[发明专利]一种测试螺栓预紧力的装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及一种测试螺栓预紧力的装置及其控制方法。

背景技术

螺栓连接是最常见的可拆连接，而预紧力是螺栓拧紧过程中需要测量的重要性能指标。适当的预紧力可以提高连接的可靠性和螺栓的疲劳强度，对有紧密性要求的连接更可以提高气密性。但是过大的预紧力会导致螺栓和连接件的损坏，因此对重要的螺栓连接，为了保证连接达到所需的预紧力，又不使零部件过载，在装配时需要严格控制预紧力。

目前，一般通过两种方法控制预紧力：控制预紧力矩或控制预紧螺栓的变形量。由于润滑条件不同导致摩擦力变化，从而影响预紧力矩和预紧力关系的不确定性，而预紧螺栓的变形量非常小，很难精确测量，故这两种方法在准确获得预紧力方面均存在一定困难。

为了解决上述问题，现有技术中又提出了在初始预紧力矩下，利用螺栓转角(例如50N×m+120°)确定预紧程度。该种预紧方式不受润滑条件的影响，并且将螺栓长度方向的小变形量放大成角度改变量，提高了预紧的精确性。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

现有的测试装置庞大，提高了测试成本，使用起来不方便导致了工作效率较低，并且测试结果不精确。

发明内容

本发明提供了一种测试螺栓预紧力的装置及其控制方法，本发明实现了间接地测量螺栓预紧角度与预紧力之间的关系，从而达到测试螺栓预紧力的要求，方法简单，降低了实验设备成本，提高了工作效率，详见下文描述：

一种测试螺栓预紧力的装置，所述装置包括：第一连接板，与所述第一连接板平行设置的第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板的顶部之间连接有中心带有通孔的第一支撑板，所述第一支撑板通过四组第一螺栓组件固定于所述第一连接板和所述第二连接板之上，所述第一连接板与所述第二连接板的底部之间连接有带有凹槽及中心通孔的第二支撑板，所述第二支撑板通过四组第二螺栓组件固定于所述第一连接板和所述第二连接板之上，所述第二支撑板的凹槽中设置有与所述凹槽宽度相匹配的固定板。

一种测试螺栓预紧力的装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在被测螺栓上粘贴横向第一应变片和竖向第二应变片，并在其对称部位粘贴相应的横向第三应变片和竖向第四应变片；

(2)所述横向第一应变片和所述竖向第二应变片串联连接，所述横向第三应变片和所述竖向第四应变片串联连接，两个串联支路并联连接；

(3)贴好的所述被测螺栓穿过所述第一支撑板和所述第二支撑板固定设置在所述固定板上，刻度盘的空心孔套在所述被测螺栓头上，粘贴在所述第一支撑板；

(4)用扭矩扳手对所述被测螺栓进行预紧，并在所述刻度盘的起始位置标示0°，以预设角度增量预紧，记录所得的预紧角度值α和第一电信号值ε₁；

(5)通过数值拟合获取所述预紧角度值α与相对应的所述第一电信号值ε₁的关系；

(6)将所述被测螺栓拆卸下来，将第一套筒穿过四个应变片及其引出线套在所述被测螺栓的杆上，带内螺纹的第二套筒旋入所述被测螺栓的螺纹部分，所述被测螺栓装夹在试验机上，所述第一套筒和所述第二套筒分别装夹在所述试验机的上下卡头处；

(7)对所述试验机以预设增量施加轴向拉力，记录所施加的轴向拉力和第二电信号值ε₂；

(8)通过数值拟合方法获取所述轴向拉力与相对应的所述第二电信号值ε₂的关系；

(9)根据所述预紧角度值α与相对应的所述第一电信号值ε₁的关系、所述轴向拉力与相对应的所述第二电信号值ε₂的关系获取所述预紧角度值α和所述轴向拉力的关系，以及所述被测螺栓预紧力的数值大小。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种测试螺栓预紧力的装置及其控制方法，本发明设计了测试螺栓预紧力的装置，并在该装置的基础上获取到预紧角度值α与相对应的第一电信号值ε₁的关系、轴向力F与相对应的第二电信号值ε₂的关系，进而得到预紧角度值α和轴向拉力F的关系，以及被测螺栓预紧力的数值大小，本发明实现了间接地测量螺栓预紧角度与预紧力之间的关系，从而达到测试螺栓预紧力的要求，该方法简单，降低了实验设备成本，提高了工作效率以及测试的精度。

附图说明

图1为本发明提供的一种测试螺栓预紧力的装置的使用状态图；