CN212458819U - 分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机床设备设计试验领域，提供了一种分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，包括上板、下板、第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母及螺栓。本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，通过设置上板、下板、第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓，将上下板在一端铰接并在另一端与试验机相连，同时将第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓位于上下板铰接端和试验机连接端之间，使螺栓、螺母和相关传感器的安装空间更空旷、安装更加便利，不与试验机连接端干涉。

Description

分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置

技术领域

本实用新型属于机床设备设计试验领域，更具体地说，是涉及一种分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置。

背景技术

大型横梁在机械产品中会经常用到，尤其是在机床中会经常使用。长度较大的横梁一般是分段加工制造并采用螺栓连接，在横梁的螺栓连接结合面(即横梁连接处)一般采用多个高强度螺栓连接，并且进行预紧。横梁连接处最下面的连接螺栓受拉力最大，而上部横梁连接结合面受到的压力最大。上部结合面通过采用增大结合面面积、提高结合面硬度等方法可以很好地减小结合面的变形，但是横梁结合面下部因为用高强度螺栓连接，而螺栓受拉力作用，要提高这一部分的刚度只能靠螺栓自身，因此下部螺栓连接处就是横梁连接处乃至整个横梁刚性的关键所在，所以横梁下部螺栓连接部分的刚度对整个横梁的刚度影响比较大。

对横梁结合部(即横梁连接处)刚度产生影响的因素较多，目前科研人员一般在采用模拟试验来研究横梁结合部的刚度影响因素。理想的模拟试验模型宜采用高强度螺栓将两个钢板连接起来，利用压力传感器测量实时压力，采用应变片测量螺栓的变形量，通过测量不同接触面积、不同表面粗糙度、不同压力等情况下螺栓、接触面的变形量，再通过计算机软件进行仿真，模拟机床在不同受力时的变形情况，以寻找提高横梁刚度的方法。目前的试验室的试验装置主要是采用圆柱棒料，两个圆柱棒料中间钻一圆孔，两圆柱棒料用螺栓连接，上方圆筒上部和下方圆筒下部有拉伸杆，螺栓在两个圆筒的内部、底部的安装很麻烦，如果留有安装孔则影响试验效果，如果不留安装孔螺栓就无法安装。同时应变片和压力传感器安装在螺栓上，它们的导线穿过圆柱棒料也会比较麻烦。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，旨在解决或者至少在一定程度上改善现有试验装置在模拟分段梁螺栓结合面刚度试验时存在螺栓安装不便利的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，提供一种分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，包括：

上板，具有上板第一端以及相对于所述上板第一端的上板第二端，所述上板第一端设有上板承压部；所述上板上设有上通孔；

下板，具有下板第一端以及相对于所述下板第一端的下板第二端，所述下板第一端设有下板承压部，所述下板第二端与所述上板第二端铰接设置，所述下板上设有下通孔；

第一钢板模拟件，安装于所述上板上，设有第一结合面以及与所述上通孔相对应的第一过孔，所述第一结合面位于所述上板的下部；

第二钢板模拟件，安装于所述下板上，设有用于与所述第一结合面抵接的第二结合面以及与所述下通孔相对应的第二过孔，所述第二结合面位于所述下板的上部；

螺母；以及

螺栓，穿过所述上通孔、所述第一过孔、所述第二过孔以及所述下通孔后与所述螺母螺纹连接，以使所述第一结合面和所述第二结合面抵接。

进一步地，所述第一钢板模拟件与所述上板可拆卸连接，所述第二钢板模拟件与所述下板可拆卸连接。

进一步地，所述第一钢板模拟件包括第一圆柱以及与所述第一圆柱相连的第二圆柱，所述第一过孔贯穿所述第一圆柱和所述第二圆柱，所述第二圆柱的外径大于所述第一圆柱的外径，所述上通孔为与所述第一圆柱过盈配合的圆孔结构，所述第一结合面为所述第二圆柱远离所述第一圆柱一侧的端面。

进一步地，所述第二钢板模拟件包括第三圆柱以及与所述第三圆柱相连的第四圆柱，所述第二过孔贯穿所述第三圆柱和所述第四圆柱，所述第四圆柱的外径大于所述第三圆柱的外径，所述下通孔为与所述第三圆柱过盈配合的圆孔结构，所述第二结合面为所述第四圆柱远离所述第三圆柱一侧的端面。

进一步地，所述上板承压部包括上承压块，所述下板承压部包括下承压块。

进一步地，所述上承压块上设有供所述下承压块插入的插口。

进一步地，所述第一钢板模拟件设置于所述上板第一端和所述上板第二端之间的中间部位，所述第二钢板模拟件设置于所述下板第一端和所述下板第二端之间的中间部位。

进一步地，所述下板上固设有铰轴，所述上板上设有与所述铰轴转动配合的铰孔。

本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，与现有技术相比，通过设置上板、下板、第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓，将上下板在一端铰接并在另一端与试验机相连，同时将第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓位于上下板铰接端和试验机连接端之间，使螺栓、螺母和相关传感器的安装空间更空旷、安装更加便利，不与试验机连接端干涉。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置应用时的示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置应用时的示意图之二；

图3为图1中上板与第一钢板模拟件配合时的示意图；

图4为图3中A处的剖视图；

图5为图1中下板与第二钢板模拟件配合时(隐去铰轴)的示意图之一；

图6为图1中下板与第二钢板模拟件配合时(隐去铰轴)的示意图之二；

图7为图5中B处的剖视图。

图中：100、上板；110、上板承压部；120、铰孔；130、上板翻边加强结构；140、第一套筒；200、下板；210、下板承压部；220、铰轴；230、下板翻边加强结构；240、第二套筒；300、第一钢板模拟件；310、第一圆柱；320、第二圆柱；330、第一结合面；400、第二钢板模拟件；410、第三圆柱；420、第四圆柱；430、第二结合面；500、螺母；600、螺栓；700、压力传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1至图7，现对本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的实施例进行说明。所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，用于模拟分段梁螺栓结合面的工况，并以此来研究试验横梁结合部的刚度影响因素。所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置包括上板100、下板200、第一钢板模拟件300、第二钢板模拟件400、螺母500以及螺栓600。

其中，上板100具有上板第一端以及相对于上板第一端的上板第二端，上板第一端设有上板承压部110，上板100上还设有上通孔。下板200具有下板第一端以及相对于下板第一端的下板第二端，下板第一端设有下板承压部210，下板第二端则与上板第二端铰接设置，下板200上还设有下通孔。

第一钢板模拟件300安装设置于上板100上，第一钢板模拟件300设有第一结合面330以及与上通孔相对应的第一过孔，也就是说在在第一钢板模拟件300安装设置到上板100上后，上通孔和第一过孔是对应设置的，螺栓600能够同时穿过上通孔和第一过孔。第一结合面330位于上板100的下部，也就是说第一结合面330凸出于上板100的下板面设置。

第二钢板模拟件400安装设置于下板200上，第二钢板模拟件400设有用于与第一结合面330抵接第二结合面430以及与下通孔相对应的第二过孔，也就是说在在第二钢板模拟件400安装设置到下板200上后，下通孔和第二过孔是对应设置的，螺栓600能够同时穿过下通孔和第二过孔。第二结合面430位于下板200的上部，也就是说第二结合面430凸出于下板200的上板面设置。这样在模拟试验中，上板100和下板200平行设置的时候，上板100的下板面和下板200的上板面没有直接接触，第一结合面330和第二结合面430作为模拟的两个横梁结合面是直接接触的。

螺栓600(的螺杆部)穿过上通孔、第一过孔、第二过孔以及下通孔后与螺母500螺纹连接，螺栓600和螺母500的旋紧就可以将第一结合面330和第二结合面430抵接，这样就能够模拟高强度螺栓螺旋连接下的分段梁螺栓结合面的工况。

在进行刚度模拟试验时，螺栓600和螺母500的旋紧先将第一结合面330和第二结合面430抵接，此时上板100和下板200呈平行设置。当然此时可以在本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置上加装相应的传感器，例如：在螺母600和上板100(或下板200)之间加装压力传感器700；在上板承压部110和下板承压部210之间加装位移传感器(未示出，加装时位移传感器的座体可固定在下板承压部210，加装时位移传感器的滑头可固定在上板承压部110，以此检测上板100和下板200的拉伸时相对位移)；在螺栓500上加载应变片(未示出)。这些相应的传感器的种类和作用同现有技术一致，在此不再赘述。

此后可以用拉伸试验机(当然也可以是是其他试验机)的两动力输出端分别与上板承压部110和下板承压部110相连，例如，拉伸试验机的上动力输出端与下板承压部210螺纹相连，拉伸试验机的下动力输出端与上板承压部110螺纹相连；这样在拉伸试验机拉伸时，下板承压部210带动下板200向上移动，上板承压部110带动上板100向下移动，上板100和下板200由于在一端呈铰接设置，所以上板100和下板200会有转动分离的趋势，具体到螺栓500旋紧的第一结合面330和第二结合面430则可以视第一结合面330、第二结合面430和螺旋500处为模拟横梁结合面的正向拉伸(由于整个装置尺寸不大，可忽略第一结合面330和第二结合面430的非正向拉伸力，而且此模拟工况也更接近真实的横梁结合部下端螺栓连接处的拉伸工况)，以此形成模拟横梁结合面处的正向拉伸工况。

我们可以看到，在使用本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，上板承压部110和上板100的铰接端分别位于上板100的两端，下板承压部210和下板200的铰接端分别位于下板200的两端，螺栓500位于上板承压部110和上板100的铰接端之间，同时也位于下板承压部210和下板200的铰接端之间，这样拉伸试验机的加载部位和螺栓500部位就分离开，空间足够空旷，上板承压部110和下板承压部210与拉伸试验机的连接与螺栓500的安装互不干涉；同时螺栓500的螺栓头和螺母600都位于上板100和下板200的外侧，方便螺栓的安装，而且各传感器也基本外露(位于上板100和下板200的外侧)安装，走线也比较便利。

本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，与现有技术相比，通过设置上板、下板、第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓，将上下板在一端铰接并在另一端与试验机相连，同时将第一钢板模拟件、第二钢板模拟件、螺母以及螺栓位于上下板铰接端和试验机连接端之间，使螺栓、螺母和相关传感器的安装空间更空旷、安装更加便利，不与试验机连接端干涉。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，第一钢板模拟件300与上板100可拆卸连接，第二钢板模拟件200与下板200可拆卸连接。也就是说，一套本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置具有一个上板100和一个下板200，但是一个上板100可对应多个第一钢板模拟件300，一个下板200可对应多个第二钢板模拟件200，不同的第一钢板模拟件300和第二钢板模拟件200中的第一结合面330和第二结合面430中的对应的粗糙度，面积等因素不同，以便于模拟不同因素对模拟的横梁结合部的刚度影响。

请参见图3及图4，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，第一钢板模拟件300包括第一圆柱310以及与第一圆柱310相连的第二圆柱320，第二圆柱320的外径大于第一圆柱310的外径，也就是说第一钢板模拟件300是一个类似阶梯轴的结构。第一过孔贯穿第一圆柱310和第二圆柱320，以便于螺栓500的穿过。上通孔为与第一圆柱310过盈配合的圆孔结构，第一结合面330为第二圆柱320远离第一圆柱310一侧的端面。当然了为了避免影响螺栓500和螺母600的安装，第一圆柱310不应该凸出上板100的上板面。通过第一圆柱310与上通孔的过盈配合连接，实现第一钢板模拟件300与上板100的可拆卸连接。

请参见图5至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，第二钢板模拟件400包括第三圆柱410以及与第三圆柱410相连的第四圆柱420，第四圆柱420的外径大于第三圆柱410的外径，也就是说第二钢板模拟件400是一个类似阶梯轴的结构。第二过孔贯穿第三圆柱410和第四圆柱420，以便于螺栓500的穿过。下通孔为与第三圆柱410过盈配合的圆孔结构，第二结合面430为第四圆柱420远离第三圆柱410一侧的端面。当然了为了避免影响螺栓500和螺母600的安装，第三圆柱410不应该凸出下板200的下板面。通过第三圆柱410与下通孔的过盈配合连接，实现第二钢板模拟件400与下板200的可拆卸连接。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，上板承压部110包括上承压块，下板承压部包括下承压块。上承压块与上板100相连，下承压块与下板200相连。上承压块可以通过焊接或螺纹连接与拉伸试验机的下动力输出端连接，下承压块可以通过焊接或螺纹连接与拉伸试验机的上动力输出端连接。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，上承压块上设有供下承压块插入的插口。上板100和下板200在长度方向上基本相等，但是下板200比上板100更窄，而且下承压块比上承压块上的外缘更窄，在上板100和下板200平行设置时，下承压块插入至上承压块的插口中，这样使本实用新型实施例提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置结构更加紧凑。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，第一钢板模拟件300设置于上板第一端和上板第二端之间的中间部位，第二钢板模拟件400设置于下板第一端和下板第二端之间的中间部位，也就是说螺栓500是位于上板承压部110和上板铰接端之间的中间部位，同时也位于下板承压部210和下板铰接端之间的中间部位。这样，实际上，拉伸试验机在进行加载时，上板承压部110(或下板承压部210)与螺栓500和上板铰接端(或下板铰接端)就形成了杠杆机构，螺栓500需要匹配拉伸试验机2倍的作用力才能使上板100和下板200不被拉开，所以本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置实际上在无形之中加大了拉伸试验机的输出功率，因此本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置适合用在拉伸试验机的额定输出较小而实验需要的压力较大的场合。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，下板200上固设有铰轴220，上板100上设有与铰轴220转动配合的铰孔120，以此实现上板100和下板200的铰接。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，上板第二端设有两个沿上板100宽度方向间隔设置的第一套筒140，铰孔120就是第一套筒140的内孔，下板第二端设有第二套筒240，铰轴220穿设于第二套筒240内并与第二套筒240固连。第一套筒140位于上板100下板面的下部，第二套筒240位于下板200上板面的上部，并且第二套筒240位于两个第一套筒140之间，这样可以上板100和下板200在平行设置的同时，上板100和下板200之间还具有间隙，以预留出第一结合面330和第二结合面430接触的空间。

请参见图1至图7，作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，上板100宽度方向的两侧设有朝上设置的上板翻边加强结构130，下板200宽度方向的两侧设有朝下设置的下板翻边加强结构230。上板翻边加强结构130能够加强上板100的刚度和强度，下板翻边加强结构230能够加强下板200的刚度和强度。

作为本实用新型提供的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置的一种具体实施方式，上板100为铸造一体成型或机加工而成，下板200为铸造一体成型或机加工而成。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，包括：

上板，具有上板第一端以及相对于所述上板第一端的上板第二端，所述上板第一端设有上板承压部；所述上板上设有上通孔；

下板，具有下板第一端以及相对于所述下板第一端的下板第二端，所述下板第一端设有下板承压部，所述下板第二端与所述上板第二端铰接设置，所述下板上设有下通孔；

第一钢板模拟件，安装于所述上板上，设有第一结合面以及与所述上通孔相对应的第一过孔，所述第一结合面位于所述上板的下部；

第二钢板模拟件，安装于所述下板上，设有用于与所述第一结合面抵接的第二结合面以及与所述下通孔相对应的第二过孔，所述第二结合面位于所述下板的上部；

螺母；以及

螺栓，穿过所述上通孔、所述第一过孔、所述第二过孔以及所述下通孔后与所述螺母螺纹连接，以使所述第一结合面和所述第二结合面抵接。

2.如权利要求1所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述第一钢板模拟件与所述上板可拆卸连接，所述第二钢板模拟件与所述下板可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述第一钢板模拟件包括第一圆柱以及与所述第一圆柱相连的第二圆柱，所述第一过孔贯穿所述第一圆柱和所述第二圆柱，所述第二圆柱的外径大于所述第一圆柱的外径，所述上通孔为与所述第一圆柱过盈配合的圆孔结构，所述第一结合面为所述第二圆柱远离所述第一圆柱一侧的端面。

4.如权利要求2所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述第二钢板模拟件包括第三圆柱以及与所述第三圆柱相连的第四圆柱，所述第二过孔贯穿所述第三圆柱和所述第四圆柱，所述第四圆柱的外径大于所述第三圆柱的外径，所述下通孔为与所述第三圆柱过盈配合的圆孔结构，所述第二结合面为所述第四圆柱远离所述第三圆柱一侧的端面。

5.如权利要求1所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述上板承压部包括上承压块，所述下板承压部包括下承压块。

6.如权利要求5所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述上承压块上设有供所述下承压块插入的插口。

7.如权利要求1-6任一项所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述第一钢板模拟件设置于所述上板第一端和所述上板第二端之间的中间部位，所述第二钢板模拟件设置于所述下板第一端和所述下板第二端之间的中间部位。

8.如权利要求1-6任一项所述的分段梁螺栓结合面刚度试验模拟装置，其特征在于，所述下板上固设有铰轴，所述上板上设有与所述铰轴转动配合的铰孔。

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