一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及螺栓模拟器领域，特别是一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置及其测量方法。

背景技术：

1、螺栓螺母扭矩连接模拟器(以下简称螺栓模拟器)是在对电动、气动扭矩扳子校准时使用的必要配套计量设备。在jjf1610-2017《电动、气动扭矩扳子校准规范》中将螺栓模拟器分为高扭矩率和低扭矩率两种，用来模拟不同螺纹连接状态，在达到规定所需要的扭矩前起到缓冲作用。

2、规范中对螺栓模拟器的技术指标做出了要求，高扭矩率螺栓模拟器的工作范围为标称值的(5～100)％；扭矩标称值的10％到100％扭矩范围角度转动不大于27°；扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于±2％fs；滑动期间的摩擦载荷不应超过扭矩标称值的5％。低扭矩率螺栓模拟器的工作范围为标称值的(5～100)％；扭矩标称值的10％到100％扭矩范围角度转动不小于650°；扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于±10％fs；滑动期间的摩擦载荷不应超过扭矩标称值的5％。

3、在市场上销售的或自制使用的螺栓模拟器，不具备统一的测量方法，螺栓模拟器的扭矩、角度等技术指标不能得到有效保证，进而会对电动、气动扭矩扳子的校准数据带来误差。

4、目前，螺栓模拟器的测量方法只有一种，该方法是采用水平方式，将螺栓模拟器水平串联在测量装置中来测量。此方法的弊端在于螺栓模拟器在受到旋转扭力的作用下会收缩变形，发生水平相对位移，在重力作用下，会使其产生不可控的扭矩偏差，虽然在测量装置上安装有位移补偿机构，但是该机构是凭目视判断手动控制来进行位移补偿的，与其加载装置不能有效配合，补偿的不彻底。虽然对两个参数都进行了测量，但无法有效得出其二者的相关曲线直线度，存在扭矩角度不匹配的可能性。所以，水平的测量方式不够完善。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置及其测量方法，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，包括数据采集控制器、上位机、螺栓模拟器、扭矩加载装置以及反力臂，所述反力臂和扭矩加载装置分别传动连接在螺栓模拟器的上下两侧并可使螺栓模拟器产生扭矩，反力臂和螺栓模拟器之间设置有扭矩测量装置，所述扭矩测量装置垂直设置在螺栓模拟器上方，扭矩测量装置的上端与反力臂之间传动连接，扭矩测量装置的下端设有下端凸起，螺栓模拟器的上表面设有与所述下端凸起配合的上端凹槽，下端凸起置于所述上端凹槽内并通过上端凹槽与螺栓模拟器传动连接，且下端凸起的外壁与上端凹槽的外壁之间、螺栓模拟器的上表面与扭矩测量装置的下表面之间均具有间隙，扭矩加载装置上还连接有角度测量仪，所述据采集控制器通过数据传输线缆分别与上位机、扭矩加载装置、角度测量仪以及扭矩测量装置电性连接。

4、上述
技术实现要素：
中，进一步的，所述扭矩加载装置包括电机，所述电机通过联轴器连接有减速器，所述减速器上连接有同轴连接导杆，扭矩加载装置通过所述同轴连接导杆与螺栓模拟器传动连接。

5、上述发明内容中，进一步的，所述螺栓模拟器的下表面设有与所述同轴连接导杆配合的下端凹槽，同轴连接导杆的端部置于所述下端凹槽内并与螺栓模拟器传动连接。

6、上述发明内容中，进一步的，所述反力臂上传动连接有力臂延长杆，扭矩测量装置的上端设有上端凸起，扭矩测量装置通过所述上端凸起嵌套在所述力臂延长杆上，扭矩测量装置通过力臂延长杆与反力臂传动连接。

7、上述发明内容中，进一步的，所述上端凸起、下端凸起、上端凹槽以及下端凹槽均为方形结构。

8、上述发明内容中，进一步的，所述间隙的宽度为1-2mm。

9、一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置的测量方法，包括以下步骤：

10、s1、将螺栓模拟器的下端安装在同轴连接导杆的端部，再将扭矩测量装置的上端凸起安装在力臂延长杆上，并使扭矩测量装置的下端凸起置于螺栓模拟器的上端凸起内；

11、s2、通过数据采集控制器控制扭矩加载装置的电机转动，使扭矩加载装置对螺栓模拟器施加扭矩标称值的10％的扭矩；

12、s3、当扭力达到螺栓模拟器施加扭矩标称值的10％时，以此时螺栓模拟器的位置为角度测量原点，在螺栓模拟器扭矩范围内按照一定的比例再次设定扭矩值；

13、s4、数据采集控制器自动采集扭矩和角度数据，上位机使用最小二乘法将测量数据拟合，得到扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度，完成螺栓模拟器的测量。

14、本发明的有益效果是：本发明扭矩测量装置垂直设置在螺栓模拟器上方，扭矩测量装置的下端设有下端凸起，螺栓模拟器的上表面设有与所述下端凸起配合的上端凹槽，下端凸起置于所述上端凹槽内并通过上端凹槽与螺栓模拟器传动连接，且下端凸起的外壁与上端凹槽的外壁之间、螺栓模拟器的上表面与扭矩测量装置的下表面之间均具有间隙，在测量过程中，螺栓模拟器即使在垂直方向产生缩变量，缩变量也只会对测量结果忽略不计的影响，因此本发明能够有效得到扭矩和转动角度之间的相关曲线直线度，方便全面衡量螺栓模拟器技术特性。

技术特征：

1.一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，包括数据采集控制器、上位机、螺栓模拟器、扭矩加载装置以及反力臂，所述反力臂和扭矩加载装置分别传动连接在螺栓模拟器的上下两侧并可使螺栓模拟器产生扭矩，反力臂和螺栓模拟器之间设置有扭矩测量装置，所述扭矩测量装置垂直设置在螺栓模拟器上方，扭矩测量装置的上端与反力臂之间传动连接，扭矩测量装置的下端设有下端凸起，螺栓模拟器的上表面设有与所述下端凸起配合的上端凹槽，下端凸起置于所述上端凹槽内并通过上端凹槽与螺栓模拟器传动连接，且下端凸起的外壁与上端凹槽的外壁之间、螺栓模拟器的上表面与扭矩测量装置的下表面之间均具有间隙，扭矩加载装置上还连接有角度测量仪，所述据采集控制器通过数据传输线缆分别与上位机、扭矩加载装置、角度测量仪以及扭矩测量装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，所述扭矩加载装置包括电机，所述电机通过联轴器连接有减速器，所述减速器上连接有同轴连接导杆，扭矩加载装置通过所述同轴连接导杆与螺栓模拟器传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，所述螺栓模拟器的下表面设有与所述同轴连接导杆配合的下端凹槽，同轴连接导杆的端部置于所述下端凹槽内并与螺栓模拟器传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，所述反力臂上传动连接有力臂延长杆，扭矩测量装置的上端设有上端凸起，扭矩测量装置通过所述上端凸起嵌套在所述力臂延长杆上，扭矩测量装置通过力臂延长杆与反力臂传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，所述上端凸起、下端凸起、上端凹槽以及下端凹槽均为方形结构。

6.根据权利要求5所述的一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置，其特征在于，所述间隙的宽度为1-2mm。

7.一种基于权利要求6所述的螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种螺栓螺母扭矩连接模拟器测量装置及其测量方法，模拟器包括数据采集控制器、上位机、螺栓模拟器、扭矩加载装置以及反力臂，反力臂和扭矩加载装置分别传动连接在螺栓模拟器的上下两侧并可使螺栓模拟器产生扭矩，反力臂和螺栓模拟器之间设置有扭矩测量装置，扭矩测量装置垂直设置在螺栓模拟器上方，其测量方法包括扭矩加载装置对螺栓模拟器施加扭矩标称值的10％的扭矩，以此时螺栓模拟器的位置为角度测量原点，在螺栓模拟器扭矩范围内按照一定的比例再次设定扭矩值；采集扭矩和角度数据，使用最小二乘法将测量数据拟合，得到扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度，本发明能够有效得到扭矩和转动角度之间的相关曲线直线度，方便全面衡量螺栓模拟器技术特性。

技术研发人员：王晓靓,刘东,吕俊,王新爽,王健,何马琳,韩朝,刘汉冶
受保护的技术使用者：黑龙江华安精益计量技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13