特征在于：所述中心开孔上封板（4）的中心孔内径比螺杆（7）的外径大1mm～2mm，中心开孔上封板（4）的外径与受力套筒（1）的外径相同，中心开孔圆环封板（2）的外径比受力套筒（1）外径大15mm~18mm；所述受力套筒（1）外径与筒式压力传感器（5）内径间相差2mm-3mm；所述承载垫块（12）与中心开孔上封板（4）的上表面间的距离为2mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力检测装置，其特征在于：所述筒式压力传感器（5）的外径小于中心开孔圆环封板（2）的外径，筒式压力传感器（5）的外径小于承载垫块（12）的外径；所述连接柱（3d）为圆柱或棱柱。
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Granted publication date: 20180821 Termination date: 20191225 |