[发明专利]一种螺纹结构扭拉关系的测量装置及测量方法

说明书

本发明提供一种螺纹结构扭拉关系的测量装置及测量方法，以解决传统的扭拉仅能测量较大尺寸的螺栓、不能够对长度较短的螺栓以及结构较为紧凑的螺纹结构的扭拉关系进行测量的问题。其中螺纹结构扭拉关系的测量装置，应用于螺纹，所述测量装置包括：固定支架，与螺栓配合安装的内螺纹试件设置于固定支架内；固定件，设置于固定支架内，其中，螺栓插设固定件后，与内螺纹试件连接；扭矩施加结构，用于扭矩施加结构在螺栓上施加扭矩，使螺栓相对于内螺纹试件及固定件拧紧；扭矩测量结构，与扭矩施加结构连接，用于检测扭矩；声波轴力测量仪，固定于螺栓的螺杆的端面上，声波轴力测量仪用于检测当螺栓相对于内螺纹试件及固定件拧紧时，螺栓上的预紧力。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，特别是一种螺纹结构扭拉关系的测量装置及测量方法。

背景技术

螺纹连接是机电产品中应用最广泛的装配连接方式之一。据统计，每辆汽车上的螺纹紧固件多达4000件至7000件，螺纹连接装配作业量也占整个汽车装配作业量的70％。螺纹紧固件在拧紧过程中，由于材料被拉伸而在内部产生具有紧固效果的力(该力称为预紧力)，并依靠摩擦力实现自锁，从而达到保持预紧力的目的。合适的预紧力不仅可以有提升螺纹连接的防松性能，确保机械装配的可靠性，而且可以控制装配应力大小，保证装配精度。

但由于预紧力不易直接测量和控制，实际工程中通常采用其它方法间接控制预紧力。常用的方法包括：扭矩法、转角法、伸长法和屈服法。扭矩法通过控制拧紧力矩来间接控制预紧力。该方法具有工具简单、操作灵活、成本低等特点，因此被广泛应用于工程实践中；但由于摩擦系数等因素的不稳定性，使得预紧力离散度通常较大。因此，扭矩法测量预紧力控制精度不高。

目前为了提高扭矩法装配时的预紧力控制精度，采用较为常见的抽样实验测量每批次的螺纹结构的扭拉关系，然后利用该扭矩法精确控制螺纹结构的预紧力。如图1所示的传统扭拉实验，通过传统的螺栓轴力扭拉试验机的螺栓103与内螺纹试件101(螺母等)之间夹设的轴力传感器104和试件垫块102测量螺栓的预紧力，一般的轴力传感器104具有一定的厚度，同时试件垫块102也需要一定的厚度，通过电机107驱动拧紧件105拧紧螺栓103，利用扭矩传感器106测量拧紧力矩，该扭拉实验机能够测量的螺栓103长度必须较长，因此该螺栓扭拉实验机不能够对长度较短的螺栓103以及结构较为紧凑的螺纹结构进行测量。

综上所述，传统扭拉实验测量存在的问题是：只能够测量较大尺寸的螺栓(尤其长度较长的螺栓结构)的扭拉关系，不能够对长度较短的螺栓以及结构较为紧凑的螺纹结构的扭拉关系进行测量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种螺纹结构扭拉关系的测量装置及测量方法，以解决传统的扭拉仅能测量较大尺寸的螺栓、不能够对长度较短的螺栓以及结构较为紧凑的螺纹结构的扭拉关系进行测量的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的一种螺纹结构扭拉关系的测量装置，应用于螺栓，所述螺纹结构扭拉关系的测量装置包括：

固定支架，与所述螺栓配合安装的内螺纹试件设置于所述固定支架内；

固定件，设置于所述固定支架内，其中，所述螺栓插设所述固定件后，与所述内螺纹试件连接；

扭矩施加结构，用于所述扭矩施加结构在所述螺栓上施加扭矩，使所述螺栓相对于所述内螺纹试件及所述固定件拧紧；

扭矩测量结构，与所述扭矩施加结构连接，用于检测所述扭矩；

声波轴力测量仪，固定于所述螺栓的螺杆的端面上，所述声波轴力测量仪用于检测当所述螺栓相对于所述内螺纹试件及所述固定件拧紧时，所述螺栓上的预紧力。

进一步的，所述声波轴力测量仪为超声波轴力测量仪。

进一步的，所述超声波轴力测量仪包括：设置在所述螺栓的螺杆的端面上的压电陶瓷片；