紧固件高低温横向振动试验机的制作方法

本发明涉及紧固件高低温横向振动试验机。

背景技术：

紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件，用于紧固两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，而紧固件连接处均采用螺纹连接，大多数螺纹连接的性能取决于其轴向预紧力的大小和稳定性，然而，当螺纹连接件受到外界载荷扰动，特别是横向振动载荷作用时，螺纹连接件易发生松脱失效，螺纹连接力逐渐降低甚至完全丧失，这常常会导致非常严重的人身安全和财产损失问题。

目前，用于评价螺纹紧固件防松性能的试验方法主要有三种：地脚螺栓试验法、套筒横向冲击法和横向振动试验法。地脚螺栓试验法因其不能得到理想的试验数据，可比性差，且没有标准化，现已基本不用；套筒横向冲击法由于加载方式和振动、冲击条件更接近于各种紧固件的实际使用状态，已被制定为我国国家军用标准(gjb715.3a-2002)，国内航空航天系统主要采用此方法，但此方法不能测量螺纹紧固件夹紧力的变化；横向振动法原理起源于德国junker试验机，此方法可以精确地测量紧固件在振动试验过程中预紧力的变化，给出预紧力与振动次数(或时间)的关系曲线图，我国已发布实施了国家标准(gb-t10431-2008)，此方法在国内被广泛使用，特别是在汽车、铁路和管道连接等行业。其中，根据国家标准(gb-t10431-2008)，应用最为广泛的横向振动试验法，在紧固件横向振动试验机上进行。由于紧固件还会经历低温、高温的工作环境，而试验时试验机的温度为常温，不能满足低温和高温环境下的紧固件自锁性能测试。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就是提供紧固件高低温横向振动试验机，解决现有紧固件振动试验机无法满足高温和低温环境下的性能测试的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：紧固件高低温横向振动试验机，包括机架和设置在机架上的支架，支架上设有用于固定被测紧固件的夹具，夹具上设有检测被测紧固件轴向预紧力的第一测力传感器，还包括底座和内部温度可控的控制箱，控制箱滑动连接在底座上，机架内设有驱动夹具在支架上上下活动的驱动组件，驱动组件上设有检测被测紧固件横向力的第二测力传感器，支架上设有检测被被测紧固件横向位移的位移传感器；

控制箱包括工作室和设备室，工作室设置在设备室上，工作室的一侧设有箱门，箱门与工作室密封连接，工作室的底端设有开口，设备室内设有制冷系统，设备室上设有出风量可调的出风通道，机架上设有与开口相配合的密封板，且密封板与设备室密封连接，面向工作室一端的设备室内设有电阻丝。

优选的，制冷系统上连接有控制制冷系统平衡调温的控制器，控制器与电阻丝相连，工作室内设有与控制器相连的温度传感器，通过控制器控制制冷系统对温度进行平衡调节，能使试验在理想的温度环境下试验，且控制器调节能保证调节的精度，保证温度的可靠性，并通过温度传感器实时监测工作室内的稳定，能根据温度的变化实现自动调节，也可以调节电阻丝的加热温度，保证高温试验的可靠性。

优选的，工作室上设有密封垫，箱门上设有端面，通过端面挤压密封垫实现箱门与工作室连接处的密封，通过端面挤压密封垫实现箱门与工作室连接处的密封，能提高密封效果，避免冷源或热源从箱门与工作室连接处溢出，保证工作室内温度的恒定性。

优选的，设备室包括箱体和设置在箱体上的水平横板，水平横板上设有风机，风机包括进风端和出风端，进风端与制冷系统相连，出风端设置在出风通道内，能加快冷风的出风速度，提高工作室内温度的快速冷却，使用效果好。

优选的，出风通道包括第一出风口和第二出风口，第一出风口上设有出风格栅，出风格栅设置有径向出风口和轴向出风口，第二出风口上设有用于调节出风量的调节叶片，通过第一出风口向工作室提供稳定的出风量，并根据试验的需求，来调节第二出风口的出风量，能实现出风量的稳定调节，能适应不同的工作需求。

优选的，工作室包括外壳、内胆和设置在外壳与内胆之间的绝热体，外壳的厚度等于内胆的厚度，能避免工作室内的温度传递至工作室外，将外壳和内胆的厚度设置成相等的结构，能提高整个工作室的强度，减少工作室的损坏。

优选的，设备室上设有固定密封板的卡槽，密封板上设有密封条，通过卡槽与密封条的配合实现密封板与卡槽的密封连接，能提高密封板与设备室的密封效果，且能实现密封板与卡槽的快速分离。

优选的，驱动组件包括电机和曲柄连杆机构，曲柄连杆机构包括输出端和输入端，电机上设有与输入端相连的偏心量调节装置，输出端上连接有与夹具相连的支撑杆，通过电机带动曲柄连杆机构实现夹具的上下往复活动，从而实现了对设置在夹具内的被试螺栓或螺母实现上下振动，偏心量调节装置的设置，能对试验的位移进行有效调节，能适应不同的试验情况，实用性能好，支撑杆的设置，能实现夹具的快速安装拆卸。

优选的，密封板上设有供支撑杆上下活动的通孔，且通孔内设有密封圈，保证了上下活动时整个工作室的密封性能，避免冷源或热源从通孔出溢出，提高了试验的质量。

优选的，底座上设有直线导轨，控制箱上设有脚轮，脚轮设置在直线导轨上，能保证控制箱移动的直线度，有利于密封板准确的密封在卡槽内，实现工作室的密封。

综上所述，本发明的优点：1.将夹具密封在控制箱的工作室内，根据试验的需求对工作室的温度进行控制调节，使工作室能实现环境低温或高温环境，然后通过驱动组件驱动夹具在支架上上下活动，通过第二测力传感器检测轴向预紧力的变化、第一测力传感器检测横向预紧力的变化、位移传感器检测横向位移的变化来来判别紧固件的防松特性，能满足紧固件在低温、高温环境下的紧固件自锁性能测试，提高了试验的多样化，能同时满足各种不同标准的测试要求；

2.通过密封板与设备室密封连接，能保证工作室的整体密封，保证试验在一个完全密封的空间内，防止了工作室内的热源或冷风溢出，保证工作室内温度的稳定，提高试验的可靠性；

3.通过设备室内的制冷系统的制冷实现对工作室的降温处理，并通过出风通道调节出风量，使工作室内的温度能满足不同的低温环境下进行试验，实用性能好，且制冷效率快；

4.通过电阻丝的加热实现对工作室的加温处理，通过电流流过电阻丝的焦耳效应产生的热能对工作室进行加热，能根据不同的温度设置不同的电流，实用性能好；

5.将控制箱在底座上设置成滑动连接，能使被被测紧固件在常温环境下进行试验，能使试验机满足不同的试验需求；

6.通过夹具上下活动在支架上，使驱动组件在机架内的结构更加紧凑，减少了整个机架的占地面积，减少了驱动组件的损坏。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明紧固件高低温横向振动试验机的结构示意图；

图2为本发明工作室的结构示意图；

图3为本发明出风通道的结构示意图；

图4为本发明支撑杆与密封板连接的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，紧固件高低温横向振动试验机，包括机架1和设置在机架1上的支架2，支架2上设有用于固定被测紧固件的夹具3，夹具3上设有检测被测紧固件轴向预紧力的第一测力传感器4，还包括底座5和内部温度可控的控制箱6，控制箱6滑动连接在在底座5上，机架1内设有驱动夹具3在支架2上上下活动的驱动组件7，驱动组件7上设有检测被测紧固件横向力的第二测力传感器70，支架2上设有检测被测紧固件横向位移的位移传感器21；控制箱6包括工作室8和设备室9，工作室8设置在设备室9上，工作室8的一侧设有箱门81，箱门81与工作室8密封连接，工作室8的底端设有开口82，设备室9内设有制冷系统91，设备室9上设有出风量可调的出风通道92，机架1上设有与开口相配合的密封板11，且密封板11与设备室密封连接，面向工作室8一端的设备室9设有电阻丝19，

制冷系统91上连接有控制制冷系统91平衡调温的控制器93，控制器93与电阻丝19相连，工作室8内设有与控制器相连的温度传感器80，通过控制器控制制冷系统对温度进行平衡调节，能使试验在理想的温度环境下试验，且控制器调节能保证调节的精度，保证温度的可靠性，并通过温度传感器实时监测工作室内的稳定，能根据温度的变化实现自动调节，也可以调节电阻丝的加热温度，保证高温试验的可靠性，控制器上设有数字显示的显示器，显示器能实时的显示轴向预紧力、横向力、试验频率、振动幅度、试验频次、试验温度等参数，实时显示轴向预紧力—试验频次曲线图，可以求取某试验频次的轴向力及衰减率等数值，控制器上连接有pc机，pc机上连接有打印机，且控制器的设定范围为0～-50℃，且控制精度为0.1℃，制冷系统包括压缩机、蒸发器和冷凝器，压缩机的排气口与冷凝器的一端相连，冷凝器的另一端与蒸发器的一端相连，蒸发器的另一端与压缩机的吸气口相连，蒸发器内设有制冷剂，且制冷剂采用环保型制冷剂r404a，压缩机采用全封闭式压缩机组，蒸发器采用散热片式蒸发器(铜管与铜质散热片镀锡构成)，冷凝器为风冷冷凝器，工作室内整体温度波动度为-0.5℃～0.5℃，温度均匀性≤2℃，温度偏差为-2℃～2℃，下降温度控制在75min内下降0～-50℃，且工作时的外部温度要求在5℃～25℃。

工作室8上设有密封垫83，箱门81上设有端面84，通过端面84挤压密封垫83实现箱门81与工作室8连接处的密封，通过端面挤压密封垫实现箱门与工作室连接处的密封，能提高密封效果，避免冷源或热源从箱门与工作室连接处溢出，保证工作室内温度的恒定性。

设备室9包括箱体94和设置在箱体94上的水平横板95，水平横板95上设有风机10，风机10包括进风端和出风端，进风端与制冷系统91相连，出风端设置在出风通道92内，能加快冷风的出风速度，提高工作室内温度的快速冷却，使用效果好，出风通道92包括第一出风口96和第二出风口97，第一出风口96上设有出风格栅98，出风格栅设置有径向出风口和轴向出风口，第二出风口97上设有用于调节出风量的调节叶片99，通过第一出风口向工作室提供稳定的出风量，并根据试验的需求，来调节第二出风口的出风量，能实现出风量的稳定调节，能适应不同的工作需求，且设备室内设有防止过流和短路的空气开关器，风机上连接有能防止风机温度过高的风机过热保护装置，压缩机上设有保护压缩机，防止压力、温度、电流过高的保护组件，工作室内设有防止工作室内温度过高的超温保护开关，能有效的保护试品。

工作室8包括外壳85、内胆86和设置在外壳与内胆之间的绝热体87，外壳的厚度等于内胆的厚度，且外壳通过复塑钢板制成，内胆通过不锈钢钢板制成，绝热体为硅酸铝纤维，外壳的厚度等于1mm，整体工作室的厚度为100mm，为了便于试验人员观察试验情况，在工作室上设有一观察窗，能避免工作室内的温度传递至工作室外，将外壳和内胆的厚度设置成相等的结构，能提高整个工作室的强度，减少工作室的损坏，设备室9上设有固定密封板11的卡槽90，密封板11上设有密封条12，通过卡槽90与密封条12的配合实现密封板11与卡槽90的密封连接，能提高密封板与设备室的密封效果，且能实现密封板与卡槽的快速分离。

驱动组件7包括电机71和曲柄连杆机构72，曲柄连杆机构72包括输出端和输入端，电机71上设有与输入端相连的偏心量调节装置73，输出端上连接有与夹具3相连的支撑杆75，通过电机带动曲柄连杆机构实现夹具的上下往复活动，从而实现了对设置在夹具内的被试螺栓或螺母实现上下振动，偏心量调节装置的设置，能对试验的位移进行有效调节，能适应不同的试验情况，实用性能好，支撑杆的设置，能实现夹具的快速安装拆卸，密封板11上设有供支撑杆75上下活动的通孔13，且通孔13内设有凹槽14，凹槽14内设有密封圈15，保证了上下活动时整个工作室的密封性能，避免冷源或热源从通孔出溢出，提高了试验的质量，底座5上设有直线导轨51，控制箱6上设有脚轮60，脚轮60设置在直线导轨51上，能保证控制箱移动的直线度，有利于密封板准确的密封在卡槽内，实现工作室的密封。

使用时，将试验机进行空载测试，观察试验机空载振动式振幅、频率曲线是否正常，如正常，进行下一步工作，将被测紧固件固定在夹具3上，用扭力扳手控制施加于被测紧固件的预轴力，装配后，检查工作室8内是否清洁、干燥和无腐蚀性气体，检查合格后再移动控制箱6，使夹具3部分完全放置在控制箱6的工作室8内，根据试验要求，设定工作室8内的温度，当温度传感器80检测到温度达到设定温度后，驱动组件7带动夹具3在支架2上做上下活动实现紧固件的振动测试，通过第二测力传感器70检测轴向预紧力的变化、第一测力传感器4检测横向预紧力的变化、位移传感器21检测横向位移的变化来来判别紧固件的防松特性，温度调可通过制冷系统91实现对工作室8内温度的降温，电阻丝19加热实现对工作室8内温度的升温，使其试验机能适应不同温度情况下紧固件的自锁性能测试。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。