[实用新型]一种用于微小螺栓/钉紧固系统的预紧力测量装置

说明书

本实用新型涉及螺纹连接标准件的测试领域，公开了一种用于微小螺栓/钉紧固系统的预紧力测量装置，包括扭矩施加机构，与扭矩施加机构的输出端同轴相连的拧紧执行部件，与扭矩施加机构的输出端同轴设置的待测螺栓/钉的预紧力检测机构，拧紧执行部件用于执行待测螺栓/钉的拧紧作业，预紧力检测机构用于检测拧紧过程中待测螺栓/钉所受到的预紧力，扭矩施加机构用于对待测螺栓/钉施加并检测使其转动的总扭矩。本实用新型通过模拟实际作业的场景，采用实际使用的螺栓/钉、螺母和被连接件，直接检测螺栓/钉的预紧力，结合扭矩施加装置测得的总扭矩，就可以计算得到扭矩系数、总摩擦系数等其他参数，填补了国内对微小螺栓/钉测试的空白。

技术领域

本实用新型涉及螺纹连接标准件的测试领域，特别是一种用于微小螺栓/钉紧固系统的预紧力测量装置。

背景技术

螺纹紧固件连接系统被广泛应用到电子产品，机械产品，数码产品，电力设备，航空产品等各个领域，其中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/钉连接的可靠性，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。

目前，针对M4以上螺栓/钉的预紧力测量方式主要分为两种：

1、通过拧紧力矩控制预紧力

首先，设置扭矩扳手的扭矩为T，利用扭矩扳手为螺栓/钉施加预紧力，直到螺母的扭矩达到扭矩扳手的最大扭矩T，最后通过公式计算螺栓/钉的预紧力，由于拧紧力矩与预紧力呈线性关系，控制了拧紧力矩的大小，就可以计算出预紧力值。由于测量过程中会受到摩擦因数和几何参数偏差的影响，在一定的拧紧力矩下，预紧力值的离散性比较大。特别是在无摩擦条件下，由于接触凸点局部拎焊可能使螺母系数K变得很大。所以在摩擦因数和几何参数偏差的影响下，螺栓/钉预紧力的控制精度不到位，误差一般会达到40％左右，所以这种方法只能用在一般密封要求不高的场合。

2、通过螺栓/钉伸长量控制预紧力

拧紧螺母时，螺栓/钉在预紧力的作用下产生拉伸变形。螺栓/钉伸长法就是在拧紧过程中、或拧紧结束后测量螺栓/钉的伸长长度，利用预紧力与螺栓/钉长度变化量的关系，控制螺栓/钉预紧力。由于预紧力与螺栓/钉伸长呈线性关系，且与摩擦因数和被联接件刚度无关，这样，只需要测量出拧紧前后螺栓/钉的长度就知道了螺栓/钉准确的伸长量，也就可以计算出预紧力。在实际工程问题上，测量螺栓/钉的伸长量很不方便，这种方法一般用在需要严格控制精度的场合。

而被广泛应用到各种电子产品或者数码产品等的M4以下螺栓/钉的预紧力没有专门的测量装置，现有的测量方法也并不适用于这种微小螺栓/钉，因此，急需开发研究针对微小螺栓/钉预紧力的检测。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于微小螺栓/钉紧固系统的预紧力测量装置，解决了现有测量设备不适用微小螺栓/钉的测量问题。

本实用新型可以通过以下技术方案实现：

一种用于微小螺栓/钉紧固系统的预紧力测量装置，包括扭矩施加机构，与所述扭矩施加机构的输出端同轴相连的拧紧执行部件，与所述扭矩施加机构的输出端同轴设置的待测螺栓/钉的预紧力检测机构，所述拧紧执行部件用于执行待测螺栓/钉的拧紧作业，所述预紧力检测机构用于检测拧紧过程中待测螺栓/钉所受到的预紧力，所述扭矩施加机构用于对待测螺栓/钉施加并检测使其转动的总扭矩。

进一步，所述预紧力检测机构包括能够拆卸地设置在底座上的固定件和待测螺母，所述固定件内部设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器的轴向中心设置有待测螺母，用于检测拧紧过程中待测螺栓/钉所受到的预紧力，所述固定件的顶面设置有被连接件，所述待测螺栓/钉通过被连接件与待测螺母螺纹配合。