螺栓预紧力测量的标定装置、标定方法和预紧力控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及螺栓性能测量技术领域，具体而言，涉及一种螺栓预紧力测量的标定 装置、标定方法和预紧力控制方法。
【背景技术】
[0002] 螺栓被广泛应用于制造行业中，螺栓作为主要的联接和传力零件，它的安全直接 关系到整个机械的安全性能。
[0003] 在使用过程中，因螺栓装配预紧力控制偏差导致的事故时有发生。因此，在安装螺 栓时需要对螺栓预紧力进行精确控制。在对螺栓预紧力进行测量时，一般采用两种方法，一 种是扭矩测量方法，一种是转角测量法。
[0004] 在扭矩测量法中，力矩扳手施加扭矩T，以达到对螺栓预紧的效果。其中，扭矩T与 螺栓预紧力F成比例关系，其公式（1)为：T=KFd，式中：F为螺栓轴向预紧力，d为螺栓直 径，抗扭系数K决定于螺纹副与被连接件、螺栓与垫片间的摩擦系数，应用中抗扭系数K主 要通过试验确定。
[0005] 在确定抗扭系数K的过程中，很多参数的误差都容易导致试验确定的抗扭系数K 存在偏差。例如，（1)实际装配过程中扭矩T示值通过扭矩扳手读取，故T示值误差的引入 必然增大预紧力控制误差，必然导致确定的系数K存在较大误差；（2)由于螺纹副与被联接 件、螺栓头与垫片间摩擦系数不同，所以即使是同一批螺栓其抗扭系数K离散性最大可达 ±40%，无法得到准确的抗扭系数K，进而无法达到精确控制螺栓预紧力的目的，给产品安 全带来了不可控因素。
[0006] 在转角测量法中，根据螺栓预紧力转角法控制原理可知，当螺栓头拧到与被联接 件贴紧后，螺栓后续旋转角度与螺栓预紧力成比例关系，其公式（2)为：F=Ka，式中：F为 螺栓轴向预紧力，a为螺栓转角，比例常数K决定于螺栓固有尺寸特征及被联接件刚度。
[0007] 现有技术中通过测量螺栓转角a对比例常数K进行标定，由于标定设备精度有 限，因而使标定后的比例常数K存在很大的误差、标定精度很差，从而导致在后续安装螺栓 进行螺栓预紧力测量时存在测量精度差的问题，进而导致严重的安全隐患。
【发明内容】
[0008] 本发明的主要目的在于提供一种螺栓预紧力测量的标定装置、标定方法和预紧力 控制方法，以解决现有技术中对螺栓的比例常数进行标定时存在精度差、误差大的问题。
[0009] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种螺栓预紧力测量的标定 装置，包括：安装部，待检测螺栓设置在安装部上；螺母，螺母与待检测螺栓的远离螺栓头 的一端螺纹连接；用于驱动螺母相对于安装部转动的驱动部，驱动部与螺母连接；用于检 测螺母的转动参数的转动检测部，转动检测部的检测端与螺母连接；用于检测待检测螺栓 的轴向应变的应变检测部，应变检测部的检测端与待检测螺栓接触。
[0010] 进一步地，安装部包括贯通设置的用于安装待检测螺栓的螺栓安装孔，待检测螺 栓的远离螺栓头的一端由螺栓安装孔内伸出。
[0011] 进一步地，待检测螺栓由安装部的底端经螺栓安装孔向安装部的顶端伸出。
[0012] 进一步地，螺栓安装孔为阶梯孔，螺栓安装孔包括：螺栓头定位孔，待检测螺栓的 螺栓头卡接在螺栓头定位孔内；与螺栓头定位孔连通的轴孔，应变检测部的检测端贴附在 待检测螺栓上且位于轴孔内。
[0013] 进一步地，标定装置还包括信号采集器，安装部的顶端的端面具有沿螺栓安装孔 向周向边缘处延伸的定位槽，应变检测部包括：应变片，应变片贴附在待检测螺栓上；传感 器导线，传感器导线的第一端与应变片连接，传感器导线的第二端由螺栓安装孔内伸出并 经过定位槽后与信号采集器连接。
[0014] 进一步地，转动检测部包括用于检测螺母转动弧长的弧长检测部，弧长检测部的 检测端固定于螺母上。
[0015] 进一步地，弧长检测部包括拉线传感器，拉线传感器的拉线检测端与螺母固定。
[0016] 进一步地，标定装置还包括连接部，弧长检测部通过连接部与螺母固定。
[0017] 进一步地，连接部包括：连接套，连接套套设在螺母的外部；锁紧件，连接套通过 锁紧件与螺母锁紧。
[0018] 进一步地，连接套的外周面具有环形槽，弧长检测部的检测端固定在环形槽处。
[0019] 根据本发明的另一个方面，提供了一种标定方法，包括：步骤S1 :控制驱动部动 作，以使螺母相对待检测螺栓转动；步骤S2 :转动检测部检测螺母的转动参数，应变检测部 检测待检测螺栓的轴向应变值；步骤S3 :根据螺母的转动参数与待检测螺栓的轴向应变值 确定比例常数K。
[0020] 进一步地，标定方法还包括在步骤S3之后的步骤S4 :建立螺母的转动参数、待检 测螺栓的轴向应变值和待检测螺栓的轴向预紧力F之间的对应关系。
[0021] 进一步地，标定方法还包括在步骤S1之前的步骤S01 :将待检测螺栓由安装部的 底端经螺栓安装孔向安装部的顶端伸出，并将螺母与待检测螺栓的伸出端螺纹连接。
[0022] 进一步地，在步骤S2中，转动检测部包括弧长检测部，弧长检测部的拉线传感器 用于检测螺母的转动弧长。
[0023] 进一步地，在步骤S3中，根据公式（3)和公式（4)，可以计算得出K=F/a:
【主权项】
1. 一种螺栓预紧力测量的标定装置，其特征在于，包括： 安装部（10)，待检测螺栓（20)设置在所述安装部（10)上； 螺母（30)，所述螺母（30)与所述待检测螺栓（20)的远离螺栓头的一端螺纹连接； 用于驱动所述螺母（30)相对于所述安装部（10)转动的驱动部（40)，所述驱动部（40) 与所述螺母（30)连接； 用于检测所述螺母（30)的转动参数的转动检测部，所述转动检测部的检测端与所述 螺母（30)连接； 用于检测所述待检测螺栓（20)的轴向应变的应变检测部（60)，所述应变检测部（60) 的检测端与所述待检测螺栓（20)接触。
2. 根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述安装部（10)包括贯通设置的用 于安装所述待检测螺栓（20)的螺栓安装孔，所述待检测螺栓（20)的远离螺栓头的一端由 所述螺栓安装孔内伸出。
3. 根据权利要求2所述的标