[发明专利]一种考虑结合面特性的测定轴向螺栓松弛的装置及方法

摘要

本发明公开了一种考虑结合面特性的测定轴向螺栓松弛的装置及方法，属于机械制造及结构力学领域。螺栓杆穿过上下连接件，接触面为特定尺寸和表面数据，采用压力传感器测量螺栓夹紧力的衰减；电涡流位移传感器来测量接触面间位移；三维形貌扫描测量表面三维数据；拉伸试验机进行循环拉伸试验，模拟螺栓工况。轴向夹紧力、轴向位移通过数据采集系统传输至计算机记录并处理。通过几种数据的分析处理获得轴向螺栓松弛的特性。本发明保证了轴向件的连接特性，考虑了固定结合面对螺栓松弛的影响，同时也提高了螺栓松弛测试精度。

主权项

一种考虑结合面特性的测定轴向螺栓松弛的装置，其特征在于：该装置包括拉伸试验机(1)、下连接件(2)、螺母(3)、电涡流位移传感器(4)、上连接件(5)、螺杆(6)和压力传感器(7)，对应的传感器数据采集系统和计算机、三维表面形貌测量仪、数显力矩扳手；三维表面形貌测量仪其最高精度为100nm，用来扫描试件接触面的三维形貌数据包括三维坐标、表面粗糙度、波纹度以及3D形貌；对接触面表面的形貌测量非常准确；测定轴向螺栓松弛的装置的上连接件(5)和下连接件(2)的两端分别夹在拉伸实验机上；利用拉伸试验机加载循环载荷，目的是加速实验，缩短螺栓松动时间；拉伸试验机能够改变加载的力和频率，同时控制加载次数；测定轴向螺栓松弛的装置从上到下依次是上连接件(5)、螺杆(6)、压力传感器(7)、下连接件(2)和螺母(3)；上连接件(5)和下连接件(2)通过固定尺寸的接触面接触；螺栓通过数显力矩扳手拧紧；压力传感器串联在螺杆(6)和上连接件(5)之间，依次连接数字放大器和数据采集卡最终将测得的数据实时输出至计算机对应的传感器数据采集软件中，通过计算机数据采集系统实时监测螺栓夹紧力，获得螺栓夹紧力随时间变化的F‑t曲线；上连接件(5)的端部设有方形带孔薄板，方形带孔薄板用以固定电涡流位移传感器(4)，并实现上下调节，将位移传感器下端探头安装至距离下连接件(2)右侧的方形薄板上端2‑3mm处；电涡流位移传感器(4)设置在上连接件(5)的外侧，电涡流位移传感器(4)与LMS数据采集系统连接，获得精度高的振动下接触面间的位移时间的S‑t图；预紧力的计算：力矩与螺栓所能提供的预紧力之间的关系为T＝K·d·F，其中T是数显力矩扳手设定的扭矩；K为拧紧系数，取0.16～0.18之间；F为螺栓预紧力。