一种螺栓组连接振动可靠性实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种螺栓组连接振动可靠性测试装置。

背景技术：

螺栓连接具有结构简单、装拆方便、易于维护和成本低廉等优势，广泛应用于各类机械装备等领域中。因此，螺栓连接的可靠性对于机械装备的安全运行至关重要。然而，随着现代机械朝着高速、高温及高压方向的发展，振动贯穿于机械运转的各个环节。对于动力机械上使用的螺栓连接结构而言，连接件必须经受振动载荷的持续作用，螺栓连接结构很有可能出现松动、松脱，甚至疲劳断裂等问题。尤其是，当螺栓连接结构发生共振时，螺栓连接的可靠性受到严重挑战。鉴于螺栓连接结构设计参数（比如螺栓个数、螺栓布局、螺栓安装边距、螺栓与孔的间隙、螺栓材料和被连接件材料、预紧力等）对连接结构振动可靠性有影响，研究螺栓连接结构的振动、刚度和强度等问题一直是国内外学者的焦点。为了探究螺栓连接的可靠性，人们开展了大量的理论与实验研究，但是大多数研究大都是停留在静力分析上。而且实验作为螺栓连接力学性能研究的重要手段，现有的大多数螺栓连接力学性能测试实验装置集中在静力加载上，鲜有测试螺栓连接振动性能的实验装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种螺栓组连接振动可靠性实验装置，克服螺栓组连接的可靠性研究及失效分析无实验装置验证的缺点。

一种螺栓组连接振动可靠性实验装置，其特征在于：包括底座以及安装在底座上的应变传感器、激振装置和测力装置，所述底座为铸件且设置有T型槽、在尾部设有工作载荷装置，工作载荷装置包含应变传感器，通过安装孔位安装被测螺栓组，应变传感器通过被测螺栓组安装在工作载荷装置上，通过T型槽安装有激振装置和测力装置，所述激振装置包括固定在工作载荷装置上的悬臂件、变频电机、激振圆盘、偏心块以及顶杆，其中激振圆盘上安装有位置可调的偏心块，激振圆盘安装在变频电机上，变频电机安装于悬臂件末端。在悬臂件上装有顶杆，用于平衡激振装置重力并实时输出激振力。

一种螺栓组连接振动可靠性实验装置，其特征在于：所述测力装置包括传感器支座、固定螺栓、力传感器以及与顶杆相连的联轴器，其中传感器支座通过固定螺栓连接在底座上，力传感器一端固定于传感器支座上，另一端固定联轴器与顶杆相连；其中联轴器一端为碗状、另一端为球状以便于使输入传感器的力都是竖直向下的方向。

本实用新型的优点是：本实用新型能够对不同螺栓布局、不同螺栓数量和不同预紧力下的螺栓组连接振动可靠性进行测试，提供可靠并且易用的操作方式，具有测试方法简单、易于调节、实验可靠性高的特点，也能够方便的测量某一螺栓组布局下在动载荷下的应力应变关系，对螺栓组振动疲劳失效以及螺栓振动防松方面的研究具有重要价值，填补螺栓连接在动载荷情况下的实际应用场景领域实验平台空白。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型底座结构示意图；

图3为本实用新型激振装置立体结构示意图；

图4为本实用新型测力装置结构立体示意图；

图5为一种工作螺栓组方形布局示意图；

图6为一种工作螺栓组环形布局示意图；

图中：1-底座，11-T型槽，12-应变传感器，13-安装孔，14-工作螺栓组，15-工作载荷装置；2-激振装置， 21-变频电机，22-激振圆盘，23-悬臂件，24-偏心块，25-顶杆；3-测力装置，31-传感器支座，32-固定螺栓，33-力传感器，34-联轴器。

具体实施方式

现结合附图详细说明本实用新型结构的实施方式：

一种螺栓组连接振动可靠性实验装置，其特征在于：包括底座1，所述底座1设置有T型槽11、尾部设有工作载荷装置15，所述底座1以及其尾部的工作载荷装置15采用铸造工艺加工保证刚度，通过T型槽11安装有激振装置2和测力装置3，所述底座1尾部的工作载荷装置15安装有应变传感器12以及工作螺栓组14，所述激振装置2包括悬臂件23、变频电机21、激振圆盘22、偏心块24以及顶杆25；所述悬臂件23通过工作螺栓组14与底座1上的工作载荷装置15连接，中间安装有应变传感器12，所述变频电机22安装在悬臂件23的末端；激振圆盘22对称安装在变频电机21上，偏心块24安装在激振圆盘22上，顶杆25安装在悬臂件23上，所述测力装置3包括传感器支座31、固定螺栓32、力传感器33和联轴器34；所述传感器支座31通过固定螺栓32安装在底座1的T型槽11上；力传感器33安装在传感器支座31上；联轴器34一端与力传感器33连接，另一端与顶杆25连接，联轴器34一端为碗状、另一端为球状，以便于使输入传感器的力都是竖直向下的方向。

本实用新型工作步骤如下：

1）将所要测试的工作螺栓组14安装在底座1尾部的工作载荷装置15上，拧紧时需要通过应变传感器12来控制所施加预紧力的大小；

2）将激振装置2上的顶杆25底端与联轴器34压紧，然后调节顶杆25旋柄使其向力传感器33施力来平衡激振装置2的重力，保证测试时激振装置2的重力不会影响测试结果，应变传感器12、力传感器33外联信号分析仪连接计算机；

3）选择大小合适的偏心块24固定于激振圆盘22上，调节偏心块24的位置来设置不同的激振方式，如果只需要施加竖直方向的激振力，则两激振圆盘22上的偏心块24对称安装，如果需要同时施加扭转与竖直方向的激振力则两激振圆盘22上的偏心块24非对称安装；

4）设定变频电机21的输入电源参数以满足不同的激振力大小的要求；

5）记录工作螺栓组14的初始位置、应变参数、力传感器初始参数，打开变频电机21电源开始测试；

6）记录应变传感器12、力传感器33的实时响应输出，实时观察工作螺栓组14的状态，并记录失效时间；

7）更换不同的工作螺栓组14或者改变其布局能够进行不同的试验研究，工作螺栓组14的布局可以为5a所示的方形布局或者5b所示的环形布局。

本实用新型通过调节或者更换工作载荷装置上螺栓数量和位置，可以改变螺栓的布局和螺栓间距；通过更换激振装置上偏心块的位置、大小以及改变变频电机转速，可以实现不同幅值和频率的振动加载；通过测力装置的传感器，可以监测振动载荷的时间历程；通过安装于工作载荷装置上的应变传感器，可以测试螺栓在振动载荷下的预紧力变化。本实用新型具有易用、可调节性，可以很方便的测试螺栓布局和螺栓间距对连接振动可靠性的影响，也可以研究振动载荷下螺栓连接预紧力的变化，为螺栓振动松脱、振动疲劳测试方面的研究提供可靠的实验平台，具有重要的研究价值。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，旨在帮助读者理解本实用新型的具体方法及其核心思想。由于文字表达的局限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本测试方式来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，这些改进的润饰或变化方案直接应用于其他场合的，均应视为本实用新型的保护范围。