多功能螺栓紧固分析系统的加载装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及材料测试领域，特别是一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置。它包括安装套、深沟球轴承、承力套、承力垫、试验垫片、螺栓夹具、端盖、负荷传感器和推力球轴承；其中：承力套通过深沟球轴承定位压在推力球轴承上，负荷传感器用固定件固定在安装套的端面，端盖用固定件固定在负荷传感器的端面，承力垫压在负荷传感器的端面同时卡在端盖的与承力垫外形相同的孔中限制其转动，具有试验螺栓穿孔的螺栓夹具套在承力套的孔中，试验垫片设置在承力垫的槽上。它可将拉-扭复合传感器的功能通过负荷传感器和扭矩传感器的独立组合来实现，代替长期只能依赖进口，价格特别昂贵，规格不全，进货时间长，使用成本高的拉-扭复合传感器。
【专利说明】多功能螺栓紧固分析系统的加载装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及材料测试领域，特别是一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置。
【背景技术】
[0002]在螺纹紧固件的使用中应用的较广泛的是螺栓-螺母连接副的形式，应用的较多的是有预紧力的连接方式，预紧力的连接可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力及螺栓的疲劳强度，并且能增强螺纹连接体的紧密性和刚度。在螺纹紧固件的连接使用中，没有预紧力或预紧力不够时，起不到真正的连接作用，一般称之为欠拧；但过高的预紧力或者不可避免的超拧也会导致螺纹连接的失败。由于安装现场很难直接测量预紧力，所以螺纹紧固件的预紧力则多是采用控制力矩或转角的手段来达到的。这就需要知道螺纹紧固件的扭矩、转角和预紧力之间的关系。即螺纹紧固件的扭(矩)-拉(力)关系。
[0003]螺纹紧固件扭-拉关系，不仅涉及到扭矩系数、摩擦系数(含螺纹摩擦系数和支撑面摩擦系数)、屈服紧固轴力、屈服紧固扭矩和极限紧固轴力等一系列螺纹连接副的紧固特性的测试及计算方法，还涉及到螺纹紧固件的应力截面积和承载面积的计算方法等基础术语、符号的规定。
[0004]我国在概括了国际上有关螺纹紧固件扭一拉关系的研究成果和应用经验，根据标准验证，对我国也是适用的。因此，在制定标准时，在充分消化、分析日本国家标准JIS B1082-1987《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》、JIS B 1083-1990《螺纹紧固件紧固通则》及JIS B 1084-1990《螺纹紧固件拧紧试验方法》三个标准的基础上，提出了等效采用的意见。
[0005]因此，我国有关螺纹紧固件扭-拉关系的标准也包括下列三个国家标准:
[0006]GB/T16823.1-1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》；
[0007]GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》；
[0008]GB/T16823.3-2010《紧固件扭矩-夹紧力试验》。
[0009]目前分析螺纹紧固件扭-拉关系的加载装置结构如图1所示，承力垫I固定在拉-扭复合传感器7上,试验垫片3卡在承力垫I的U型槽中，试验螺栓5的六方头卡在螺栓夹具6的六方孔中，螺栓夹具6通过抗扭销2和拉-扭复合传感器7连接，在测试过程中，动态扭矩传感器施加紧固扭矩T给螺母试件4，螺母试件4和试验垫片3之间产生相对滑动，存在支撑面摩擦扭矩Tb，试验螺栓5会传递一部分紧固扭矩到螺栓夹具6，再通过抗扭销2传递给拉-扭复合传感器7，由拉-扭复合传感器7测量，此扭矩即为螺纹扭矩Tth。根据施加的紧固扭矩T，由拉-扭复合传感器7测量的螺纹扭矩Tth可以计算出支撑面摩擦扭矩Tb，依据GB/T16823.3-2010《紧固件扭矩-夹紧力试验》标准的规定，再结合紧固件的结构特性，可以测试分析螺纹紧固件的扭一拉关系，为紧固件的科学预紧提供依据。
[0010]此结构是目前分析螺纹紧固件扭一拉关系最常用的结构形式，它的核心部件为拉-扭复合传感器7，拉-扭复合传感器7制造难度大，目前国内没有生产拉-扭复合传感器的企业，要生产用于分析螺纹紧固件扭一拉关系的多功能螺栓紧固分析系统，只有进口拉-扭复合传感器，价格特别昂贵，规格不全，进货时间长，每年的标定也要依赖外方，使用成本也很高，严重制约了紧固件生产、使用部门对紧固件性能的分析测试，不利于紧固件质量的提高，也不利于科学使用紧固件。
实用新型内容
[0011]本实用新型的目的在于提供一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，它可将拉-扭复合传感器的功能通过负荷传感器和扭矩传感器的独立组合来实现，代替长期只能依赖进口，价格特别昂贵，规格不全，进货时间长，使用成本高的拉-扭复合传感器。
[0012]为实现上述目的，本实用新型是这样实现的。
[0013]一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:它包括安装套、深沟球轴承、承力套、承力垫、试验垫片、螺栓夹具、端盖、负荷传感器和推力球轴承；其中:承力套通过深沟球轴承定位压在推力球轴承上，负荷传感器用固定件固定在安装套的端面，端盖用固定件固定在负荷传感器的端面，承力垫压在负荷传感器的端面同时卡在端盖的与承力垫外形相同的孔中限制其转动，具有试验螺栓穿孔的螺栓夹具套在承力套的孔中，试验垫片设置在承力垫的槽上。
[0014]所述的多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:该深沟球轴承包括第一深沟球轴承和第二深沟球轴承，第一深沟球轴承和第二深沟球轴承设置在推力球轴承的对应端或对应侧；承力套由第一深沟球轴承和第二深沟球轴承定位压在推力球轴承上。
[0015]所述的多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:该安装套安装在安装座板上。
[0016]藉由上述结构并与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型该装置将拉-扭复合传感器拆分成负荷传感器和扭矩传感器的独立组合，其目的是要解决拉-扭复合传感器长期只能依赖进口，价格特别昂贵，规格不全，进货时间长，使用成本高等问题。负荷传感器和扭矩传感器国内生产企业多，质量有保障，规格齐全，价格低廉，十分有利于多功能螺栓紧固分析系统的普及推广，对于提高紧固件的质量，科学使用紧固件有着重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是现有的用拉-扭复合传感器分析螺纹紧固件扭-拉关系的加载装置示意图。
[0018]图1中:1-承力垫，2-抗扭销，3-试验垫片，4-螺母试件，5-试验螺栓，6_螺栓夹具，7-拉-扭复合传感器。
[0019]图2是本实用新型的结构示意图。
[0020]图2中:101-安装套，102-第一深沟球轴承，103-第二深沟球轴承，104-承力套，105-承力垫，106-试验垫片，107-螺母试件，108-试验螺栓，109-螺栓夹具，110-端盖，111-负荷传感器，112-安装座板，113-推力球轴承。
【具体实施方式】
[0021]请参阅图2，它是本实用新型一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置。如图所示:安装套101安装在安装座板112上，承力套104由第一深沟球轴承102和第二深沟球轴承103定位压在推力球轴承113上，负荷传感器111用内六角螺钉固定在安装套101的端面，端盖110用内六角螺钉固定在负荷传感器111的端面，承力垫105压在负荷传感器111的端面，同时卡在端盖110的长方形孔中，限制其转动，螺栓夹具109套在承力套104的孔中，试验螺栓108穿过螺栓夹具109、承力垫105和试验垫片106，螺母试件107拧在试验螺栓108上。
[0022]本实用新型中，负荷传感器111的作用是用于测量螺栓的夹紧力，但需要利用夹紧力通过一定的规律修正由扭矩传感器连接试验螺栓108的六角头直接测量出的螺纹扭矩Tl，从而获得真正的螺纹扭矩Tth。本实用新型使用中需要使用第一动态扭矩传感器用于施加紧固扭矩T给螺母试件107，以及使用第二动态扭矩传感器用于连接试验螺栓108的六角头直接测量出的螺纹扭矩Tl。
[0023]测试时，动态扭矩传感器施加紧固扭矩T给螺母试件107，螺母试件107和试验垫片106之间产生相对滑动，存在支撑面摩擦扭矩Tb，因为承力套104由第一深沟球轴承102和第二深沟球轴承103定位压在推力球轴承113上，所以，承力套104和螺栓夹具109会自由转动，用另一只扭矩传感器连接试验螺栓108的六角头可以测量出扭矩Tl，试验螺栓108的拉力由负荷传感器111测量，在试验螺栓拉力的作用下，推力轴承部分会产生一定的摩擦扭矩，此扭矩可以测量，由扭矩传感器连接试验螺栓108的六角头直接测量出的螺纹扭矩Tl考虑摩擦扭矩的因素修正后即为真正的螺纹扭矩Tth。根据施加的紧固扭矩T，测量出的螺纹扭矩Tth可以计算出支撑面摩擦扭矩Tb，依据GB/T16823.3-2010《紧固件扭矩-夹紧力试验》标准的规定，再结合紧固件的结构特性，可以测试分析螺纹紧固件的扭-拉关系。
[0024]如果定义利用夹紧力通过一定的规律得到的修正扭矩为T2，则Tb、Tth、Tl、T、T2之间的数学计算关系如下:
[0025]即:T=Tb+Tth(I)
[0026]Tth=Tl+T2 (2)
[0027]综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
【权利要求】
1.一种多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:它包括安装套(101)、深沟球轴承、承力套(104)、承力垫(105)、试验垫片(106),螺栓夹具(109)、端盖(110)、负荷传感器(111)和推力球轴承(113);其中:承力套(104)通过深沟球轴承定位压在推力球轴承(113)上，负荷传感器(111)用固定件固定在安装套(101)的端面，端盖(110)用固定件固定在负荷传感器(111)的端面，承力垫(105)压在负荷传感器(111)的端面同时卡在端盖(110)的与承力垫(105)外形相同的孔中限制其转动，具有试验螺栓(108)穿孔的螺栓夹具(109)套在承力套(104)的孔中，试验垫片(106)设置在承力垫(105)的槽上。
2.根据权利要求1所述的多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:该深沟球轴承包括第一深沟球轴承(102)和第二深沟球轴承(103),第一深沟球轴承(102)和第二深沟球轴承(103)设置在推力球轴承(113)的对应端或对应侧；承力套(104)由第一深沟球轴承(102)和第二深沟球轴承(103)定位压在推力球轴承(113)上。
3.根据权利要求1或2所述的多功能螺栓紧固分析系统的加载装置，其特征在于:该安装套(101)安装在安装座板(112)上。
【文档编号】G01N3/26GK204165843SQ201420605515
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】赵又杰, 徐青, 邵强 申请人:上海百若试验仪器有限公司