多功能螺栓紧固分析系统集成式压‑扭复合传感器测量装置的制作方法

本发明涉及各类标准件力学、摩擦学性能测试领域，特别是一种多功能螺栓紧固分析系统的集成式压-扭复合传感器测量装置。

背景技术：

螺纹紧固件连接系统应用最为广泛是螺栓-螺母连接副的形式，多数应用在预紧力作用下，预紧力下的连接可以提高螺栓连接的可靠性，并能增强被连接体的紧密性和刚度。在螺纹紧固件连接系统中，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扭矩和转角的手段来实现。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-夹紧力关系。

螺纹紧固件扭矩-夹紧力关系，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）、紧固轴力、紧固扭矩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。

我国在概括了国际上有关螺纹紧固件扭矩-夹紧力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。

因此，我国有关螺纹紧固件扭矩-夹紧力关系的标准也包括下列三个国家标准：

GB/T16823.1-1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》；

GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》；

GB/T16823.3-2010 《紧固件扭矩- 夹紧力试验》。

国内用于分析紧固件扭矩-夹紧力关系的测量装置主要采用分体式结构形式，即：动态扭矩传感器、负荷传感器、静态扭矩传感器三者分离。分别测量其总扭矩、夹紧轴力、螺纹幅扭矩。这种结构的测量装置具有设计制造简单、安装方便，但是存在较大的问题，试验过程中螺栓装夹费时费力，不利于工程应用。对于集成式压—扭复合测量装置，虽然国外有相关单位进行设计制造，但是规格不全、价格昂贵、进货时间较长、接口与仪器制造单位的控制器不兼容等问题，大大制约了集成式压—扭复合测量装置在紧固件性能测试中的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多功能螺栓紧固分析系统集成式压-扭复合传感器测量装置，主要解决上述现有技术所存在的不足，它可以将盘式静态扭矩传感器、负荷传感器、自动定心滚子轴承及相关零部件进行集成，可以用于取代长期以来进口、价格昂贵的压—扭复合传感器和操作不便的分体式加载装置；它使试验夹具数量大大减少、试验过程简化、操作方便。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种多功能螺栓紧固分析系统集成式压-扭复合传感器测量装置，其特征在于：它包括座板、安装立板、负荷传感器、自动定心滚子轴承、盘式静态扭矩传感器、承力套、止动套、长止动销、圆垫片、止动卡套、密封圈、定位销、外止动板、止动板、螺栓垫片、螺栓以及短止动销；其中：自动定心滚子轴承外圈与负荷传感器定位孔配合并安装到位；短止动销端面与承力套小端面对齐后与小端面的定位销孔配合，并在侧面顶丝孔内安装顶丝固定；安装有短定位销的承力套通过定位轴与自动定心滚子轴承内圈定位；盘式扭矩传感器通过定位销与承力套定位；随后与负荷传感器通过定位销进行定位，并用螺栓将其固定在负荷传感器上；密封圈安装在负荷传感器与承力套中间的卡槽内；长止动销端面与止动套的小端面对齐后装入负荷传感器、盘式静态扭矩传感器、承力套的定位孔内，并在侧面顶丝孔内安装顶丝固定；止动板通过圆柱面与负荷传感器中心孔定位，并将外止动板卡在止动垫板对称面上，使外止动板螺纹间隙孔与负荷传感器的螺纹孔对齐后用螺栓固定；螺栓垫片安装在止动板的卡槽内；圆垫片、止动卡套沿长止动销装入止动套内；被测试螺栓穿过螺栓垫片的孔，再穿过止动板、止动套、圆垫片、止动卡套拧到嵌在止动卡套的螺母上。

所述的多功能螺栓紧固分析系统集成式压-扭复合传感器测量装置，其特征在于：自动定心滚子轴承的两定位圈分别与外圈与负荷传感器的定位孔、承力套相应的定位轴配合；承力套定位销孔与盘式静态扭矩传感器定位销孔通过定位销配合，负荷传感器与盘式静态扭矩传感器通定位销定位配合。

所述的多功能螺栓紧固分析系统集成式压-扭复合传感器测量装置，其特征在于：负荷传感器通过圆柱面和孔配合后安装在安装立板上，安装立板通过键定位后用螺栓固定在座板上。

藉由该结构和国内现有相关装置进行比较，本发明具有的优点是：将盘式扭矩传感器和特殊设计的负荷传感器进行集成，减少了螺栓测试过程中夹具数量，操作简单方便，缩短了测试时间，价格低，规格齐全，打破了国外集成式测量装置的垄断，十分有利于多功能螺栓紧固分析系统的普及和推广，对于提高紧固件的质量的监控，以及紧固件的开发和应用具有深远的意义。

附图说明

图1是本发明的立体外观图。

图2是本发明的纵向剖视图。

图3是本发明的横向剖视图。

图中：1-座板、2-安装立板、3-负荷传感器、4-自动定心滚子轴承、5-盘式静态扭矩传感器、6-承力套、7-止动套、8-长止动销、9-圆垫片、10-止动卡套、11-密封圈、12-定位销、13-外止动板、14-止动板、15-螺栓垫片、16-螺栓、17-短止动销。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1-3，它是本发明一种多功能螺栓紧固分析系统集成式压-扭复合传感器测量装置。如图所示：它包括座板1、安装立板2、负荷传感器3、自动定心滚子轴承4、盘式静态扭矩传感器5、承力套6、止动套7、长止动销8、圆垫片9、止动卡套10、密封圈11、定位销12、外止动板13、止动板14、螺栓垫片15、螺栓16以及短止动销17；其中：自动定心滚子轴承4外圈与负荷传感器3定位孔配合并安装到位；短止动销17端面与承力套6小端面对齐后与小端面的定位销孔配合，并在侧面顶丝孔内安装顶丝固定；安装有短定位销17的承力套6通过定位轴与自动定心滚子轴承4内圈定位；盘式扭矩传感器5通过定位销12与承力套6定位；随后与负荷传感器3通过定位销12进行定位，并用螺栓将其固定在负荷传感器3上；密封圈11安装在负荷传感器3与承力套6中间的卡槽内,，防止灰尘及杂质进入传感器测量系统内部；长止动销8端面与止动套7的小端面对齐后装入负荷传感器3、盘式静态扭矩传感器5、承力套6的定位孔内，并在侧面顶丝孔内安装顶丝固定；止动板14通过圆柱面与负荷传感器3中心孔定位，并将外止动板13卡在止动垫板对称面上，使外止动板13螺纹间隙孔与负荷传感器3的螺纹孔对齐后用螺栓固定；螺栓垫片15安装在止动板14的卡槽内；圆垫片9、止动卡套10沿长止动销8装入止动套7内；被测试螺栓16穿过螺栓垫片15的孔，再穿过止动板14、止动套7、圆垫片9、止动卡套10拧到嵌在止动卡套10的螺母上。

本发明中，自动定心滚子轴承4的两定位圈分别与外圈与负荷传感器3的定位孔、承力套6相应的定位轴配合；承力套6定位销孔与盘式静态扭矩传感器5定位销孔通过定位销12配合，负荷传感器3与盘式静态扭矩传感器5通定位销12定位配合。

本发明中，负荷传感器3通过圆柱面和孔配合后安装在安装立板2上，安装立板2通过键定位后用螺栓固定在座板1上。

本发明中，负荷传感器3的作用是用于测量螺栓的夹紧力，本发明使用中需要使用动态扭矩传感器用于施加紧固扭矩T 给螺栓试件，以及使用盘式静态扭矩传感器直接测量出螺母的螺纹扭矩Tth。测试时，动态扭矩传感器施加紧固扭矩T 给螺栓试件，螺栓头下支撑面和试验垫片15之间产生相对滑动，存在支撑面摩擦扭矩Tb，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-压关系。

即：T=T_b+T_th（1）

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。