螺纹紧固件应力松弛测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及紧固件检测技术领域，尤其是涉及一种螺纹紧固件应力松弛测试装置。


背景技术：

2.螺纹紧固件广泛应用于机械系统中，许多关键位置也是通过螺纹紧固件连接，因此螺纹紧固件连接的合理设计是机械系统可靠性的重要保障之一。在螺纹紧固件装配过程中，由于接触界面的微观结构上凹凸不平，在装配初期，微观凸起处形成了很大压力，凸起结构屈服发生“嵌入”塑性变平，使得螺纹紧固件连接表面产生局部嵌入的情况。螺纹紧固件连接表面局部嵌入将导致应力松弛，使得预紧力偏离设计值，装配结束后应力松弛可达5％～15％。因此获得准确的应力松弛是对螺纹紧固件预紧力可靠设计和螺纹紧固件连接合理设计的关键。
3.现有的应力松弛测试装置复杂，且不适用于表面有涂层和多层金属板叠放等情况，在有涂层的情况下往往会产生更大的应力松弛，而实际运用中出于防腐蚀、防松、绝缘和美工设计等目的，不可避免的在螺纹表面和被连接件表面涂覆涂层，现有应力松弛测试装置计算得到的参数偏低，不适用于多数实际工程应用场景，导致设计预紧力和安装扭矩不足，降低螺纹紧固件的紧固性能，严重影响螺纹紧固件的连接可靠性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种螺纹紧固件应力松弛测试装置，以解决应力松弛测试装置复杂且计算得到的参数偏低，导致设计预紧力和安装扭矩不足，严重影响螺纹紧固件的性能和连接可靠性的问题。
5.本实用新型提供了一种螺纹紧固件应力松弛测试装置，包括需要检测的螺纹紧固件，所述螺纹紧固件包括螺栓和螺母，其中，所述螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括：
6.试样组件，包括多个贴设排布的试样件；
7.沿多个所述试样件的排布方向，所述试样组件形成有贯穿于其主体的检测部，所述螺纹紧固件穿设于所述检测部，所述螺栓的头部与所述螺母分别设置在所述检测部长度方向上的两端；
8.驱动件，形成有旋紧转向，所述驱动件用于驱动所述螺母沿所述旋紧转向转动，使得所述螺纹紧固件夹紧所述试样组件；
9.检测组件，包括转角检测件、扭矩检测件和轴力检测件；
10.所述转角检测件和所述扭矩检测件与所述驱动件连接，所述轴力检测件与所述螺栓连接。
11.优选地，所述螺母沿所述旋紧转向转动前，所述螺母的端面和所述螺栓的头部分别贴合在所述试样组件的两侧；所述螺母沿所述旋紧转向转动后，所述螺母与所述螺栓的头部之间的距离缩短，以夹紧多个所述试样件。
12.优选地，所述螺母沿所述旋紧转向转动前，所述检测组件被配设有预设阈值，所述预设阈值包括与所述转角检测件对应的转角阈值、与所述扭矩检测件对应的扭矩阈值和与所述轴力检测件对应的轴力阈值；
13.所述螺母沿所述旋紧转向转动后，当所述转角检测件检测到的参数达到所述转角阈值或所述扭矩检测件检测到的参数达到所述扭矩阈值或所述轴力检测件检测到的参数达到轴力阈值时，所述驱动件停止转动。
14.优选地，所述驱动件还形成有与所述旋紧转向的旋向相反的反松转向，停止转动的所述驱动件沿所述反松转向转动；
15.所述反松转向形成有反松转角，所述反松转角不超过1度。
16.优选地，所述轴力检测件包括设置于所述螺栓的头部的耦合接口和与所述耦合接口连接的超声波轴力感应件，所述超声波轴力感应件用于检测所述螺母沿所述旋紧转向转动的过程中所述螺栓的轴力变化。
17.优选地，所述检测组件还包括时间检测件，所述时间检测件用于记录所述螺母开始沿所述旋紧转向转动至停止的时间。
18.优选地，所述驱动件形成有驱动端，所述转角检测件和所述扭矩检测件设置于所述驱动端；
19.所述螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括与所述驱动端连接的辅助旋拧件，所述辅助旋拧件朝向所述螺母的一端向内凹陷，以形成与所述螺母的侧壁抵接的旋拧部。
20.优选地，所述螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括显控模块，所述显控模块包括与所述驱动件和所述检测组件连接的控制组件和与所述检测组件通讯连接的显示件，所述显示件向试验人员示出检测数据。
21.优选地，所述螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括设置在所述试样组件下方的工作台；所述工作台形成有面向所述试样组件延伸的固定部，所述固定部夹设在所述试样组件的两侧；所述固定部设置在所述驱动件和所述轴力检测件之间；
22.所述工作台形成有沿所述螺纹紧固件的轴线方向延伸的第一滑移方向和与所述第一滑移方向呈角度设置的第二滑移方向；
23.所述工作台沿所述第二滑移方向移动，使得所述驱动件、所述螺纹紧固件和轴力检测件同轴设置，所述工作台沿所述第一滑移方向运动，使得所述驱动件和所述轴力检测件夹持或释放所述螺纹紧固件。
24.优选地，所述试样组件形成有与所述螺纹紧固件的实际应用情况一致的参数；
25.所述试样组件的参数包括所述试样件的数量、每个所述试样件的材料、每个所述试样件的厚度和每个所述试样件的排布顺序。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
27.本实用新型的螺纹紧固件应力松弛测试装置结构简单、测试方便，能够提升应力松弛参数的检测精度，如此获得准确的应力松弛参数，从而使得应力松弛参数能够有效指导螺纹紧固件的预紧力和安装扭矩的可靠设计。
28.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型的实施例提供的螺纹紧固件应力松弛测试装置的结构示意图；
31.图2为本实用新型的实施例提供的螺纹紧固件应力松弛测试装置中试样件的结构示意图；
32.图3为本实用新型的实施例提供的螺纹紧固件应力松弛测试装置中试样件在另一视角下的结构示意图。
33.图标：10-试样组件；11-试样件；12-检测部；20-螺纹紧固件；21-螺栓；22-螺母；30-驱动件；41-转角检测件；42-扭矩检测件；43-超声波轴力感应件；50-辅助旋拧件；61-显示件；62-控制组件；70-工作台；71-固定部；d1-第一滑移方向；d2-第二滑移方向。
具体实施方式
34.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
35.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
36.在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
37.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
38.尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
39.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语
意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在
……
之上”根据装置的空间方位而包括“在
……
之上”和“在
……
之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
40.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
41.由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
42.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
43.根据本实用新型提供一种螺纹紧固件应力松弛测试装置，其包括试样组件10、驱动件30以及检测组件。
44.在下文中，将描述根据本实施例的螺纹紧固件应力松弛测试装置的上述部件的具体结构。
45.在实施例中，螺纹紧固件20包括螺纹连接的螺栓21和螺母22，螺栓21在长度方向上的一端形成为凸出的头部，用于将数量至少为两个的被连接件紧固连接。被连接件上设置有供螺栓21穿设的连接孔，被连接件优选地形成为板状结构，使得螺纹紧固件20在拧紧后，螺母22的端部与螺栓21的头部与两个不同的被连接件表面贴合，数量至少为两个的被连接件呈被夹紧状态。
46.在本实施例中，如图1至图3所示，试样组件10包括多个贴设排布的试样件11；试样组件10形成有与螺纹紧固件20的实际应用情况一致的参数，试样组件10的参数包括试样件11的设置数量、每个试样件11的材料、每个试样件11的厚度和每个试样件11的排布顺序等，即除了整体结构与被连接件不同之外，其余参数均保持一致。
47.需要说明的是，当螺纹紧固件20应用在上述的被连接件时，试样组件10与被连接件的数量、材料、厚度和排布顺序等参数均保持一致，且试验中的螺纹紧固件20的规格、型号和生产批次等参数也需要与实际情况中用于连接被连接件的螺纹紧固件20保持一致，以对螺纹紧固件20的实际应用情况进行检测，从而准确地体现出试样件11与螺纹紧固件20在各交界面上的嵌入损失影响，避免因交界面数量的变化和试样件11参数的变化而引入的误差，如此提升测试装置对应力松弛参数的检测准确性。
48.在本实施例中，如图1至图3所示，沿多个试样件11的排布方向，试样组件10形成有贯穿于其主体的检测部12，检测部12的形状和尺寸优选为与实际的被连接件上的连接孔的形状和尺寸一致，从而提升应力松弛参数检测的准确性，检测部12的螺纹紧固件20穿设于检测部12，螺栓21的头部与螺母22分别设置在检测部12长度方向上的两端。
49.在本实施例中，如图1所示，驱动件30形成有旋紧转向，以驱动螺母22沿旋紧转向转动，使得螺纹紧固件20夹紧试样组件10；驱动件30可以电机等能够形成有扭矩的动力源
件，驱动件30优选为变频电机，以便于控制驱动件30的速度和转矩，使得驱动件30与实际应用情况一致。此外，由于驱动件30能够准确地控制螺纹紧固件20的装配状态，如此保证批量试验时装配扭矩的一致性，避免出现人为操作误差。
50.在本实施例中，如图1所示，螺母22沿旋紧转向转动前，螺母22的端面和螺栓21的头部分别贴合在试样组件10的两侧，此时螺纹紧固件20与试样组件10之间以及试样组件10中各个试样件11之间不受水平方向上的力；螺母22沿旋紧转向转动后，螺母22与螺栓21的头部之间的距离缩短，以夹紧多个试样件11，使得多个试样件11的夹紧状态与实际中被连接件的夹紧状态保持一致。
51.在本实施例中，如图1所示，检测组件包括转角检测件41、扭矩检测件42和轴力检测件；转角检测件41和扭矩检测件42与驱动件30连接，以对驱动件30驱动螺纹紧固件20旋紧试样组件10的过程进行检测，轴力检测件与螺栓21连接，以检测螺栓21在旋紧过程中的轴力变化，检测出的轴力最大值即为所需测试的应力松弛参数。转角检测件41可以采用转角传感器，扭矩检测件42可以采用扭矩传感器。
52.在实施例中，如图1所示，轴力检测件包括设置于螺栓21的头部的耦合接口和与耦合接口连接的超声波轴力感应件43，超声波轴力感应件43用于检测螺母22沿旋紧转向转动的过程中螺栓21的轴力变化。需要说明的是，耦合接口与超声波轴力感应件43相适配，耦合接口可以形成为耦合贴片。
53.此外，在实施例中，检测组件还包括时间检测件(未示出)，时间检测件用于记录螺母22开始沿旋紧转向转动至停止的时间。时间检测件可以采用计时器。时间检测件和轴力检测件配合能够得到整个螺纹紧固件20的装配过程中轴力的变化情况。
54.轴力检测件轴力的轴力检测方式为：超声波轴力感应件43从耦合接口位置发出一束超声波，超声波在螺栓21内部运行并在螺栓21末端反弹回来，时间检测件测出一个时间，由于螺母22旋紧会导致螺栓21的受力状态不同，从而影响波的传递速度，因此时间检测件检测出的时间和标准状态形成时间差，通过该时间差评估出螺栓21轴力的大小。
55.在本实施例中，如图1所示，螺母22沿旋紧转向转动前，检测组件形成有预设阈值，预设阈值在能够保证螺纹紧固件20不会拧断损坏、保证螺纹紧固件20工作可靠的最大承受值之内，具体的预设阈值可以根据实际应用需求进行设定并需要人为手动输入下述控制组件62，预设阈值包括与转角检测件41对应的转角阈值、与扭矩检测件42对应的扭矩阈值和与轴力检测件对应的轴力阈值；螺母22沿旋紧转向转动后，当转角检测件41检测到的参数达到转角阈值或扭矩检测件42检测到的参数达到扭矩阈值或轴力检测件检测到的参数达到轴力阈值时，驱动件30停止转动。
56.需要说明的是，只要检测组件检测到的任一参数达到与该检测件对应预设阈值，驱动件30便停止转动。
57.在本实施例中，如图1所示，驱动件30还形成有与旋紧转向的旋向相反的反松转向，当检测组件检测到预设阈值并使得驱动件30停止转动后，停止转动的驱动件30沿反松转向转动；反松转向形成有反松转角，使得下述辅助旋拧件50与螺母22分离，以消除下述辅助旋拧件50与螺母22之间的摩擦力，提升测试的准确性；在优选的实施方式中，反松转角不超过1度。
58.需要说明的是，旋紧转向与反松转向的实际旋转方向与螺纹紧固件20的螺纹旋向
相关，只要保证旋紧转向能够将螺纹紧固件20旋紧，反松转向与旋紧转向相反即可。
59.在实施例中，如图1所示，驱动件30形成有驱动端，转角检测件41和扭矩检测件42设置于驱动端，以便于转角检测件41和扭矩检测件42检测数据且能提升检测的准确性。
60.此外，在实施例中，如图1所示，螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括与驱动端连接的辅助旋拧件50，辅助旋拧件50朝向螺母22的一端向内凹陷，以形成与螺母22的侧壁抵接的旋拧部(未示出)。旋拧部的槽壁优选地与螺母22的外壁相适配，以便于螺纹紧固件20装配，提升转角检测件41和扭矩检测件42的检测准确性。需要说明的是，旋拧部优选地形成为尺寸可调式结构或设置多个旋拧部且每个旋拧部的尺寸不同，以适配于不同规格的螺母22。
61.在实施例中，如图1所示，螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括显控模块，显控模块包括与驱动件30和检测组件连接的控制组件62和与检测组件通讯连接的显示件61，显示件61向试验人员示出检测数据，显示件61可以形成为显示器，显示器可以形成为触摸式或通过按键控制。控制组件62包括控制模块、数据处理模块和变压器模块等，控制组件62可以设置在箱体结构中，以对其形成保护，控制组件62可以执行控制驱动件30沿旋紧转向或反松转向转动以及对检测组件检测到的参数是否达到预设阈值控制驱动件30停止等操作，保证各个部件和模块之间有效协作，以测出准确的应力松弛参数。
62.在实施例中，如图1所示，螺纹紧固件应力松弛测试装置还包括设置在试样组件10下方的工作台70；工作台70形成有面向试样组件10延伸的固定部71，固定部71可以形成为侧面可以形成为凹字形，使得固定部71夹设在试样组件10的两侧，固定部71设置在驱动件30和轴力检测件之间；在优选的实施方式中，固定部71与试样组件10的侧壁抵接的两部分之间的距离可调，以装配不同的试样组件10，提升测试装置的适配性；此外，上述的超声波轴力感应件43也可以设置在工作台70上，固定部71也可以在工作台70上滑动，以便于调节超声波轴力感应件43与螺栓21的头部之间的距离。
63.在实施例中，如图1至图3所示，工作台70形成有沿螺纹紧固件20的轴线方向延伸的第一滑移方向d1和与第一滑移方向d1呈角度设置的第二滑移方向d2，第一滑移方向d1优选地与第二滑移方向d2垂直；工作台70沿第二滑移方向d2移动，使得驱动件30、螺纹紧固件20和轴力检测件同轴设置，工作台70沿第一滑移方向d1运动，使得驱动件30和轴力检测件夹持或释放螺纹紧固件20。
64.需要说明的是，螺纹紧固件应力松弛测试装置可以对同一组试样组件或不同组试样组件进行批量试验，当试样组件为同一组时，不必将试样组件移除固定部71，可以进行轴力状态的连续监测，提升了试验的执行效率；当试样组件设置有不同组时，可以当第一组试样组件测试完成后从固定部71上移除并静置，再将第二组试样组件装设于固定部71并重复试验操作，以此类推。
65.根据本实用新型的螺纹紧固件应力松弛测试装置简化了试验准备过程、降低试样处理成本，能够根据螺纹紧固件的实际应用情况进行检测，准确体现出试样件与螺纹紧固件在各交界面上的嵌入损失影响，避免因交界面数量的变化和试样件参数的变化而引入的误差，如此提升应力松弛参数的检测准确性，从而使得应力松弛参数能够有效指导螺纹紧固件的预紧力和安装扭矩的可靠设计。此外，还能够准确控制螺纹紧固件的装配状态，保证批量试验时装配扭矩的一致性，避免出现人为操作误差。
66.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。