本发明所述的螺纹扭力特性测量装置，涉及一种机械联结领域的测量装置，具体为一种用于测量螺纹连接件扭力特性的装置。
背景技术：
螺纹连接结构简单,拆装方便,类型多样,是机械装配中应用最广泛连接方式。具体应用如高层建筑、大型工业厂房和展览馆、桥梁、电站锅炉、风力发电、公路、铁路、机电装备、港口机械、大型体育场馆、地铁和轻轨工程、城市立交桥、高架桥、环保工程、城市公共设施及临时房屋等钢结构工程项目。
在机械产品装配中,螺纹紧固件装配质量是保证机械质量及正常运转的基础。目前在装配工艺上最经济实用的方法是通过控制扭矩来间接实现轴向预紧力的控制,也叫做力矩控制法。但力矩控制法通常是通过在一定条件下(如钢制普通粗牙、无润滑)给出一个扭矩系数平均值来估算预紧力,因而精度不高,在需要严格控制预紧力的场合难以满足要求。
螺纹联接结构保证其可靠性的关键在于螺纹紧固件的合理选择以及预紧力的合理控制。然而，由于国内在螺纹紧固件的选择和预紧力的控制方面还存在不足。如预紧力分布散差过大，为保证螺纹的可靠联接，在设计时通常会选用比较大的安全系数，这样一来，虽然不会导致过载破坏，但是螺纹紧固件型号很大而所服役的预紧力相对很低，这样不仅不利于充分发挥螺纹紧固件的效能，同时预紧力相对过小，也不利于螺纹紧固件的抗松动性能和抗疲劳性能的充分发挥。
目前螺纹扭力特性测量专用的实验装置和方法均存在结构复杂、使用不便、功能单一等问题，不利于细致研究螺纹最佳预紧力、装配方式、应力振动频率和松动等关键性问题。因此迫切需要设计一种新型的专用测量设备，测量螺纹部位的扭力特性，获取可靠的螺纹连接扭力特性数据，便于螺纹连接关键问题的精细化研究，进而为确定满足精度要求的预紧工艺流程提供科学依据。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的螺纹扭力特性测量装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的螺纹扭力特性测量装置试验台。用以解决螺纹扭力特性测量研究实验台缺乏，及现有实验装置在结构、功能、实用性等方面存在的问题。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
本发明所述的一种螺纹扭力特性测量装置，其结构包括：轴向加载机构、支撑结构、被测量螺纹对、扭矩扳手；轴向加载机构一端与被测量螺纹对连接，另一端通过接触配合径向定位于支撑结构上；被测量螺纹对通过螺栓安装在支撑结构上；扭矩扳手套装在被测量螺纹对的螺栓上；
本发明所述的支撑结构包括：支座、加载侧盖板、套筒、压块、螺纹侧盖板；套筒通过压块安装于支座上；加载侧盖板和螺纹侧盖板通过螺栓定位于套筒上；
本发明所述的轴向加载机构包括：手把轮、拉杆、加载扳手、螺母、拉力传感器、弹簧、挂钩；弹簧安装于两个挂钩间；拉力传感器两端分别通过螺纹与挂钩和拉杆相连；拉杆装于加载侧盖板的通孔中；螺母通过螺纹旋在位于加载侧盖板外侧的拉杆上；加载扳手装于螺母上；手把轮通过螺钉固定于拉杆上；
本发明所述的被测量螺纹对包括试验螺母和试验螺栓；试验螺母通过螺钉装于螺纹侧盖板的外侧，试验螺栓与试验螺母通过螺纹配合连接；试验螺栓的一端与挂钩连接，另一端套装有扭矩扳手。
本发明所述的弹簧轴向刚度为100000～1000000N/m之间；
本发明所述的拉力传感器测量范围0～10000N，输出0～10V电压信号，具备通过数据采集系统进行拉力测量与分析的功能；
本发明所述的扭矩扳手测量范围0～20N.m，输出0-10电压信号，具备通过数据采集系统进行扭矩测量与分析的功能。
本发明的原理及功能是：
本发明原理是进行螺纹扭力特性测量时用手把住手把柄以防拉杆产生扭转运动，使得拉杆只能沿周向运动，通过加载扳手旋转螺母调整拉杆的轴向位置，拉杆拉动弹簧变形，通过拉力传感器和实时测量轴向拉力。在给定轴向拉力下，用手缓慢拉动扭矩扳手，扭矩扳手所测扭矩值会先缓慢增大，后突然小幅跳动，同时扭矩扳手发生显著周向位移，此时获取的扭矩即为该轴向拉力下的螺纹预紧扭矩值。通过更换试验螺栓和试验螺母，可进行不同润滑条件、不同表面粗糙度、温度等对螺纹扭力特性影响试验。
本发明的优点是显而易见的，主要表现在：
1、本发明的使用，解决了螺纹扭力测量专用的实验装置和方法所存在的结构复杂，干扰因素多，测量结构准确性不高等问题；
2、本发明可进行不同润滑条件、不同螺纹表面粗糙度、不同螺纹结构参数和材料下螺纹扭力特性试验，为研究螺母拧紧力矩与轴向压紧力之间关系和螺纹连接件设计提供依据和支撑，属于专用型的新型实验装置。
本发明具有机构简单、加工简便、使用方便、数据准确等优点，故属于一种用于研究螺纹联接结构力学特性的新型螺纹扭力特性测量装置。
附图说明
附图1为本发明结构示意图；
在图中：1、手把轮 2、拉杆 3、加载扳手 4、螺母 5、加载侧盖板 6、套筒 7、拉力传感器 8、压块 9、弹簧 10、螺纹侧盖板 11、试验螺母 12、试验螺栓 13、扭矩扳手 14、支座 15、挂钩。
具体实施方式
本发明的具体实施例如附图所示，螺纹扭力特性测量装置包括：轴向加载机构、支撑结构、被测量螺纹对、扭矩扳手13；轴向加载机构一端与被测量螺纹对连接，另一端通过接触配合径向定位于支撑结构上；被测量螺纹对通过螺栓安装在支撑结构上；扭矩扳手13套装在被测量螺纹对的螺栓上；
支撑结构包括：支座14、加载侧盖板5、套筒6、压块8、螺纹侧盖板10；套筒6通过压块8安装于支座14上；加载侧盖板5和螺纹侧盖板10通过螺栓定位于套筒6上；
轴向加载机构包括：手把轮1、拉杆2、加载扳手3、螺母4、拉力传感器7、弹簧9、挂钩15；弹簧9安装于两个挂钩15间；拉力传感器7两端分别通过螺纹与挂钩15和拉杆2相连；拉杆2装于加载侧盖板5的通孔中；螺母4通过螺纹旋在位于加载侧盖板5外侧的拉杆2上；加载扳手3装于螺母4上；手把轮1通过螺钉固定于拉杆2上；
被测量螺纹对包括试验螺母11和试验螺栓12；试验螺母11通过螺钉装于螺纹侧盖板10的外侧，试验螺栓12与试验螺母11通过螺纹配合连接；试验螺栓12的一端与挂钩15连接，另一端套装有扭矩扳手13。
弹簧9轴向刚度为100000～1000000N/m之间；
拉力传感器7测量范围0～10000N，输出0～10V电压信号，具备通过数据采集系统进行拉力测量与分析的功能；
扭矩扳手13测量范围0～20N.m，输出0-10电压信号，具备通过数据采集系统进行扭矩测量与分析的功能；
安装时，将套筒6通过压块8固定在支座14上，将螺纹侧盖板10安装在套筒6上，将试验螺母11安装在试验螺栓12的中间部位，连接挂钩15、弹簧9、拉力传感器7和拉杆2，然后通过挂钩将轴向力加载部件和试验螺栓连接起来，之后将上述组装好的部件放置在套筒内，并通过螺栓将试验螺母11固定在螺纹侧盖板10上，然后依次安装加载侧盖板5、螺母4和手把轮1，最后安装加载扳手3和扭矩扳手13。
以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。