CN211425896U - 一种螺栓拧紧实验加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺栓拧紧实验加载装置，包括电动机、被测行星减速器、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器和模拟拧紧加载端。被测行星减速器的输入端与电动机的输出端相连；被测行星减速器的输出端与第一联轴器的一端相连；第一联轴器的另一端与扭矩传感器的输入端相连；扭矩传感器的输出端与第二联轴器的一端相连；模拟拧紧加载端包括壳体以及设置于壳体内部的转动与平动的转换机构和非线性弹簧，转动部分转动连接于壳体上，第二联轴器的另一端与转动部分的一端相连，非线性弹簧设置于平动部分与壳体之间。相比现有技术，本实用新型能解决螺栓拧紧装置的扭矩性能、疲劳、可靠性等实验中需要反复加载、重复试验且扭矩为非线性变化的难题。

Description

一种螺栓拧紧实验加载装置

技术领域

本实用新型涉及螺栓拧紧装置载荷试验技术领域，特别是涉及一种螺栓拧紧实验加载装置。

背景技术

螺栓拧紧装置指机械设备装配中需要拧紧螺栓用的电动、气动等辅助拧紧螺栓的设备，常用的有电机-减速器-扭矩传感器等，称为拧紧轴等。螺栓拧紧装置载荷试验是模拟螺栓拧紧过程中载荷实现过程的实验，用以对螺栓拧紧装置的性能进行测试。

在螺栓拧紧的过程中，其负载是从零迅速上升到一个额定值，呈现高度的非线性。目前的螺栓拧紧装置载荷试验，负载端的加载装置采用磁粉制动器或者伺服电机等实际负载扭矩。该种装置是由电机-行星减速器-扭矩传感器等组成的一套“拧紧机”，其性能测试时负载端，即输出端由磁粉制动器或者另外一台被测装备组成背靠背式的加载方式。在施加负载时由于磁粉制动器的特点及电机的工作性能曲线特点，扭矩变化规律与实际不符，存在较大误差，不能模拟螺栓拧紧过程中的非线性负载特性，及实现模拟螺栓拧紧过程中的从扭矩为0非线性变化到堵转扭矩(螺栓拧紧后不再转动状态)。

因此，如何提供一种能够模拟螺栓拧紧过程中载荷非线性变化规律的螺栓拧紧实验加载装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种螺栓拧紧实验加载装置，用以解决螺栓拧紧装置的扭矩性能、疲劳、可靠性等实验中需要反复加载、重复试验且扭矩为非线性变化的难题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型公开了一种螺栓拧紧实验加载装置，包括：

电动机；

被测行星减速器，所述被测行星减速器的输入端与所述电动机的输出端相连；

第一联轴器，所述被测行星减速器的输出端与所述第一联轴器的一端相连；

扭矩传感器，所述第一联轴器的另一端与所述扭矩传感器的输入端相连；

第二联轴器，所述扭矩传感器的输出端与所述第二联轴器的一端相连；

模拟拧紧加载端，所述模拟拧紧加载端包括壳体以及设置于所述壳体内部的转动与平动的转换机构和非线性弹簧，所述转换机构具有转动部分和平动部分，所述转动部分转动连接于所述壳体上，所述第二联轴器的另一端与所述转动部分的一端相连，所述非线性弹簧设置于所述平动部分与所述壳体之间，所述平动部分运动时挤压所述非线性弹簧。

优选地，还包括基座、导轨、滑件和固定支架，所述模拟拧紧加载端和所述固定支架固定于所述基座上，多条所述导轨相互平行地固定于所述固定支架上，所述滑件滑动设置于所述导轨上，所述电动机、所述行星减速器和所述扭矩传感器各通过至少一个所述滑件滑动设置于所述导轨上。

优选地，所述模拟拧紧加载端的内部还设置有弹簧筒、滚珠保持架、滚珠和橡胶弹簧，所述弹簧筒为两个且开口正对设置，一个所述弹簧筒固定于所述壳体内侧顶部，另一个所述弹簧筒固定于所述壳体内侧底部，每个所述弹簧筒的筒底均固定有一个所述橡胶弹簧，所述橡胶弹簧外套设所述非线性弹簧，所述非线性弹簧的自然长度大于所述橡胶弹簧，两个所述滚珠保持架分别固定于所述平动部分的上下两端，所述滚珠设置于所述滚珠保持架上，上、下两个所述滚珠保持架分别滑动设置于上、下两个所述弹簧筒内。

优选地，所述转动部分为包括中心轴和齿轮，所述中心轴转动连接于所述壳体上，所述中心轴与所述第二联轴器的另一端相连，所述齿轮与所述中心轴键连接，所述平动部分为齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.能够模拟螺栓拧紧的过程，并能动态检测从初始到工作末端的扭矩-时间曲线；

2.原理简单、布局合理且安全性高，能够满足使用需求；

3.电动机提供动力，与其相配合的被测行星减速器将电动机的扭矩放大，转速降低，齿轮、齿条实现从转动到直线运动的转换，并推动非线性弹簧压缩以达到最终所需要的300Nm的螺栓拧紧加载力矩；

4.通过固定支架、导轨和滑件形成滑动结构，便于被测行星减速器的更换。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实施例螺栓拧紧实验加载装置的结构示意图；

图2为非线性弹簧力矩变化曲线图；

图3为齿轮与齿条连接关系示意图；

图4为模拟拧紧加载端的内部结构示意图；

附图标记说明：1电动机；2被测行星减速器；3第一联轴器；4扭矩传感器；5第二联轴器；6模拟拧紧加载端；7基座；8导轨；9滑件；10固定支架；11中心轴；12齿轮；13弹簧筒；14非线性弹簧；15滚珠保持架；16齿条；17滚珠；18橡胶弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种螺栓拧紧实验加载装置，用以解决螺栓拧紧装置的扭矩性能、疲劳、可靠性等实验中需要反复加载、重复试验且扭矩为非线性变化的难题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-4所示，本实施例提供一种螺栓拧紧实验加载装置，包括电动机1、被测行星减速器2、第一联轴器3、扭矩传感器4、第二联轴器5和模拟拧紧加载端6。

其中，被测行星减速器2的输入端与电动机1的输出端相连，被测行星减速器2的输出端与第一联轴器3的一端相连。扭矩传感器4，第一联轴器3的另一端与扭矩传感器4的输入端相连。第二联轴器5，扭矩传感器4的输出端与第二联轴器5的一端相连。模拟拧紧加载端6，模拟拧紧加载端6包括壳体以及设置于壳体内部的转动与平动的转换机构和非线性弹簧14(钢制)。转换机构具有转动部分和平动部分，转动部分转动连接于壳体上。第二联轴器5的另一端与转动部分的一端相连，非线性弹簧14设置于平动部分与壳体之间，平动部分运动时挤压非线性弹簧14。

本实施例的螺栓拧紧实验加载装置在使用时，由电动机1提供动力，与其相配合的被测行星减速器2将电动机1的扭矩放大，转速降低，以达到最终所需要的300Nm的加载力矩。被测行星减速器2将放大的扭矩通过第一联轴器3传递给被测扭矩传感器4，再通过第二联轴器5传递给模拟拧紧加载端6，根据被测行星减速器2的测量值反馈到控制电路，以实现必要的负载卸载，最后根据分析得出扭矩曲线。由于模拟拧紧加载端6通过转动与平动的转换机构将转动部分的转动转化为平动部分的平动，再通过非线性弹簧14在平动部分运动时施加非线性变化的阻力，从而模拟螺栓拧紧过程中载荷的非线性变化规律。

实验台中，当一台被测行星减速器2的样机经过一定次数(如10000次)的循环加载试验后，需要拆卸下来，更换新的样机。为了便于更换，本实施例还包括基座7、导轨8、滑件9和固定支架10。模拟拧紧加载端6和固定支架10固定于基座7上，多条导轨8相互平行地固定于固定支架10上，滑件9滑动设置于导轨8上，电动机1、行星减速器和扭矩传感器4各通过至少一个滑件9滑动设置于导轨8上。

在更换被测行星减速器2时，放松第一联轴器3后，推动滑件9即可将电机、被测行星减速器2与第一联轴器3分开，更换被测行星减速器2后，即可重新滑动各滑件9到合适位置，重新将电机、被测行星减速器2与第一联轴器3依次连接，开始新的样机实验。

具体的，本实施例中模拟拧紧加载端6的内部还设置有弹簧筒13、滚珠保持架15、滚珠17和橡胶弹簧18。弹簧筒13为两个且开口正对设置，一个弹簧筒13固定于壳体内侧顶部，另一个弹簧筒13固定于壳体内侧底部。每个弹簧筒13的筒底均固定有一个橡胶弹簧18，橡胶弹簧18外套设非线性弹簧14，非线性弹簧14的自然长度大于橡胶弹簧18。两个滚珠保持架15分别固定于平动部分的上下两端，滚珠17设置于滚珠保持架15上，上、下两个滚珠保持架15分别滑动设置于上、下两个弹簧筒13内。

滚珠保持架15在弹簧筒13内运动时，滚珠17与弹簧筒13的内壁滚动接触，从而对平动部分的上下动作进行导向。当非线性弹簧14压缩至一定程度时，橡胶弹簧18对平动部分起到限位的作用，从而对非线性弹簧14进行保护。

在机械结构中，转动与平动的转换机构有多种，例如凸轮机构等。本实施例中，转动部分为包括中心轴11和齿轮12，中心轴11转动连接于壳体上，中心轴11与第二联轴器5的另一端相连，齿轮12与中心轴11键连接，平动部分为齿条16，齿轮12与齿条16啮合。该结构其成本低、可靠性高，本领域技术人员也可根据需要选择其它形式的结构。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种螺栓拧紧实验加载装置，其特征在于，包括：

电动机；

被测行星减速器，所述被测行星减速器的输入端与所述电动机的输出端相连；

第一联轴器，所述被测行星减速器的输出端与所述第一联轴器的一端相连；

扭矩传感器，所述第一联轴器的另一端与所述扭矩传感器的输入端相连；

第二联轴器，所述扭矩传感器的输出端与所述第二联轴器的一端相连；

模拟拧紧加载端，所述模拟拧紧加载端包括壳体以及设置于所述壳体内部的转动与平动的转换机构和非线性弹簧，所述转换机构具有转动部分和平动部分，所述转动部分转动连接于所述壳体上，所述第二联轴器的另一端与所述转动部分的一端相连，所述非线性弹簧设置于所述平动部分与所述壳体之间，所述平动部分运动时挤压所述非线性弹簧。

2.根据权利要求1所述的螺栓拧紧实验加载装置，其特征在于，还包括基座、导轨、滑件和固定支架，所述模拟拧紧加载端和所述固定支架固定于所述基座上，多条所述导轨相互平行地固定于所述固定支架上，所述滑件滑动设置于所述导轨上，所述电动机、所述行星减速器和所述扭矩传感器各通过至少一个所述滑件滑动设置于所述导轨上。

3.根据权利要求1所述的螺栓拧紧实验加载装置，其特征在于，所述模拟拧紧加载端的内部还设置有弹簧筒、滚珠保持架、滚珠和橡胶弹簧，所述弹簧筒为两个且开口正对设置，一个所述弹簧筒固定于所述壳体内侧顶部，另一个所述弹簧筒固定于所述壳体内侧底部，每个所述弹簧筒的筒底均固定有一个所述橡胶弹簧，所述橡胶弹簧外套设所述非线性弹簧，所述非线性弹簧的自然长度大于所述橡胶弹簧，两个所述滚珠保持架分别固定于所述平动部分的上下两端，所述滚珠设置于所述滚珠保持架上，上、下两个所述滚珠保持架分别滑动设置于上、下两个所述弹簧筒内。

4.根据权利要求3所述的螺栓拧紧实验加载装置，其特征在于，所述转动部分为包括中心轴和齿轮，所述中心轴转动连接于所述壳体上，所述中心轴与所述第二联轴器的另一端相连，所述齿轮与所述中心轴键连接，所述平动部分为齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。

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