一种螺栓螺母扭矩连接模拟器用校准装置的制作方法

本发明涉及校准检定领域中的螺栓螺母扭矩连接模拟器用校准装置。

背景技术：

螺栓螺母扭矩连接模拟器，又称螺栓模拟器，其用于在对扭矩扳子的校准过程中，模拟不同螺纹的连接状态，起到缓冲作用。现有的螺栓模拟器如图1所示：螺栓模拟器2包括螺杆1和与螺杆螺纹配合的螺母座4，螺杆1与螺母座4之间设置有碟簧3，其中螺杆的端部用于扭矩输入，在对扭矩扳子进行校准时，扭矩扳子向螺杆端部施加扭矩，螺杆相对螺母座旋转并产生轴向移动，压缩碟簧，压缩的碟簧为螺杆的运动提供阻力，从而模拟真实环境中螺栓与螺母的配合。

根据相应规范，螺栓模拟器分为高扭矩率螺栓模拟器和低扭矩率螺栓模拟器，高扭矩率螺栓模拟器用于模拟高扭矩率螺纹连接（简称“硬连接”），扭矩从试验扭矩级的5%到100%，相当于不大于27°的角位移，扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于±2％fs。

低扭矩率螺栓模拟器用于模拟低扭矩率螺纹连接（简称“软连接”），扭矩从试验扭矩级的5%到100%，相当于不小于650度的角位移，扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于±10％fs。

由上可知，无论是高扭矩率螺栓模拟器还是低扭矩率螺栓模拟器，都有其对应的使用要求，因此就需要对螺栓模拟器进行校准，以确定螺栓模拟器是否符合相应的使用要求，现有技术中缺少能够直接对螺栓模拟器进行校准的校准装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够对螺栓螺母扭矩连接模拟器进行校准的校准装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种螺栓螺母扭矩连接模拟器用校准装置，包括装置支架，装置支架上设置有螺栓模拟器固定结构，装置支架上于所述螺栓模拟器固定结构的右侧沿左右方向导向移动装配有移动支座，移动支座上设置有扭矩输出动力机构和扭矩传感器，扭矩输出动力机构的动力输出端与扭矩传感器的动力输入端相连，扭矩传感器的动力输出端用于与螺栓模拟器的扭矩输入端相连，校准装置还包括用于检测螺栓模拟器的转动角度的角度测量传感器，移动支座与装置支架之间设置有用于螺栓模拟器的螺杆旋转而产生位移时，带动移动支座朝向螺栓模拟器移动以补偿该位移的位移补偿机构。

位移补偿机构为设置于移动支座与装置支架之间的弹簧。

所述角度测量传感器通过测量扭矩传感器的动力输出端的转动角度而获得螺栓模拟器的转动角度。

装置支架包括支架底板和设置于支架底板左端的支架竖板，螺栓模拟器固定结构设置于支架竖板上，支架竖板的上端右侧固定有两个位于支架底板上侧的导向方向沿左右方向延伸的导轨轴，移动支座与所述导轨轴导向移动配合。

导轨轴上设置于弹簧座板，位移补偿机构为设置于弹簧座板与移动支座之间的拉簧或压簧。

扭矩传感器和扭矩输出动力机构均设置于移动支架的下侧。

所述螺栓模拟器固定结构包括两个对称布置于扭矩传感器轴线两侧的夹持块，两个夹持块通过丝杠丝母机构驱动而同步相对移动或向背移动。

螺栓模拟器、扭矩传感器和扭矩输出动力机构同轴线设置。

本发明的有益效果为：在需要对螺栓螺母扭矩连接模拟器即螺栓模拟器进行校准时，将螺栓模拟器安装于螺栓模拟器固定结构上，扭矩输出动力机构通过扭矩传感器向螺栓模拟器的螺栓输出扭矩，螺栓转动过程中，会压缩螺栓模拟器自身的碟簧而产生轴向位移，位移补偿机构通过带动移动支座移动而实现对该轴向位移的补偿，从而保证整个校准过程中，各器件的传动连接关系的一致性，保证校准结果，扭矩传感器测得输出扭矩，角度测量传感器测量螺栓模拟器的转动角度，从而判断螺栓模拟器是否符合相应的使用要求。

附图说明

图1是本发明背景技术中螺栓模拟器的结构示意图；

图2是本发明中螺栓螺母扭矩连接模拟器用校准装置的一个实施例的结构示意图；

图3是图2的左视图。

具体实施方式

本发明中螺栓螺母扭矩连接模拟器用校准装置的实施例如图2~3所示：包括装置支架，装置支架包括支架底板5和设置于支架底板左端的支架竖板6，支架竖板6上设置有用于对螺栓模拟器2进行固定的螺栓模拟器固定结构。支架竖板的顶端右侧固定有两根前后间隔布置的导向方向沿左右方向延伸的导轨轴8，导轨轴8位于支架底板5的上侧。

导轨轴8上导向移动装配有移动支座12，校准装置还包括通过传感器支座11固定于移动支座12下侧的扭矩传感器15和通过电机支座13固定于移动支座下侧的扭矩输出动力机构14，也就是说扭矩传感器通过传感器支座固定于移动支座上，扭矩输出动力机构为伺服电机，扭矩输出动力机构的动力输出端与扭矩传感器15的动力输入端相连，扭矩传感器15的动力输出端用于与螺栓模拟器2的扭矩输入端相连，在本实施例中，螺栓模拟器的动力输入端设置于螺栓模拟器的螺栓上，因此扭矩传感器的动力输出端为与螺栓头止转套接的方孔结构。扭矩传感器15和角度测量传感器18的测量读数通过标准扭矩测量仪4显示，也就是说标准扭矩测量仪可以显示同一时刻，角度测量传感器18测量的角度值和扭矩传感器的读数，伺服电机与扭矩传感器15之间的传动也通过插接配合的方榫孔、方榫结构连接。使用伺服电机，可以控制电机的转速，因为螺栓模拟器整个校准过程中，其转动角度并不是特别大，因此通过控制伺服的电机，使得输出转速较慢，从而完成对螺栓模拟器的校准。

螺栓模拟器固定结构包括两个对称布置于扭矩传感器轴线两侧的夹持块17，两个夹持块通过丝杠丝母机构驱动而同步相对移动或向背移动，丝母丝母机构包括丝杠16和与支架竖板导向移动配合的两个丝母，丝杠16的一端设置有手轮7，丝杠16上设置有正向传动螺纹和反向传动螺纹，两个丝母分别与正向传动螺纹和反向穿螺纹相连，各夹持块17则分别连接于对应的丝母上，这样朝一个方向旋转丝杠，两个夹持块可以相对运动而对螺栓模拟器夹持固定，朝另外一个方向旋转丝杠，则可以松开螺栓模拟器。两个夹持块对称布置于扭矩传感器的轴线的左右两侧，这样保证了螺栓模拟器、扭矩传感器和扭矩输出动力机构同轴线设置，相邻传动部件之间的角度传动比为1:1。

校准装置还包括用于检测螺栓模拟器的转动角度的角度测量传感器18，本实施例中，角度测量传感器为编码器，角度测量传感器通过测量扭矩传感器的动力输出端的转动角度而获得螺栓模拟器的转动角度。移动支座12与装置支架之间设置有用于螺栓模拟器的螺杆旋转而产生位移时，带动移动支座朝向螺栓模拟器移动以补偿该位移的位移补偿机构，在本实施例中，导轨轴上设置于弹簧座板9，位移补偿机构为设置于弹簧座板与移动支座之间的拉簧10，拉簧10的左端与弹簧座板9固定连接，拉簧的右端与移动支座固定连接，在螺栓模拟器的螺栓旋转时，螺栓会产生轴向位移，拉簧拉着移动支座朝向螺栓模拟器移动而补偿该位移，保证电机与扭矩传感器之间、扭矩传感器与螺栓模拟器之间的左右方向压力变化小于10n。

本发明中螺栓螺母扭矩连接模拟器简称螺栓模拟器的校准方法步骤为：1、将螺栓模拟器安装于螺栓模拟器固定结构上，扭矩传感器的动力输出端与螺栓模拟器的扭矩输入端相连，螺栓模拟器、扭矩传感器和电机同轴线设置；2、扭矩输出动力机构至预加载设定扭矩值，扭矩输出动力机构在施加到预加载设定扭矩值时，螺栓模拟器的转动角度小于1°，卸除螺栓模拟器紧固扭矩，静置螺栓模拟器30秒，如此重复操作三次，作为螺栓模拟器的预加载，不作为螺栓模拟器性能判断数据；3、通过扭矩输出动力机构向螺栓模拟器施加试验扭矩，记录扭矩传感器和角度测量传感器的测量读数，如此重复10次，根据相关数据计算螺栓模拟器的扭矩值与转动角度的直线度来对螺栓模拟器进行校准。

本发明的主要构思就是，扭矩传感器和扭矩输出动力机构可以通过移动来补偿因为螺栓模拟器的螺杆轴向移动而带来的位移损失，从而保证各部件之间的轴向压力变化值小于10n，避免传动路径中相应部件产生滑动的摩擦载荷，如果滑动期间，摩擦载荷超过扭矩标称值的5%，该摩擦载荷就会严重影响校准结果。在本发明的其它实施例中，扭矩输出动力机构还可以是其他能够输出转动扭矩的动力机构，比如说电动扭矩扳子或者气动扭矩扳子等；对螺栓模拟器进行固定的螺栓模拟器固定结构也可以是螺栓锁紧固定结构；位移补偿机构也可以不是弹簧，比如说是能够驱动移动支座左右移动的电动推杆、气压缸或者液压缸。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。