專利名稱：一種螺栓疲勞試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺栓在軸向載荷條件下的疲勞試驗裝置，用于進行螺栓軸向疲勞性能的測試。
背景技術(shù)：
對于螺栓軸向疲勞試驗項目，現(xiàn)多數(shù)情況是采用類似螺栓準靜態(tài)拉伸的試驗?zāi)Ｊ剑瞧谠囼灢煌跍熟o態(tài)拉伸試驗，疲勞試驗周期較長，在試驗過程中由于設(shè)備和試驗夾具的同軸度公差及設(shè)備震動容易使該軸向疲勞試驗上下夾具不同軸引起機械作用力， 對螺栓試樣產(chǎn)生附加彎矩，軸向疲勞試驗對附加彎矩比較敏感，容易導(dǎo)致螺栓從螺帽部位斷裂，此種現(xiàn)象為異常斷裂；由于在疲勞試驗過程中設(shè)備震動配合系統(tǒng)垂直度公差，螺栓試樣和夾具發(fā)生微量相對運動導(dǎo)致螺栓發(fā)生旋轉(zhuǎn)，進而使螺栓產(chǎn)生松動現(xiàn)象并且產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，此種現(xiàn)象會使試樣承受附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力并且軸向力有一定的衰減，進而影響試驗結(jié)果。
如圖1所示，中國專利“專用螺栓試驗夾具”，專利號CN2004200U870. 2。該專用螺栓試驗夾具包括上夾具la、下夾具加、螺母夾具3a、實驗螺栓4a、上夾頭fe以及下夾頭 6a0
在實驗螺栓如裝夾后，試驗系統(tǒng)存在的累計同軸度公差會導(dǎo)致實驗螺栓如并不能和下夾具加保持無阻力的同軸和裝夾，這種現(xiàn)象就會造成螺栓螺帽部分并不是完全均勻受力的貼合夾塊平面部分。
此外，在螺栓疲勞試驗過程中，由于機械震動和試驗系統(tǒng)垂直度偏差的原因，時常會導(dǎo)致實驗螺栓如在試驗裝置內(nèi)發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，從而使實驗螺栓如松動，并且這種微小轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一種螺栓疲勞試驗裝置，其解決的技術(shù)問題是螺栓在進行螺栓軸向疲勞試驗過程中產(chǎn)生的附加彎矩作用、螺栓松動現(xiàn)象以及附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等共同作用導(dǎo)致的螺栓異常斷裂而影響試驗結(jié)果。
為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案一種螺栓疲勞試驗裝置，包括上夾具(1)、下夾具(7)以及實驗螺栓(4)，在所述上夾具 (1)下端連接上夾具底座(3)，所述上夾具底座(3)設(shè)有上球冠放置槽(31)，所述上球冠放置槽(31)設(shè)有光滑凹面(32)，在所述上球冠放置槽(31)內(nèi)設(shè)置一上球冠夾塊(2)，所述上球冠夾塊(2)下部的光滑凸面(22)放置在所述上球冠放置槽(31)的光滑凹面(32)中，所述上球冠夾塊(2 )上部設(shè)有螺帽凹槽(21)；在下夾具(7 )上端連接下夾具底座(5 )，所述下夾具底座(5)設(shè)有下球冠放置槽(51)，所述下球冠放置槽(51)設(shè)有光滑凹面(52)，在所述下球冠放置槽(51)內(nèi)設(shè)置一下球冠夾塊(6)，所述下球冠夾塊(6)上部的光滑凸面(62)放置在所述下球冠放置槽(51)的光滑凹面(52)中，所述下球冠夾塊(6)下部設(shè)有螺母凹槽 (61)；所述實驗螺栓(4)依次穿過所述上球冠夾塊(2)、所述上夾具底座(3)、所述下夾具底3座(5)以及所述下球冠夾塊(6)，所述實驗螺栓(4)的螺帽限定在所述螺帽凹槽(21)中，所述實驗螺栓(4)的螺母限定在所述螺母凹槽(61)中。
進一步，所述實驗螺栓(4)的螺帽至少有兩個相互平行的螺帽邊，所述螺帽凹槽 (21)的形狀與所述實驗螺栓(4)的螺帽相同。
進一步，在所述上夾具底座(3)和所述上夾具(1)上分別設(shè)有多個對應(yīng)的螺栓孔， 所述上夾具底座(3 )和所述上夾具(1)通過固定螺栓(12 )進行固定。
進一步，在所述下夾具底座(5)和所述下夾具(7)上分別設(shè)有多個對應(yīng)的螺栓孔， 所述下夾具底座(5 )和所述下夾具(7 )通過固定螺栓(72 )進行固定。
進一步，所述上夾具(1)上設(shè)有預(yù)留空間(11)用于裝夾所述實驗螺栓(4)的螺帽端，所述下夾具(7)上設(shè)有預(yù)留空間(71)用于裝夾所述實驗螺栓(4)的螺母端。
進一步，所述上夾具(1)的上端設(shè)有上設(shè)備配合部位(9)，所述下夾具(7)的下端設(shè)有下設(shè)備配合部位(8 )，所述上設(shè)備配合部位(9 )和所述下設(shè)備配合部位(8 )與拉伸設(shè)備連接。
進一步，所述所述上設(shè)備配合部位(9)和所述下設(shè)備配合部位(8)與拉伸設(shè)備通過螺接方式進行固定連接。
該螺栓疲勞試驗裝置與傳統(tǒng)的螺栓疲勞試驗裝置相比，具有以下有益效果本發(fā)明的螺栓疲勞試驗裝置用于螺栓軸向疲勞試驗，通過對中裝置和螺栓固定裝置的設(shè)置，有效避免了螺栓在進行螺栓軸向疲勞試驗過程中產(chǎn)生的附加彎矩作用和螺栓松動現(xiàn)象以及附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等共同作用導(dǎo)致的螺栓異常斷裂而影響試驗結(jié)果。


圖1 現(xiàn)有專用螺栓試驗夾具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 本發(fā)明螺栓疲勞試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 本發(fā)明上夾具和上夾具底座組合結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4 本發(fā)明下夾具和下夾具底座組合結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5 本發(fā)明上夾具底座軸向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6 本發(fā)明上夾具底座徑向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7 本發(fā)明下夾具底座軸向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8 本發(fā)明上球冠夾塊軸向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9 本發(fā)明上球冠夾塊徑向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10 本發(fā)明下球冠夾塊軸向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11 本發(fā)明下球冠夾塊徑向結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明Ia—上夾具；2a—下夾具；3a—螺母夾具；4a—實驗螺栓；5a—上夾頭；6a—下夾頭； 1 一上夾具；11 一預(yù)留空間；12—固定螺栓；2—上球冠夾塊；21—螺帽凹槽；22—光滑凸面；3—上夾具底座；31—上球冠放置槽；32—光滑凹面；33—螺栓孔；4一實驗螺栓；5— 下夾具底座；51—下球冠放置槽；52—光滑凹面；6—下球冠夾塊；61—螺母凹槽；62—光滑凸面；7—下夾具；71—預(yù)留空間；72—固定螺栓；8—下設(shè)備配合部位；9一上設(shè)備配合部位。
具體實施方式
下面結(jié)合圖2至圖11，對本發(fā)明做進一步說明如圖2所示，在實驗螺栓裝夾后，試驗系統(tǒng)存在的累計同軸度公差會導(dǎo)致螺栓并不能和下夾具保持無阻力的同軸和裝夾，這種現(xiàn)象就會造成螺栓螺帽部分并不是完全均勻受力的貼合夾塊平面部分。
由于上、下球冠夾塊和上、下夾具底座采用光滑的球冠表面進行連結(jié)，在上球冠夾塊平面部分受到螺帽偏向力的作用下，上球冠夾塊就會相對于上球冠放置槽自行調(diào)整找正，使得螺帽部分平面完全貼合上球冠夾塊平面部分。從而避免了因為螺帽不完全貼合上球冠夾塊2平面部分而導(dǎo)致的彎曲應(yīng)力產(chǎn)生附加彎矩。
在螺栓疲勞試驗過程中，由于機械震動和試驗系統(tǒng)垂直度偏差的原因，時常會導(dǎo)致實驗螺栓在試驗裝置內(nèi)發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，從而使實驗螺栓松動，并且這種微小轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。本試驗裝置在設(shè)置了螺栓帽和螺母固定裝置，避免了螺栓由于機械震動和垂直度偏差而引起的轉(zhuǎn)動效果，同是避免了由于轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對試驗結(jié)果的影響。
螺栓疲勞試驗裝置組合安裝方式將上夾具底座3通過螺栓連結(jié)裝配到上夾具1 上，將下夾具底座5裝配到下夾具7上。分別將上夾具1和下夾具3裝配到設(shè)備對應(yīng)上橫梁和設(shè)備底座上。
針對具體螺栓試樣選取合適規(guī)格的球冠夾塊，將該球冠夾塊分別裝入上夾具底座，3和下夾具底座5中使之配合，上下裝夾實驗螺栓4的尺寸和螺帽與螺母固定裝置尺寸針對實際情況制作加工，其余參數(shù)不變。將螺栓試樣傾斜放入上夾具并使其通過球冠夾塊部分，使螺帽部分嵌入螺帽固定裝置，如是圓頭螺帽，將螺帽進行微量打磨至具有兩個相互平行的平面為止并為其制作相應(yīng)夾塊以便固定。
調(diào)整設(shè)備橫梁高度室螺栓試樣自然下垂至螺柱伸出下夾具一定長度為止，以便于裝夾螺母(針對螺栓實際工況，如無螺母聯(lián)結(jié)則對夾塊設(shè)置螺紋進行聯(lián)結(jié))。將螺母裝夾好后調(diào)整設(shè)備橫梁高度，使螺母慢慢嵌入螺母固定裝置，當(dāng)螺母已經(jīng)嵌入螺母固定裝置后用手微動螺柱部分調(diào)整球冠夾塊使其能微微滑動。
當(dāng)螺栓試樣開始承受軸向載荷時，停止轉(zhuǎn)動手動調(diào)節(jié)設(shè)備，采用自動負荷控制使螺栓試樣達到試驗平均負荷后，調(diào)整試驗參數(shù)開始試驗。
如圖3所示，上夾具1用于和拉伸設(shè)備上橫梁及上夾具底座3連結(jié)，上夾具1上設(shè)有預(yù)留空間11并且較大，用于裝夾實驗螺栓4的螺帽端；上夾具底座3和上夾具1通過固定螺栓12進行固定。上夾具1的上端設(shè)有上設(shè)備配合部位9。
如圖4所示，下夾具7用于和設(shè)備底座及下夾具底座5相連結(jié)，下夾具7上設(shè)有預(yù)留空間71并且較小，預(yù)留空間71用于裝夾實驗螺栓4的螺母端；下夾具底座5和下夾具7 通過固定螺栓72進行固定。下夾具7的下端設(shè)有下設(shè)備配合部位8。
如圖5所示，上夾具底座3設(shè)有上球冠放置槽31，上球冠放置槽31設(shè)有光滑凹面 32。上球冠放置槽31表面須保證較高光潔度，便于和上球冠夾塊2相互運動自如以便于配合部位找正。
如圖6所示，在上夾具底座3和上夾具1上分別設(shè)有多個對應(yīng)的螺栓孔，所述上夾具底座3和所述上夾具1通過固定螺栓12進行固定。
如圖7所示，下夾具底座5設(shè)有下球冠放置槽51，下球冠放置槽51設(shè)有光滑凹面 52。下球冠放置槽51表面須保證較高光潔度，便于和下球冠夾塊6相互運動自如以便于配合部位找正。
如圖8所示，上球冠夾塊2下部的光滑凸面22放置在上球冠放置槽31的光滑凹面32中，上球冠夾塊2上部設(shè)有螺帽凹槽21。上球冠夾塊2要求表面有較高光潔度，便于和上夾具底座3中的上球冠放置槽31相互配合時摩擦阻力達到最小。螺帽凹槽21用于在實驗螺栓4試樣進行試驗時避免由于機械震動和垂直度公差的作用而使實驗螺栓4產(chǎn)生微量旋轉(zhuǎn)，并且產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
如圖9所示，上球冠夾塊2上部設(shè)有螺帽凹槽21。實驗螺栓4的螺帽至少有兩個相互平行的螺帽邊，螺帽凹槽21的形狀與實驗螺栓4的螺帽相同。
如圖10所示，下球冠夾塊6下部設(shè)有螺母凹槽61。下球冠夾塊6上部的光滑凸面 62放置在下球冠放置槽51的光滑凹面52中。下球冠夾塊6要求表面有較高光潔度，便于和下夾具底座5中的下球冠放置槽51相互配合時摩擦阻力達到最小。螺母凹槽61用于在實驗螺栓4試樣進行試驗時避免由于機械震動和垂直度公差的作用而使實驗螺栓4產(chǎn)生微量旋轉(zhuǎn)，并且產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
如圖11所示，下球冠夾塊6下部設(shè)有螺母凹槽61。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種螺栓疲勞試驗裝置，包括上夾具(1)、下夾具(7)以及實驗螺栓(4)，其特征在于在所述上夾具(1)下端連接上夾具底座(3)，所述上夾具底座(3)設(shè)有上球冠放置槽 (31)，所述上球冠放置槽(31)設(shè)有光滑凹面(32 )，在所述上球冠放置槽(31)內(nèi)設(shè)置一上球冠夾塊(2)，所述上球冠夾塊(2)下部的光滑凸面(22)放置在所述上球冠放置槽(31)的光滑凹面(32)中，所述上球冠夾塊(2)上部設(shè)有螺帽凹槽(21);在下夾具(7)上端連接下夾具底座(5 )，所述下夾具底座(5 )設(shè)有下球冠放置槽(51)，所述下球冠放置槽(51)設(shè)有光滑凹面(52 )，在所述下球冠放置槽(51)內(nèi)設(shè)置一下球冠夾塊(6 )，所述下球冠夾塊(6 )上部的光滑凸面(62)放置在所述下球冠放置槽(51)的光滑凹面(52)中，所述下球冠夾塊(6)下部設(shè)有螺母凹槽(61);所述實驗螺栓(4)依次穿過所述上球冠夾塊(2)、所述上夾具底座(3)、 所述下夾具底座(5)以及所述下球冠夾塊(6)，所述實驗螺栓(4)的螺帽限定在所述螺帽凹槽(21)中，所述實驗螺栓(4)的螺母限定在所述螺母凹槽(61)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于所述實驗螺栓(4)的螺帽至少有兩個相互平行的螺帽邊，所述螺帽凹槽(21)的形狀與所述實驗螺栓(4)的螺帽相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于在所述上夾具底座(3)和所述上夾具(1)上分別設(shè)有多個對應(yīng)的螺栓孔，所述上夾具底座(3)和所述上夾具(1)通過固定螺栓(12)進行固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于在所述下夾具底座(5)和所述下夾具(7)上分別設(shè)有多個對應(yīng)的螺栓孔，所述下夾具底座(5)和所述下夾具(7)通過固定螺栓(72)進行固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于所述上夾具 (1)上設(shè)有預(yù)留空間(11)用于裝夾所述實驗螺栓(4)的螺帽端，所述下夾具(7)上設(shè)有預(yù)留空間(71)用于裝夾所述實驗螺栓(4 )的螺母端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于所述上夾具(1)的上端設(shè)有上設(shè)備配合部位(9)，所述下夾具(7)的下端設(shè)有下設(shè)備配合部位(8)，所述上設(shè)備配合部位 (9 )和所述下設(shè)備配合部位(8 )與拉伸設(shè)備連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述螺栓疲勞試驗裝置，其特征在于所述所述上設(shè)備配合部位(9) 和所述下設(shè)備配合部位(8 )與拉伸設(shè)備通過螺接方式進行固定連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺栓疲勞試驗裝置，包括上夾具(1)、上球冠夾塊、上夾具底座、實驗螺栓、下夾具底座、下球冠夾塊以及下夾具。本發(fā)明的螺栓疲勞試驗裝置用于螺栓軸向疲勞試驗，通過對中裝置和螺栓固定裝置的設(shè)置，有效避免了螺栓在進行螺栓軸向疲勞試驗過程中產(chǎn)生的附加彎矩作用和螺栓松動現(xiàn)象以及附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等共同作用導(dǎo)致的螺栓異常斷裂而影響試驗結(jié)果。
文檔編號G01N3/08GK102507319SQ20111032274
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者李創(chuàng), 肖勇, 薛正玉, 陳光躍, 魯萍 申請人:奇瑞汽車股份有限公司