CN209280300U - 一种螺钉连接防松试验测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺钉连接防松试验测量装置，包括安装在T型槽平台上的一个螺钉连接承载组件和一个加载组件，加载组件和螺钉连接承载组件之间通过第一法兰盘、力传感器及第二法兰盘连接，通过旋转加载螺杆的螺纹实现加载和卸载。本实用新型可以给多个螺钉同时施加轴向载荷、转矩、倾覆力矩及振动，进行螺钉连接防松性能试验；能够对不同尺寸螺钉的尺寸，本实用新型可以实现不同直径螺钉连接防松性能的试验；本实用新型可以实现被连接件不同材料、不同摩擦系数、不同表面形貌和不同直径及结构的螺钉连接防松性能试验；为工程中解决螺钉连接防松问题提供基础试验数据及技术依据。
Description
技术领域
本实用新型属于螺纹连接实验技术领域，具体涉及一种用于检测螺钉连接在外载荷和振动作用下防松的试验装置。
背景技术
螺纹连接由于其易于实现预紧力的调整及方便装拆和维修，是机床与其它复杂机械中应用最广的一种连接方式。在静载荷和工作温度变化不大的情况下，连接螺纹由于其螺旋升角满足自锁条件及预紧力的作用，螺纹连接一般不会松脱。但是，当螺纹连接在冲击、振动、变载荷或温度变化大的情况下，螺纹连接可能会发生松脱，导致连接失效。为防止螺纹连接松脱，必须对其进行防松性能试验与评估。
当前，用于评价螺纹连接防松的试验方法大多针对螺栓螺母连接进行，其防松的根本是防止螺栓与螺母之间发生相对转动，其中上下被连接件均采用通孔。工程中，有通孔的被连接件厚度较小，受载后变形较大，带有螺纹孔的被连接件一般都很厚，实际中更多的是采用螺钉连接。另外，现有的针对螺纹连接进行的试验大多采用单螺栓进行，且多针对螺栓承受单向载荷或振动。因此，针对现有的情况，有必要提供一种螺钉连接防松试验装置及方法，以便同时承受多向载荷和振动，且能够对试验过程中预紧力的变化实时监测。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种螺钉连接防松试验测量装置，以克服现有技术存在的问题，本实用新型可以为螺钉连接防松解析提供试验验证。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种螺钉连接防松试验测量装置，包括T型槽平台以及连接在T型槽平台上的螺钉连接承载组件以及加载组件；
所述螺钉连接承载组件包括底座，所述底座通过T型螺栓固定在T型槽平台的一侧，底座上设置有上承载件，底座上设置有若干方形阶梯孔，上承载件上设置有与方形阶梯孔对应的安装孔，方形阶梯孔中安装有下连接件，安装孔中安装有上连接件，试验螺钉通过上连接件的通孔旋入下连接件的螺纹孔形成螺钉连接副，部分试验螺钉和上连接件的结合面间安装有环形力传感器；
所述加载组件包括加载底座，所述加载底座通过T型螺栓固定安装在T型槽平台的另一侧，加载底座上固定有滑座，滑座的滑槽中安装有支座，滑座的竖板上螺纹连接有加载螺杆，加载螺杆穿过竖板的一端与支座的一端接触；
上承载件的侧板上连接有第一法兰盘，支座的另一端连接有第二法兰盘，第一法兰盘和第二法兰盘之间连接有力传感器。
进一步地，上连接件与上承载件之间安装有定位销钉。
进一步地，加载螺杆与支座的接触点通过第二法兰盘、力传感器和第一法兰盘的轴线中心。
进一步地，滑座的滑槽为燕尾槽。
进一步地，安装有环形力传感器的试验螺钉和未安装环形力传感器的试验螺钉间隔设置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型的试验装置可以给多个螺钉同时施加轴向载荷、转矩、倾覆力矩及振动，试验装置也可以单独施加轴向载荷和倾覆力矩及振动，也可以单独施加振动，进行螺钉连接防松性能试验；改变上、下连接件和试验螺钉的尺寸及结构，本实用新型可以实现不同直径、不同结构螺钉连接防松性能的试验；改变上、下连接件的材料、表面加工方式，本实用新型可以实现被连接件不同材料、不同摩擦系数螺钉连接防松性能试验；本实用新型可以通过多个安装于螺钉与上连接件之间的环形力传感器监测外载荷作用时，不同位置螺钉预紧力的变化。
附图说明
图1是本实用新型整体装配等轴测图；
图2是本实用新型螺钉连接组件安装视图，其中(a)为剖视图，(b)为立体图；
图3是本实用新型螺钉预紧力监测组件安装视图，其中(a)为剖视图，(b)为立体图；
图4是本实用新型载荷作用点示意图。
图中，1.T型槽平台；2.底座；3.上承载件；4.环形力传感器；5.试验螺钉；6.T型螺栓；7.第一法兰盘；8.力传感器；9.滑座；10.第二法兰盘；11支座；12.加载底座；13.加载螺杆；14.上连接件；15.下连接件；16.定位销钉。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
参照图1至图4，一种螺钉连接防松性能试验测量装置，包括含有T型槽的T型槽平台1，安装在T型槽平台1上的一个螺钉连接承载组件和一个加载组件，螺钉连接承载组件的底座2由两组T型螺栓6固定在T型槽平台1上，加载组件的加载底座12通过T型螺栓固定在T型槽平台1的另一侧，第一法兰盘7与螺钉连接承载组件的上承载件3的侧板连接，第二法兰盘10与加载组件的支座11连接，第一法兰盘7与第二法兰盘10之间安装有力传感器8。
螺钉连接承载组件是，底座2通过两组T型螺栓6固定安装在T型槽平台1一侧，底座2上绕圆周中心方向均匀开设有6个方型阶梯孔，下连接件15安装在底座2对应的方型阶梯孔中；上承载件3放置在底座上2，上承载件3上对应于底座2同一位置也均匀开设了6个方形的安装孔，上连接件14安装在上承载件3的安装孔内；试验螺钉5通过上连接件14的通孔旋入下连接件15的螺纹孔形成螺钉连接副；上承载件3的侧板通过第一法兰盘7、力传感器8及第二法兰盘10与加载组件的支座11连接。部分试验螺钉5和上连接件14的结合面间安装有环形力传感器4；
加载组件的结构是，加载底座12通过T性螺栓6固定安装在T型槽平台1另一侧，滑座9固定在加载底座12上，支座11安装在滑座9的燕尾槽中，支座11通过第二法兰盘10、力传感器8及第一法兰盘7与螺钉连接承载组件的上承载件3的侧板连接，加载螺杆13旋入滑座9的竖板螺纹孔内并与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10和力传感器8的轴线中心，通过旋转加载螺杆13的螺纹实现加载和卸载。
一种螺钉连接在复杂载荷及振动情况下防松性能试验测量方法，按照以下步骤进行：①选取与试验螺钉直径匹配的上连接件14和下连接件15，将下连接件15安装于底座2对应的阶梯方孔内，将上连接件14安装于上承载件3的方孔内，上连接件14与上承载件3之间安装销钉16；对不安装环形力传感器4的螺钉连接组件，将试验螺钉5通过上连接件14的通孔旋入下连接件15的螺纹孔，通过力矩扳手拧紧试验螺钉5至设定的预紧力。安装环形力传感器4的螺钉预紧力监测组件，在试验螺钉5和上连接件14之间，安装环形力传感器4，拧紧螺钉，通过数据采集仪读取预紧力的值。②旋转安装在加载组件滑座9的竖板螺纹孔内的加载螺杆13，使加载螺杆13与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10、力传感器8和第一法兰盘7的轴线中心，第一法兰盘7与上承载件3的侧板连接，如图4，第一法兰盘的轴线中心O点在上承载件3侧板上的安装位置与上承载件对称轴A-A之间有偏距e。旋转加载螺杆13施加载荷，通过力传感器8及数据采集仪监测外载荷的大小，作用力通过上承载件3传递到螺钉连接组件，螺钉连接同时承受轴向载荷、转矩和倾覆力矩。开启激振器，将激振力作用于上承载件3的侧板上，直至某个螺钉松动或达到一定的振动次数后停机，这一过程中通过环形力传感器4监测被测螺钉预紧力的变化状况。重复上述步骤，可以进行对不同预紧力、不同外载荷、不同激振力、不同振动频率、不同振动幅值下的螺钉连接进行防松性能的测试。
改变上连接件14的孔径和下连接件15的螺纹孔尺寸及试验螺钉5的直径，然后执行步骤①、②，以进行不同尺寸螺钉连接防松性能测试试验；改变试验螺钉5的螺纹牙型或结构和螺钉头支撑面的加工方法，然后执行步骤①、②，以进行不同结构螺钉连接防松性能的试验；改变上连接件14、下连接件15的材料和表面加工方法，然后执行步骤①、②，以进行被连接件表面不同摩擦系数螺钉连接防松性能的试验；
在轴向载荷、倾覆力矩及振动作用下螺钉连接防松性能测试试验方法，按照以下步骤进行：
①选取与试验螺钉直径匹配的上连接件14和下连接件15，将下连接件15安装于底座2对应的阶梯方孔内，将上连接件14安装于上承载件3的方孔内，上连接件14与上承载件3之间安装销钉16；对不安装环形力传感器4的螺钉连接组件，将试验螺钉5通过上连接件14的通孔旋入下连接件15的螺纹孔，通过力矩扳手拧紧试验螺钉5至设定的预紧力。安装环形力传感器4的螺钉预紧力监测组件，在试验螺钉5和上连接件14之间，安装环形力传感器4，拧紧螺钉，通过数据采集仪读取预紧力的值。②旋转安装在加载组件滑座9的竖板螺纹孔内的加载螺杆13，使加载螺杆13与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10、力传感器8和第一法兰盘7的轴线中心，第一法兰盘7与上承载件3的侧板连接，如图4，使第一法兰盘的轴线中心O点在上承载件3侧板上的安装位置位于上承载件对称轴A-A上，即偏距e＝0的位置。旋转加载螺杆13施加载荷，通过力传感器8及数据采集仪监测外载荷的大小，作用力通过上承载件3传递到螺钉连接组件，螺钉连接同时承受轴向载荷和倾覆力矩。开启激振器，将激振力作用于上承载件3的侧板上，直至某个螺钉松动或达到一定的振动次数后停机，这一过程中通过环形力传感器4监测被测螺钉预紧力的变化状况。重复上述步骤，可以对不同预紧力、不同外载荷、不同激振力、不同振动频率、不同振动幅值下的螺钉连接进行防松性能的测试。
本实用新型方法可以给多个螺钉同时施加轴向载荷、转矩、倾覆力矩及振动，进行螺钉连接防松性能试验；能够对不同尺寸螺钉的尺寸，本实用新型可以实现不同直径螺钉连接防松性能的试验；本实用新型还可以实现被连接件不同材料、不同摩擦系数、不同表面形貌和不同直径及结构的螺钉连接防松性能试验；为工程中解决螺钉连接防松问题提供基础试验数据及技术依据。
下面结合实施例对本实用新型做详细描述：
如图1，本实用新型试验装置的结构是，螺钉连接承载组件的底座2由两组T型螺栓固定在T型槽平台1上，加载组件的加载底座12通过T型螺栓固定在T型槽平台1的另一侧，第一法兰盘7与螺钉连接承载组件的上承载件3的侧板连接，第二法兰盘10与加载组件的支座11连接，第一法兰盘7与第二法兰盘10之间安装有力传感器8。
如图1～3，本实用新型所述的螺钉连接承载组件是，底座2固定安装在T型槽平台1上，下连接件15安装在底座2对应的方型阶梯孔中；上承载件3放置在底座上2，上连接件14安装在上承载件3的对应孔内，上连接件14与上承载件3之间安装有销钉16定位；试验螺钉5通过上连接件14的通孔旋入下连接件15的螺纹孔形成螺钉连接副；上承载件3的侧板通过第一法兰盘7、力传感器8及第二法兰盘10与加载组件的支座11连接。部分试验螺钉5和上连接件14的结合面间安装有环形力传感器4；
如图1，加载组件的结构是，加载底座12固定安装在T型槽平台1上，滑座9固定在加载底座12上，支座11安装在滑座9的燕尾槽中，支座11通过第二法兰盘10、力传感器8及第一法兰盘7与螺钉连接承载组件的上承载件3的侧板连接，加载螺杆13旋入滑座9的竖板螺纹孔内并与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10和力传感器8的轴线中心。
利用本实用新型试验装置，进行多螺钉连接防松性能测试试验的方法，按照以下步骤根据不同状况实施：
1.选取与试验螺钉直径匹配的上连接件14和下连接件15，将下连接件15安装于底座2对应的阶梯方孔内，将上连接件14安装于上承载件3的方孔内，上连接件14与上承载件3之间安装销钉16；对不安装环形力传感器4的螺钉连接组件，将试验螺钉5通过上连接件14的通孔旋入下连接件15的螺纹孔，通过力矩扳手拧紧试验螺钉5至设定的预紧力。安装环形力传感器4的螺钉预紧力监测组件，在试验螺钉5和上连接件14之间，安装环形力传感器4，拧紧螺钉，通过数据采集仪读取预紧力的值。
2.复杂外载荷作用下螺钉连接防松性能测试试验方法。旋转安装在加载组件滑座9的竖板螺纹孔内的加载螺杆13，使加载螺杆13与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10、力传感器8和第一法兰盘7的轴线中心，第一法兰盘7与上承载件3的侧板连接，如图4，第一法兰盘的轴线中心O点在上承载件3侧板上的安装位置与上承载件对称轴A-A之间有偏距e。旋转加载螺杆13施加载荷，通过力传感器8及数据采集仪监测外载荷的大小，作用力通过上承载件3传递到螺钉连接组件，螺钉连接同时承受轴向载荷、转矩和倾覆力矩。开启激振器，将激振力作用于上承载件3的侧板上，直至某个螺钉松动或达到一定的振动次数后停机，这一过程中通过环形力传感器4监测被测螺钉预紧力的变化状况。重复上述步骤，可以对不同预紧力、不同外载荷、不同激振力、不同振动频率、不同振动幅值下的螺钉连接进行防松性能的测试。
3.不同尺寸和结构螺钉防松性能测试试验。采用上述试验装置和方法，改变上连接件14的孔径和下连接件15的螺纹孔尺寸及试验螺钉5的直径，可以实现不同尺寸螺钉连接防松性能的试验；改变试验螺钉5的螺纹牙型或结构和螺钉头支撑面的加工方法，可以实现不同结构螺钉连接防松性能的试验；
4.不同材料及摩擦系数的螺钉连接防松性能试验。改变上连接件14、下连接件15的材料和结合表面加工方法，采用上述的试验装置和方法，被连接件表面不同摩擦系数螺钉连接防松性能的性能试验；
5.轴向载荷、倾覆力矩及振动作用下螺钉连接防松性能测试试验方法。根据步骤1的方法，安装好螺钉组件并预紧；旋转安装在加载组件滑座9的竖板螺纹孔内的加载螺杆13，使加载螺杆13与支座11接触，接触点通过第二法兰盘10、力传感器8和第一法兰盘7的轴线中心，第一法兰盘7与上承载件3的侧板连接，如图4，使第一法兰盘的轴线中心O点在上承载件3侧板上的安装位置位于上承载件对称轴A-A上，即偏距e＝0的位置。旋转加载螺杆13施加载荷，通过力传感器8及数据采集仪监测外载荷的大小，作用力通过上承载件3传递到螺钉连接组件，螺钉连接同时承受轴向载荷和倾覆力矩。开启激振器，将激振力作用于上承载件3的侧板上，直至某个螺钉松动或达到一定的振动次数后停机，这一过程中通过环形力传感器4监测被测螺钉预紧力的变化状况。重复上述步骤，可以对不同预紧力、不同外载荷、不同激振力、不同振动频率、不同振动幅值下的螺钉连接进行防松性能的测试。
Claims (5)
1.一种螺钉连接防松试验测量装置，其特征在于，包括T型槽平台(1)以及连接在T型槽平台(1)上的螺钉连接承载组件以及加载组件；
所述螺钉连接承载组件包括底座(2)，所述底座(2)通过T型螺栓(6)固定在T型槽平台(1)的一侧，底座(2)上设置有上承载件(3)，底座(2)上设置有若干方形阶梯孔，上承载件(3)上设置有与方形阶梯孔对应的安装孔，方形阶梯孔中安装有下连接件(15)，安装孔中安装有上连接件(14)，试验螺钉(5)通过上连接件(14)的通孔旋入下连接件(15)的螺纹孔形成螺钉连接副，部分试验螺钉(5)和上连接件(14)的结合面间安装有环形力传感器(4)；
所述加载组件包括加载底座(12)，所述加载底座(12)通过T型螺栓(6)固定安装在T型槽平台(1)的另一侧，加载底座(12)上固定有滑座(9)，滑座(9)的滑槽中安装有支座(11)，滑座(9)的竖板上螺纹连接有加载螺杆(13)，加载螺杆(13)穿过竖板的一端与支座(11)的一端接触；
上承载件(3)的侧板上连接有第一法兰盘(7)，支座(11)的另一端连接有第二法兰盘(10)，第一法兰盘(7)和第二法兰盘(10)之间连接有力传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种螺钉连接防松试验测量装置，其特征在于，上连接件(14)与上承载件(3)之间安装有定位销钉(16)。
3.根据权利要求1所述的一种螺钉连接防松试验测量装置，其特征在于，加载螺杆(13)与支座(11)的接触点通过第二法兰盘(10)、力传感器(8)和第一法兰盘(7)的轴线中心。
4.根据权利要求1所述的一种螺钉连接防松试验测量装置，其特征在于，滑座(9)的滑槽为燕尾槽。
5.根据权利要求1所述的一种螺钉连接防松试验测量装置，其特征在于，安装有环形力传感器(4)的试验螺钉(5)和未安装环形力传感器(4)的试验螺钉(5)间隔设置。
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