CN213874873U - 一种螺纹连接结构防松性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种螺纹连接结构防松性能的试验装置，包括：支撑板、连接板、驱动机构、第一压力传感器和第一温度传感器；连接板放置于支撑板上，并通过待测试的螺纹连接结构固定连接，第一压力传感器设置于螺纹连接结构与支撑板之间或螺纹连接结构与连接板之间，第一温度传感器设置于第一压力传感器附近，驱动机构与连接板的一端连接，通过对螺纹连接施加横向振动，检测螺纹连接预紧力的变化，评价螺纹连接结构防松性能，在整个试验过程中，可监控待测螺纹连接结构螺纹处的温度变化过程，以及预紧力传感器处的温度变化过程，从而可以帮助对试验过程中由于界面摩擦导致的升温现象进行监控，并对由于温度变化导致的预紧力传感器示数变化进行修整。

Description

一种螺纹连接结构防松性能的试验装置

技术领域

本实用新型属于试验设备技术领域，尤其涉及一种螺纹连接结构防松性能的试验装置。

背景技术

螺纹连接结构由于成本低，拆装方便，产生的连接力大等优点，广泛应用于机械、交通、建筑等领域当中。但是在实际使用过程中，由于各种振动冲击等复杂工况的存在，螺纹连接结构容易发生松动失效，而螺纹连接松动会影响连接结构的稳定，因此需要对螺纹连接结构的防松性能进行检测。本实用新型提出了一种螺纹连接结构防松性能试验装置，并且充分考虑到了温度对检测的影响，因此可对螺纹连接结构防松性能进行更准确地测试。

实用新型内容

为解决现有技术中上述技术问题，本实用新型提供一种螺纹连接结构防松性能的试验装置。

本实用新型提供的一种螺纹连接结构防松性能的试验装置，包括：支撑板、连接板、驱动机构、第一压力传感器和第一温度传感器；

其中，所述连接板放置于所述支撑板上，并通过待测试的螺纹连接结构固定连接；

所述第一压力传感器设置于所述螺纹连接结构与所述支撑板之间，或者，所述第一压力传感器设置于所述螺纹连接结构与所述连接板之间，用于监测所述螺纹连接结构的预紧力；

所述第一温度传感器设置于所述第一压力传感器附近，用于监测所述第一压力传感器的温度变化；

所述驱动机构与所述连接板的一端连接，所述驱动机构用于向连接板周期性施加测试方向上的驱动力，其中，测试方向为垂直于所述螺纹连接结构的螺旋线的延伸方向。

进一步地，所述螺纹连接结构包括内螺纹件和外螺纹件；

其中，所述外螺纹件包括设置有受力结构的头部，以及，设置有外螺纹的螺纹部；

所述支撑板和连接板上均设置有供所述外螺纹件穿设的安装孔，其中，所述外螺纹件穿设所述支撑板和连接板时，所述第一压力传感器设置于所述支撑板与外螺纹件的头部之间，或者，所述第一压力传感器设置于所述支撑板与内螺纹件之间。

进一步地，所述支撑板在远离连接板的一侧设置有一凹槽，所述第一压力传感器和第一温度传感器均设置于所述凹槽中，且所述安装孔连通所述凹槽。

进一步地，所述螺纹连接结构还包括至少一个垫片，所述垫片设置于所述内螺纹件与连接板之间、内螺纹件与支撑板之间、外螺纹件的头部与连接板之间或外螺纹件的头部与支撑板之间中的至少一个。

进一步地，所述连接板与驱动机构之间还设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器还与所述驱动机构通信连接。

进一步地，所述试验装置还包括位移传感器，所述位移传感器与驱动机构通信连接，其中，所述位移传感器用于监测所述连接板的驱动位移。

进一步地，所述试验装置还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于监测螺纹连接在振动过程中产生的温度变化，或目标区域的温度变化。

进一步地，所述试验装置还包括滑动机构，所述滑动机构设置于所述支撑板与连接板之间。

进一步地，所述滑动机构包括设置于所述支撑板和连接板中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的导槽；

或者，所述滑动机构包括设置于所述支撑板和连接板中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的滚轮；

或者，所述滑动机构包括设置于所述支撑板和连接板中的一个上的导槽，以及设置于另一个上对应的滚轮。

进一步地，所述试验装置还包括控制器，所述控制器与所述第一温度传感器、第一压力传感器和驱动机构通信连接。

本实用新型提供的一种螺纹连接结构防松性能的试验装置，通过对螺纹连接施加横向振动，检测螺纹连接预紧力的变化，评价螺纹连接结构防松性能，在整个试验过程中，该装置可监控待测螺纹连接结构螺纹处的温度变化过程，以及预紧力传感器处的温度变化过程，从而可以帮助对试验过程中由于界面摩擦导致的升温现象进行监控，并对由于温度变化导致的预紧力传感器示数变化进行修整。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种螺纹连接结构防松性能的试验装置的结构示意图。

附图标记说明

1-支撑板，101-凹槽，2-连接板，3-驱动机构，4-第一压力传感器，5-第一温度传感器，6-第二压力传感器，7-位移传感器，8-第二温度传感器，9-螺纹连接结构，901-外螺纹件，902-内螺纹件，9011-头部。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

参见图1，本实用新型的一优选实施例提供了一种螺纹连接结构防松性能的试验装置，包括：支撑板1、连接板2、驱动机构3、第一压力传感器4和第一温度传感器5；其中，连接板2放置于支撑板1上，并通过待测试的螺纹连接结构9固定连接；第一压力传感器4设置于螺纹连接结构9与支撑板1或连接板2之间，用于监测螺纹连接结构9的预紧力；第一温度传感器5设置于第一压力传感器4附近，用于监测第一压力传感器4的温度变化；驱动机构3与连接板2的一端连接，驱动机构3用于向连接板2周期性施加测试方向上的驱动力，其中，测试方向垂直于螺纹连接结构9的螺旋线的延伸方向。

这里需要说明的是，上述的螺旋线的延伸方向即为螺纹轴线方向，如图1中的i所示。

在本实用新型的实施例中，连接板2放置于支撑板1上，并通过待测试的螺纹连接结构9固定连接，使得在进行振动试验的测试时，支撑板1和连接板2用于模拟被压件，为螺纹连接结构9提供连接基础，便于螺纹连接结构9的安装，其中支撑板1固定连接在一工作台上。螺纹连接结构9在安装过程中会对支撑板1和连接板2模拟的被压件产生挤压力，第一压力传感器4由于设置于螺纹连接结构9与支撑板1或连接板2之间，因此螺纹连接结构9在对被压件进行挤压时，也会对第一压力传感器4进行挤压，使得第一压力传感器4通过监测受到的挤压力，即可监测螺纹连接结构9在安装过程中或安装完成后的预紧力。第一温度传感器5设置于第一压力传感器4附近，可以用于检测第一压力传感器4的温度变化，也就是说，第一温度传感器5与第一压力传感器4相邻设置，所述第一温度传感器5与第一压力传感器4之间的距离至少能够使第一温度传感器5检测第一压力传感器4的温度变化。驱动机构3与连接板2的一端连接，用于向连接板2周期性施加测试方向上的驱动力，进而模拟通过螺纹连接结构9固定连接的被压件在长时间使用时的受力情况，其中，优选地，可以直接对周期性的驱动力进行闭环控制，防止测试时驱动力的幅值、频率和波形因时间因素而产生改变导致没有对比性的情况发生。

需要说明的是，该试验装置还可以包括有控制器，该控制器与第一温度传感器5、第一压力传感器4和驱动机构3通信连接，可将第一温度传感器5监测到的温度变化上传至该控制器，获得第一压力传感器4的温度变化情况，使得控制器可以对第一压力传感器4的示数进行调整(或温度补偿修正)，同时第一压力传感器4监测到的预紧力可上传至控制器，进而控制器可根据接收到的预紧力，可绘制表示预紧力随测试时间累积而变化的过程，或者预紧力随振动周期个数累积而变化的过程的预紧力变化曲线，同时可发送携带有控制驱动机构进行驱动时的预设驱动频率和预设振动周期的信息，以及预设驱动力或预设驱动位移的信息的驱动信号至驱动机构3，使得驱动机构3根据该驱动信号进行周期性驱动。

需要说明的是，所述驱动机构3在产生驱动力的时候也会产生驱动位移，即连接板2在驱动机构3的驱动力作用下产生的往复位移，所述驱动机构3也可以根据驱动位移进行周期性的驱动，模拟通过螺纹连接结构9固定连接的被压件在长时间使用时的受力情况；优选地，可以对周期性的驱动位移进行闭环控制，防止测试时驱动位移的幅值、频率和波形因时间因素而产生改变导致没有对比性的情况发生。在实际操作中，对驱动力闭环控制或对驱动位移闭环控制应当二者取其一。

这里需要说明的是，在所述驱动力或驱动位移的作用下，所述螺纹连接结构9的预紧力可以发生变化，通常会减小，预紧力的持续减小会导致松动失效。

这里需要说明的是，第一温度传感器5可以用于监测第一压力传感器4的温度变化，进一步的，第一温度传感器5测得的温度数据可以用于对第一压力传感器4的示数进行温度补偿修正。

本实用新型的实施例通过第一压力传感器4和驱动机构3，能获取螺纹连接结构9的预紧力和施加在连接板2上的驱动力或驱动位移，通过对初始预紧力进行预先设定，并对驱动力或驱动位移进行预先设定并闭环控制，使得控制器可以获得在某设定条件下的预紧力变化曲线，并根据预紧力的变化曲线判断在此设定条件下螺纹连接结构9是否发生松动。

可选地，基于本实用新型所述的防松性能试验装置对螺纹连接结构9的防松性能进行定量测量和评价时，可以采用两种测试方式：

方式一：对驱动力进行闭环控制，此时可将初始预紧力和驱动力两个变量中的一个变量保持不变，并得到螺纹连接结构9处于临界状态时另一个变量的值，进而得到对比结果。

方式二：对驱动位移进行闭环控制，此时可将初始预紧力和驱动位移两个变量中的一个变量保持不变，并得到螺纹连接结构9处于临界状态时另一个变量的值，进而得到对比结果。

这里需要说明的是，本实用新型所述的临界状态为表征螺纹连接结构9发生松动和未发生松动之间的状态。

还需要说明的是，上述的控制器可为单一控制模块，也可由多个控制模块组成，当由多个控制模块组成时，每个模块可设置在不同的结构中，例如，将发送驱动信号的控制模块设置于驱动机构3中。所述控制模块可以为实体结构，也可以为在具有运算能力的处理器中的软件程序。

在本实用新型的实施例中驱动力或驱动位移的波形优选正弦波或三角形波，可选的，采用其他的周期性波形作为驱动力或驱动位移的波形用于实现闭环控制也属于本实用新型的保护范围。测试方向优选垂直于螺纹连接结构9的螺旋线的延伸方向的方向，进而模拟螺纹连接结构9受到的径向力，可选地，根据螺纹连接结构9的使用场景不同，测试方向可进行相应更改，例如被压件主要受沿螺纹连接结构9的螺旋线的延伸方向的振动力时，选用螺纹连接结构9的螺旋线的延伸方向作为测试方向。

参见图1，具体地，如上所述的试验装置，螺纹连接结构9包括：内螺纹件902和外螺纹件901；其中，外螺纹件901包括：设置有受力结构的头部9011和设置有外螺纹的螺纹部；支撑板1和连接板2上均设置有供外螺纹件穿设的安装孔，外螺纹件901穿设支撑板1和连接板2时，第一压力传感器4设置于支撑板1与外螺纹件901的头部9011或内螺纹件902之间。

这里需要说明的是，外螺纹件901穿设支撑板1和连接板2时，有两种穿设方向，当其头部9011处于支撑板1的外侧时，第一压力传感器4设置于支撑板1与外螺纹件901的头部9011之间，即图1所示的方式；当其头部9011处于连接板2的外侧时，第一压力传感器4设置于支撑板1与内螺纹件902之间。在本实用新型的实施例中，螺纹连接结构9包括：相互匹配的内螺纹件902和外螺纹件901，在支撑板1和连接板2上设置有安装孔，便于外螺纹件901的穿设减少安装难度，同时安装孔的孔径大于外螺纹件901，便于在同一套支撑板1和连接板2上对多种种类或规格的螺纹连接结构9进行测试，有利于减少成本，并提高试验装置的通用性。由上述可知连接板2会接受驱动机构3施加的驱动力，存在连接板2在驱动力的作用下产生位移的情况，因此将第一压力传感器4设置在支撑板1与外螺纹件901的头部9011或内螺纹件902之间，有利于避免第一压力传感器4因产生位移导致检测的预紧力出现不必要的误差的情况，进而保证整个试验装置的精度。

可选地，螺纹连接结构9还包括至少一个垫片，垫片设置于内螺纹件902与连接板2之间、内螺纹件902与支撑板1之间、外螺纹件901的头部9011与连接板2之间或外螺纹件901的头部9011与支撑板1之间中的至少一个，用于模拟真实的螺纹连接环境，同时减小螺纹连接结构9对支撑板1或连接板2的摩擦，保证支撑板1和连接板2的使用寿命，同理，在第一压力传感器4与外螺纹件901的头部9011或内螺纹件902之间也可设置一个垫片。

参见图1，可选地，如上所述的试验装置，支撑板1在远离连接板2的一侧设置有一凹槽101，第一压力传感器4和第一温度传感器5均设置于凹槽101中，且安装孔连通凹槽101。

在本实用新型的实施例中，支撑板1在远离连接板2的一侧设置有一凹槽101，第一压力传感器4和第一温度传感器5均设置于凹槽101中，且安装孔连通凹槽101；凹槽101的设置一方面有利于保证第一压力传感器4和第一温度传感器5的定位和安装的准确性，同时有利于避免第一压力传感器4和第一温度传感器5在螺纹连接结构9传递的摩擦力和/或驱动力的作用下产生位移，进而保证整个试验装置的精度。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一温度传感器5可以设置于第一压力传感器4的内侧，即图1所示的方式；另外，第一温度传感器5也可以设置于第一压力传感器4的外侧，或其它位置；第一温度传感器5的设置方案只要能够使之监测到第一压力传感器4的温度变化，即为合理的设置方案。

参见图1，可选地，如上所述的试验装置，连接板2与驱动机构3之间还设置有第二压力传感器6，第二压力传感器6还与驱动机构3通信连接。

在本实用新型的实施例中，试验装置还包括设置于连接板2与驱动机构3之间的第二压力传感器6，第二压力传感器6与驱动机构3通信连接，使得驱动机构3在根据预设的驱动力进行驱动时，第二压力传感器6能检测驱动机构3输出的实际驱动力，并反馈至驱动机构3，使得驱动机构3能根据反馈的实际驱动力进行调节，形成闭环控制，进而保证驱动机构3实际输出的驱动力与预设的驱动力的误差较小，进而有利于保证测试的准确性。

参见图1，可选地，如上所述的试验装置，还包括：位移传感器7，位移传感器7与驱动机构3通信连接，其中位移传感器7用于监测连接板2的驱动位移。

在本实用新型的实施例中，试验装置还包括设置于连接板2上的位移传感器7，位移传感器7与驱动机构3通信连接，使得驱动机构3在根据预设的驱动位移进行驱动时，位移传感器7能检测驱动机构3输出的实际驱动位移，并反馈至驱动机构3，使得驱动机构3能根据反馈的实际驱动位移进行调节，形成闭环控制，进而保证驱动机构3实际输出的驱动位移与预设的驱动位移的误差较小，进而有利于保证测试的准确性。

可选地，上述的第二压力传感器6和位移传感器7还可通过上述的控制器与驱动机构3通信连接，即第二压力传感器6和位移传感器7检测到的数据先上传至控制器后，控制器通过改变驱动信号中所携带的信息或直接转发等形式反馈至驱动机构3，使驱动机构3根据反馈的信息进行闭环调节。

参见图1，可选地，如上所述的试验装置，还包括：第二温度传感器8，第二温度传感器8用于监测螺纹连接在振动过程中由于摩擦等原因导致的温度变化，或目标区域的温度变化。所述第二温度传感器8可以设置于连接板2内部且靠近螺纹副的位置，如图1所示。

可选地，所述第二温度传感器8也可以设置为一个独立的测量模块，通过非接触的测量原理，如红外温度传感器等，实现对螺纹连接目标区域的温度监测。

优选地，如上所述的试验装置，还包括：滑动机构，滑动机构设置于支撑板1与连接板2之间。支撑板1和连接板2之间设置的滑动机构，能够减小支撑板1和连接板2之间的摩擦力，有利于驱动力完全用于驱动连接板2，进而有利于得到的准确的测试结果。

所述滑动机构包括：设置于支撑板1和连接板2中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的导槽；或者，设置于支撑板1和连接板2中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的滚轮；或者，设置于支撑板1和连接板2中的一个上的导槽，以及设置于另一个上对应的滚轮。

在本实用新型的实施例中，还给出了滑动机构的具体组成，可选的，上述滑动机构的形式仅为申请人所提供的优选方式，在此基础上，本领域的技术人员进行适应性修改后得到的滑动机构的形式也属于本实用新型的保护范围，例如，支撑板1和连接板2上相对应的各设置有导槽，在导槽内设置有滚珠。

还需要说明的是，本申请对上述实施例中各技术特征的组合方式不进行限定，具体的，本申请中所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置为了实现附加的技术特征，还可以包括控制器、至少一个垫片、凹槽101、第二压力传感器6、位移传感器7、第二温度传感器8以及滑动机构中的至少一个。例如，螺纹连接结构防松性能的试验装置可以同时包括控制器、至少一个垫片、凹槽101、第二压力传感器6、位移传感器7、第二温度传感器8以及滑动机构；又例如螺纹连接结构防松性能的试验装置可以同时包括控制器和凹槽101；再例如螺纹连接结构防松性能的试验装置可以同时包括第二压力传感器6、位移传感器7和第二温度传感器8，本申请此处不进行一一列举，上述技术特征可以采用任意的组合方式，本申请对此不进行限定。

此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，包括：支撑板(1)、连接板(2)、驱动机构(3)、第一压力传感器(4)和第一温度传感器(5)；

其中，所述连接板(2)放置于所述支撑板(1)上，并通过待测试的螺纹连接结构(9)固定连接；

所述第一压力传感器(4)设置于所述螺纹连接结构(9)与所述支撑板(1)之间，或者，所述第一压力传感器(4)设置于所述螺纹连接结构(9)与所述连接板(2)之间，用于监测所述螺纹连接结构(9)的预紧力；

所述第一温度传感器(5)设置于所述第一压力传感器(4)附近，用于监测所述第一压力传感器(4)的温度变化；

所述驱动机构(3)与所述连接板(2)的一端连接，所述驱动机构(3)用于向连接板(2)周期性施加测试方向上的驱动力，其中，测试方向为垂直于所述螺纹连接结构(9)的螺旋线的延伸方向。

2.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述螺纹连接结构(9)包括内螺纹件(902)和外螺纹件(901)；

其中，所述外螺纹件(901)包括设置有受力结构的头部(9011)，以及，设置有外螺纹的螺纹部；

所述支撑板(1)和连接板(2)上均设置有供所述外螺纹件(901)穿设的安装孔，其中，所述外螺纹件(901)穿设所述支撑板(1)和连接板(2)时，所述第一压力传感器(4)设置于所述支撑板(1)与外螺纹件(901)的头部(9011)之间，或者，所述第一压力传感器(4)设置于所述支撑板(1)与内螺纹件(902)之间。

3.根据权利要求2所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述支撑板(1)在远离连接板(2)的一侧设置有一凹槽(101)，所述第一压力传感器(4)和第一温度传感器(5)均设置于所述凹槽(101)中，且所述安装孔连通所述凹槽(101)。

4.根据权利要求2所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述螺纹连接结构(9)还包括至少一个垫片，所述垫片设置于所述内螺纹件(902)与连接板(2)之间、内螺纹件(902)与支撑板(1)之间、外螺纹件(901)的头部(9011)与连接板(2)之间或外螺纹件(901)的头部(9011)与支撑板(1)之间中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述连接板(2)与驱动机构(3)之间还设置有第二压力传感器(6)，所述第二压力传感器(6)还与所述驱动机构(3)通信连接。

6.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括位移传感器(7)，所述位移传感器(7)与驱动机构(3)通信连接，其中，所述位移传感器(7)用于监测所述连接板(2)的驱动位移。

7.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括第二温度传感器(8)，所述第二温度传感器(8)用于监测螺纹连接在振动过程中产生的温度变化，或目标区域的温度变化。

8.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括滑动机构，所述滑动机构设置于所述支撑板(1)与连接板(2)之间。

9.根据权利要求8所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述滑动机构包括设置于所述支撑板(1)和连接板(2)中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的导槽；

或者，所述滑动机构包括设置于所述支撑板(1)和连接板(2)中的一个上的导轨，以及设置于另一个上对应的滚轮；

或者，所述滑动机构包括设置于所述支撑板(1)和连接板(2)中的一个上的导槽，以及设置于另一个上对应的滚轮。

10.根据权利要求1所述的螺纹连接结构防松性能的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括控制器，所述控制器与所述第一温度传感器(5)、第一压力传感器(4)和驱动机构(3)通信连接。

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