[发明专利]一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置

说明书

本发明公开了一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置，具有结构简单、操作方便、测量精确等有益效果。本发明主要用于测量螺纹紧固件各关键摩擦系数(总摩擦系数、螺纹摩擦系数和支承面摩擦系数)和扭矩系数，并且在保证螺纹联接同轴度的同时，能够实现对不同尺寸螺栓的测量。其方案如下：该测量装置，主要由扭矩传感器、螺母夹紧机构、环形预紧力传感器、支撑架和数显扭矩扳手组成。利用摩擦磨损试验机(UMT)的工作模块连接扭矩传感器，进而连接螺母夹紧机构固定螺母，支撑架固定连接件及环形预紧力传感器，数显扭矩扳手拧紧螺栓，可同时测得拧紧扭矩、轴向预紧力和螺母固定端扭矩等参数，从而获取螺纹紧固件的各关键摩擦系数和扭矩系数。

技术领域

本发明属于测试装置技术领域，主要涉及一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置。

背景技术

螺纹联接因其承载能力强、互换性好、可拆卸等优点广泛应用于现代生产制造中。对于螺纹联接的拧紧方式，目前在工程上最常用的是扭矩法。其中，拧紧扭矩主要用于克服支承面摩擦和螺纹摩擦，只有一小部分用于产生紧固件的预紧力。因此，摩擦系数在螺纹联接中至关重要，尤其是支承面摩擦系数和螺纹摩擦系数。很多实际工程中将这两个摩擦系数视为相等来应用，这其实会对装配质量造成一定的影响。而常见的螺纹紧固件各关键摩擦系数测试方法大多是由多功能螺栓紧固分析系统来完成，此设备不仅造价昂贵且体积大、质量重不易移动。针对这些技术不足，本发明设计了一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置，可实现对螺纹紧固件各关键摩擦系数(总摩擦系数μ_tot、螺纹摩擦系数μ_th和支承面摩擦系数μ_b)和扭矩系数K的精准测量。本测量装置的夹具结构简单、操作方便，用于测量装配中螺纹紧固件的摩擦系数和扭矩系数，对保证螺纹联接的可靠性及稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置，主要用于准确测量螺纹紧固件的摩擦系数和扭矩系数。

为了实现这一目的，该测量装置的具体方案如下：一种螺纹紧固件摩擦系数和扭矩系数的测量装置，该测量装置主要由扭矩传感器1、螺母夹紧机构2、环形预紧力传感器3、支撑架4和数显扭矩扳手5组成。

扭矩传感器1连接在摩擦磨损试验机(UMT)上部工作模块上，可实现竖直方向移动；螺母夹紧机构2通过螺栓连接在扭矩传感器1上用以固定螺母；支撑架4固定在摩擦磨损试验机(UMT)下部工作台上，用以放置连接件及环形预紧力传感器3；数显扭矩扳手5用以在支撑架下部拧紧螺栓。该测量装置可同时测得拧紧扭矩、轴向预紧力和螺母固定端扭矩等参数，从而获取螺纹紧固件的各关键摩擦系数和扭矩系数。

所述扭矩传感器1，即为UMT上配备的标准扭矩传感器。上接UMT，下连螺母夹紧机构2。用以测量固定螺母端的扭矩。

所述螺母夹紧机构2，由圆形底盘和伸出的套筒组成，底盘通过四个螺栓固定在扭矩传感器1上，伸出的套筒含内六边形凹槽，用于固定螺母，并且套筒预留足够长度，防止螺栓和螺母拧紧后螺栓伸出部分碰到螺母夹紧机构2底盘发生卡死，造成测量装置损坏等意外。

所述环形预紧力传感器3，套置于连接件和螺母之间，并在其与螺母之间放置垫片，用于测量实验过程中螺纹紧固件的预紧力。

所述支撑架4，通过螺栓连接固定在UMT下部工作台上，支撑架中支撑板上表面开有正方形凹槽用以放置两块连接件，并起固定作用；下表面预留圆形通孔用以确保螺栓头部可以直接接触到连接件表面材料，保证螺栓头部接触面与实际工作状态一致。

所述数显扭矩扳手5，用于在测量装置中拧紧螺栓，精度误差2％，符合国家检测标准，可以实时记录拧紧过程扭矩大小也可以设定目标扭矩值进行拧紧。

进一步地，测试方法包括如下步骤：

将扭矩传感器1连接在摩擦磨损试验机(UMT)上部工作模块上。