CN2597974Y - 高强螺栓扭矩系数试验机 - Google Patents

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本实用新型属机械技术领域,具体涉及一种高强螺栓扭矩系数试验机。由螺栓轴力计、动力及测扭装置、机架组成,采用电动拧紧螺母,用扭矩传感器测定扭矩。这样只需一人就可操作,不仅减少了劳动强度,而且扭矩传感器精度高,最小示值为1Nm,依靠仪器较高的采样速率,能准确地采集到峰值的扭矩数值,克服了人为因素造成的误差,本实用新型构思新颖,结构简单、劳动强度低、成本低廉。

Description

高强螺栓扭矩系数试验机
技术领域
本实用新型属机械技术领域,具体涉及一种高强螺栓扭矩系数试验机。
目前大六角头高强度螺栓副(包括螺栓、螺母、垫圈)的扭矩系数,采用螺栓轴力计和扭矩扳手来测定。一种轴力计的结构如图1,由底扳8、侧板9、承力板10、拉力传感器13、滑块7、螺栓头部紧固扳2、螺母紧固板6等组成。螺栓穿入两紧固板,用螺母拧紧。而螺栓和滑块、拉力传感器串在一起,螺栓的轴力即传感器的拉力,由传感器输出并显示。试验方法是,螺栓穿入头部紧固板和螺母紧固板,放入轴力计,如图1状态。用扭矩扳手拧紧螺母,扭矩可由扳手上的指示器(指针和表盘)读出,轴力则由传感器得到,一般扳到规定轴力时停止,同时读取瞬间峰值扭矩T,再读取轴力值N,而扭矩系数K=T/(ND),其中D为螺栓公称直径。这种方法的特点是,人工扳紧螺母,人工读取扭矩,需两人操作,当扭矩较大时,如M30、M27螺栓,需三人操作,两人扳紧一人读数,这样劳动强度较大,且易受人为因素影响。另外,目前扭矩扳手的精度较粗,最小的分格为10Nm,很难保证扭矩读取的准确性。
本实用新型提出的高强螺栓扭矩系数试验机由螺栓轴力计、动力及测扭装置、机架组成,如图2所示。其中,动力及测扭装置由减速器14、联轴器15、扭弯转换盘16、扭矩施力方辊25、扭矩传感器24组成,减速器14一端的输出轴32与联轴器15相连,减速器另一端与电机相连,减速器14用螺栓固定于减速器固定板28上,固定板28两侧装有侧滑轮架26,每个侧滑轮架内有2个轴承27,轴承27位于机架21上的滑轨29内,减速器可沿中轴线方向灵活滑动,扭弯转换盘16用螺栓固定于联轴器15上,扭矩施力方辊25的一端位于扭弯转换盘16的中心孔内;轴力计由螺栓和拉力传感器13组成,螺栓为四个固定螺栓和四个调高螺栓,可调整轴力计高低左右位置,轴力计固定于机架上,机架上分布有滑轨托板,滑轨托板上装有滑轨,当施力方辊25套上套筒,滑向装在轴力计上的螺母,随着套筒转动变换角度,就套上螺母,依靠电动力,将螺母拧紧,其拧紧扭矩由扭矩传感器24得到,螺栓轴力由拉力传感器13得到。在电动旋紧螺母时,观察轴力显示器,当到达(或即将到达)规定的紧固轴力时,即刻关机,扭矩显示器保留最大峰值扭矩,轴力显示器为不变的轴力。根据该两个数据,可计算扭矩系数。动力及测扭装置上的减速器输出轴、联轴器、扭弯转换盘、扭矩施力方辊、与轴力计上的螺栓和拉力传感器位于同一中轴线上。
本实用新型的扭矩传感器可将扭矩转化为弯矩,使一悬臂梁受弯,由贴在梁上的应变片感应弯矩,即可测得扭矩。扭矩传感器由弹性元件、施力方辊、扭弯转换盘、应变片组成,弹性元件24为一受弯悬臂梁,一端为方孔,套在施力方辊25上,可向方辊施加扭矩,使方辊拧动套在螺母上的套筒,将螺母拧紧(或拧松)。弹性元件另一端开一圆弧口,其内可含弯矩施力刃口23,此处即为弹性元件的受力点,固定在扭弯转换盘16上的施力刃口23将转换盘的扭矩变为压力,对弹性元件梁体作用,使其产生弯矩。而感受弯矩的应变片,贴在弹性元件中段开的方孔的上下内边,每边各两片,梁受弯后,应变片分别产生对称的拉应变和压应变,接入全桥桥路,即能由应变仪测出应变值。用标准扭矩标定后,可调节直接显示为扭矩值。这样贴应变片,便于用封盖板38保护应变片不受损坏。施力方辊25的另一头为圆柱,套上两个轴承35,装入扭弯转换盘16的中心孔,这样使减速器输出轴32的扭矩,亦即转换盘16的扭矩,不是经轴传递给施力方辊25,而是通过施力刃口23作用到弹性元件24上,以弯矩形式传递给施力方辊25,成为拧紧螺母的扭矩;而把其它如摩擦力之类的附加力降至最小,使弹性元件的弯矩与螺母的扭矩完全相当。转换盘16用内六角螺栓31固定在减速器输出轴32上的联轴器15上,被电机带动旋转。信号引出线的插座37在弹性元件的侧边,可通过钻两个相互垂直的孔,将线路引出。当拧紧螺母测定扭矩旋转时,引出线会缠绕数圈,但测完拧松螺母时,会反向旋转,使引出线恢复原状。
本实用新型的机架上固定有5个均匀分布的滑轨托板,滑轨托板的对称中心与机架中轴面重合,滑轨固定于滑轨托板上,为凹槽状,一根滑轨位于机架上面中轴位置,水平固定,能限制滑动体的左右位置,起对中作用。还有两根滑轨位于机架两侧上部,垂直固定,起承受滑动体自重和反向抵抗扭矩的作用。
本实用新型的扭矩标定装置由标定杆39、砝码架41和砝码42组成,如图7所示。标定杆一头为方孔,另一头为90°角锥沟。砝码架由60°角的悬挂刃口40、挂板、托板和四根圆钢组成,能挂四排二十只砝码,最大扭矩为1500Nm。将标定杆装在施力方辊上,开机转动使其成水平状态,挂上砝码架后,调节扭矩输出示值为零,就可分级加挂砝码,检查或调整示值输出为正确值。
本实用新型构思新颖、结构简单、容易实施且成本低廉。采用电动拧紧螺母,用扭矩传感器测定扭矩。这样只需一人就可操作,又减少了劳动强度,而且扭矩传感器精度高,最小示值为1Nm,依靠仪器较高的采样速率,能准确地采集到峰值的扭矩数值,克服了人为因素造成的误差。
图2为本实用新型的结构示图。
图3为图2的A-A视图。
图4为图2的俯视图。
图5为本实用新型扭矩传感器结构图。
图6为本实用新型扭矩传感器剖面视图。
图7为本实用新型扭矩标定装置图。
图中标号:1为前螺杆,2为被试螺栓头部端紧固板,3为被试螺母,4为被试垫圈,5为被试螺栓,6为被试螺母端紧固板,7为滑块,8为轴力计底板,9为轴力计侧板,10为后承力板,11为后螺杆调整螺母,12为后螺杆,13为拉力传感器,14为减速器,15为联轴器,16为扭弯转换盘,17为后盖板,18为前盖板,19为电控箱及电控箱盖,20为扣片及扣片紧固螺,21为机架,23为弯矩施力刃口,24为扭矩传感器弹性元件,25为扭矩施力方辊,26为侧滑轮架,27为轴承,28为减速器固定板,29为滑轨,30为滑轨托板,31为螺栓,32为减速器输出轴,33为联轴器压盘,34为内六角螺栓,35为轴承,36为应变片,37为信号输出插座,38为传感器封盖板,39为标定杆,40为60°刃口,41为砝码架,42为砝码。
图2为一实施例。设计为1500Nm扭矩,可以进行M12-M30的大六角头高强度螺栓的扭矩系数的试验,另外还能进行扭剪型高强螺栓的轴力试验。滑轨较长为850mm,以留出容纳扭剪旋紧枪的空间。测完轴力,可利用动力及测扭装置反向将螺母拧松,方便省力。
机架21用热轧等边角钢60×60×5焊接而成。安装轴力计的部分较高为800mm,便于人站立时操作。轴力计下部的空档可固定电器控制箱,箱门上有三个控制按钮。为防止按停时,接触器万一不能释放,造成超载损坏扭矩传感器,另接一三相旋转开关,遇此情况立即关电停机。安装滑轨的机架部分较低为630mm。机架的脚上焊两根横向角铁,其两端各钻一个φ12mm的孔,以便安装机器时,用M10mm膨胀螺栓固定在地面上,在用标定杆挂砝码标定扭矩时,可防止机架倾覆。
三根滑轨29先焊在五件均匀分布的滑轨托板30上,托板的加工尺寸,保证了滑轨相互间位置的准确固定;托板的对称中心与机架中轴面重合,焊到机架上。应使减速器固定板28用轴承滑轮在滑轨上对准中心灵活滑动,且能承受扭矩的作用。固定板两侧焊着垂直的侧滑轮架26,每侧装有106轴承两个,固定板的中轴线上前后装两个106轴承。减速器14采用摆线针轮减速器(XWED0.75-53-1225),与其连接的电机为0.75KW,减速器用四个M16螺栓固定在固定板28上。
减速器输出轴与联轴器15靠键传递扭矩,并靠输出轴压盘33和中心螺栓34使联轴器轴向定位。
轴力计为通用型,如图1。长为500mm,侧板9厚25mm,后承力板10厚33mm,拉力传感器13为500KN,连接螺杆1、12、滑块7和调整螺母11的螺纹与传感器配套,为M45×4.5。螺栓副紧固板2、6共六付,每种螺栓规格配一付。
扭矩传感器如图5、图6,弹性元件采用40Cr,按传感器工艺热处理。其厚30mm,宽45mm,与施力方辊25相配的左端方孔边长25mm。方辊的弯曲力臂为107mm。中部应变片粘贴处方孔厚24mm,孔长40mm,孔高h可按满量程输出单臂应变为500με计算。应变片位置距受力点为61mm。受力点处是圆弧开口,开口度为24mm。对其施力的是如杏仁的淬硬的施力刃口23,其施力接触面为半径1mm的圆柱面,与弹性元件成线接触。施力方辊25另一端是Φ25mm的圆柱,上套两个105的轴承35,与扭弯转换盘16中心圆孔过渡配合。
图7为扭矩标定装置,由标定杆39、砝码架41和砝码42组成。标定杆一头为25×25mm方孔,一头为90°角锥沟。方孔中心至锥沟距离为1500mm。砝码架由60°角的悬挂刃口40、挂板、托板和四根圆钢组成,能挂四排二十只砝码,共重1000N,即最大扭矩为1500Nm。将标定杆装在施力方辊上,开机转动使其成水平状态,挂上砝码架后,调节扭矩输出示值为零,就可分级加挂砝码,检查或调整示值输出为正确值。

Claims (3)

1.一种高强螺栓扭矩系数试验机,由螺栓轴力计、动力及测扭装置、机架组成,其特征在于,动力及测扭装置由减速器(14)、联轴器(15)、扭弯转换盘(16)、扭矩施力方辊(25)、扭矩传感器组成,减速器(14)一端的输出轴((38)与联轴器(15)相连,另一端与电机相连,减速器(14)用螺栓固定于固定板(28)上,固定板(28)两侧装有侧滑轮架(26),每个侧滑轮架(26)内有2个轴承,扭弯转换盘(16)用螺栓固定于联轴器(15)上,扭矩施力方辊(25)的一端位于扭弯转换盘(16)的中心孔内;轴力计由螺栓和拉力传感器(13)组成,螺栓为四个固定螺栓和四个调高螺栓,轴力计固定于机架(21)上,减速器输出轴(38)、联轴器(15)、扭弯转换盘(16)、扭矩施力方辊(25)、轴力计上的螺栓和拉力传感器(13)位于同一中轴线上。
2.根据权利要求1所述的高强螺栓扭矩系数试验机,其特征在于扭矩传感器由弹性元件(24)、施力方辊(25)、扭弯转换盘(16)、应变片(36)组成,其中,弹性元件(24)为一受弯悬臂梁,一端为方孔,套在施力方辊(25)的一头的方身上,另一端开一圆弧口,内含施力刃口(23),施力刃口(23)固定于扭弯转换盘(16)上,应变片(36)位于弹性元件中段开的方孔的上下内边,每边各两片,施力方辊(25)的另一头为圆柱,其上套有两个轴承(35),装入扭弯转换盘(13)的中心孔,信号引出线的插座(37)位于弹性元件的侧边,是两个相互垂直的孔引出线路。
3.根据权利要求1所述的高强螺栓扭矩系数试验机,其特征在于机架(21)上固定有5个均匀分布的滑轨托板(30),滑轨托板(30)的对称中心与机架(21)中轴面重合,滑轨(29)固定于滑轨托板(30)上,3根滑轨(29)均为凹槽状,一根位于中轴位置水平固定,另两根位于机架两侧上部垂直固定。
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