本發(fā)明涉及各類標準件力學、摩擦學性能測試領域，特別是一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)的集成式壓-扭復合傳感器測量裝置。

背景技術：

螺紋緊固件連接系統(tǒng)應用最為廣泛是螺栓-螺母連接副的形式，多數應用在預緊力作用下，預緊力下的連接可以提高螺栓連接的可靠性，并能增強被連接體的緊密性和剛度。在螺紋緊固件連接系統(tǒng)中，沒有預緊力或預緊力不夠時，起不到真正的連接作用，一般稱之為欠擰；但過高的預緊力或者超擰也會導致螺紋連接的失敗。由于安裝現(xiàn)場很難直接測量預緊力，所以螺紋緊固件的預緊力則多是采用控制扭矩和轉角的手段來實現(xiàn)。這就需要知道螺紋緊固件的扭矩、轉角和預緊力之間的關系。即螺紋緊固件的扭矩-夾緊力關系。

螺紋緊固件扭矩-夾緊力關系，不僅涉及到扭矩系數、摩擦系數（含螺紋摩擦系數和支撐面摩擦系數）、緊固軸力、緊固扭矩等一系列螺紋連接副的緊固特性的測試及計算方法，還涉及到螺紋緊固件的應力截面積和承載面積的計算方法等基礎術語、符號的規(guī)定。

我國在概括了國際上有關螺紋緊固件扭矩-夾緊力關系的研究成果和應用經驗，根據標準驗證，對我國也是適用的。因此，在制定標準時，在充分消化、分析日本國家標準JIS B1082-1987《螺紋緊固件應力截面積和承載面積》、JIS B 1083-1990《螺紋緊固件緊固通則》及JIS B 1084-1990《螺紋緊固件擰緊試驗方法》三個標準的基礎上，提出了等效采用的意見。

因此，我國有關螺紋緊固件扭矩-夾緊力關系的標準也包括下列三個國家標準：

GB/T16823.1-1997《螺紋緊固件應力截面積和承載面積》；

GB/T16823.2-1997《螺紋緊固件緊固通則》；

GB/T16823.3-2010 《緊固件扭矩- 夾緊力試驗》。

國內用于分析緊固件扭矩-夾緊力關系的測量裝置主要采用分體式結構形式，即：動態(tài)扭矩傳感器、負荷傳感器、靜態(tài)扭矩傳感器三者分離。分別測量其總扭矩、夾緊軸力、螺紋幅扭矩。這種結構的測量裝置具有設計制造簡單、安裝方便，但是存在較大的問題，試驗過程中螺栓裝夾費時費力，不利于工程應用。對于集成式壓—扭復合測量裝置，雖然國外有相關單位進行設計制造，但是規(guī)格不全、價格昂貴、進貨時間較長、接口與儀器制造單位的控制器不兼容等問題，大大制約了集成式壓—扭復合測量裝置在緊固件性能測試中的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復合傳感器測量裝置，主要解決上述現(xiàn)有技術所存在的不足，它可以將盤式靜態(tài)扭矩傳感器、負荷傳感器、自動定心滾子軸承及相關零部件進行集成，可以用于取代長期以來進口、價格昂貴的壓—扭復合傳感器和操作不便的分體式加載裝置；它使試驗夾具數量大大減少、試驗過程簡化、操作方便。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。

一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復合傳感器測量裝置，其特征在于：它包括座板、安裝立板、負荷傳感器、自動定心滾子軸承、盤式靜態(tài)扭矩傳感器、承力套、止動套、長止動銷、圓墊片、止動卡套、密封圈、定位銷、外止動板、止動板、螺栓墊片、螺栓以及短止動銷；其中：自動定心滾子軸承外圈與負荷傳感器定位孔配合并安裝到位；短止動銷端面與承力套小端面對齊后與小端面的定位銷孔配合，并在側面頂絲孔內安裝頂絲固定；安裝有短定位銷的承力套通過定位軸與自動定心滾子軸承內圈定位；盤式扭矩傳感器通過定位銷與承力套定位；隨后與負荷傳感器通過定位銷進行定位，并用螺栓將其固定在負荷傳感器上；密封圈安裝在負荷傳感器與承力套中間的卡槽內；長止動銷端面與止動套的小端面對齊后裝入負荷傳感器、盤式靜態(tài)扭矩傳感器、承力套的定位孔內，并在側面頂絲孔內安裝頂絲固定；止動板通過圓柱面與負荷傳感器中心孔定位，并將外止動板卡在止動墊板對稱面上，使外止動板螺紋間隙孔與負荷傳感器的螺紋孔對齊后用螺栓固定；螺栓墊片安裝在止動板的卡槽內；圓墊片、止動卡套沿長止動銷裝入止動套內；被測試螺栓穿過螺栓墊片的孔，再穿過止動板、止動套、圓墊片、止動卡套擰到嵌在止動卡套的螺母上。

所述的多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復合傳感器測量裝置，其特征在于：自動定心滾子軸承的兩定位圈分別與外圈與負荷傳感器的定位孔、承力套相應的定位軸配合；承力套定位銷孔與盤式靜態(tài)扭矩傳感器定位銷孔通過定位銷配合，負荷傳感器與盤式靜態(tài)扭矩傳感器通定位銷定位配合。

所述的多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復合傳感器測量裝置，其特征在于：負荷傳感器通過圓柱面和孔配合后安裝在安裝立板上，安裝立板通過鍵定位后用螺栓固定在座板上。

藉由該結構和國內現(xiàn)有相關裝置進行比較，本發(fā)明具有的優(yōu)點是：將盤式扭矩傳感器和特殊設計的負荷傳感器進行集成，減少了螺栓測試過程中夾具數量，操作簡單方便，縮短了測試時間，價格低，規(guī)格齊全，打破了國外集成式測量裝置的壟斷，十分有利于多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)的普及和推廣，對于提高緊固件的質量的監(jiān)控，以及緊固件的開發(fā)和應用具有深遠的意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體外觀圖。

圖2是本發(fā)明的縱向剖視圖。

圖3是本發(fā)明的橫向剖視圖。

圖中：1-座板、2-安裝立板、3-負荷傳感器、4-自動定心滾子軸承、5-盤式靜態(tài)扭矩傳感器、6-承力套、7-止動套、8-長止動銷、9-圓墊片、10-止動卡套、11-密封圈、12-定位銷、13-外止動板、14-止動板、15-螺栓墊片、16-螺栓、17-短止動銷。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

請參閱圖1-3，它是本發(fā)明一種多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)集成式壓-扭復合傳感器測量裝置。如圖所示：它包括座板1、安裝立板2、負荷傳感器3、自動定心滾子軸承4、盤式靜態(tài)扭矩傳感器5、承力套6、止動套7、長止動銷8、圓墊片9、止動卡套10、密封圈11、定位銷12、外止動板13、止動板14、螺栓墊片15、螺栓16以及短止動銷17；其中：自動定心滾子軸承4外圈與負荷傳感器3定位孔配合并安裝到位；短止動銷17端面與承力套6小端面對齊后與小端面的定位銷孔配合，并在側面頂絲孔內安裝頂絲固定；安裝有短定位銷17的承力套6通過定位軸與自動定心滾子軸承4內圈定位；盤式扭矩傳感器5通過定位銷12與承力套6定位；隨后與負荷傳感器3通過定位銷12進行定位，并用螺栓將其固定在負荷傳感器3上；密封圈11安裝在負荷傳感器3與承力套6中間的卡槽內,，防止灰塵及雜質進入傳感器測量系統(tǒng)內部；長止動銷8端面與止動套7的小端面對齊后裝入負荷傳感器3、盤式靜態(tài)扭矩傳感器5、承力套6的定位孔內，并在側面頂絲孔內安裝頂絲固定；止動板14通過圓柱面與負荷傳感器3中心孔定位，并將外止動板13卡在止動墊板對稱面上，使外止動板13螺紋間隙孔與負荷傳感器3的螺紋孔對齊后用螺栓固定；螺栓墊片15安裝在止動板14的卡槽內；圓墊片9、止動卡套10沿長止動銷8裝入止動套7內；被測試螺栓16穿過螺栓墊片15的孔，再穿過止動板14、止動套7、圓墊片9、止動卡套10擰到嵌在止動卡套10的螺母上。

本發(fā)明中，自動定心滾子軸承4的兩定位圈分別與外圈與負荷傳感器3的定位孔、承力套6相應的定位軸配合；承力套6定位銷孔與盤式靜態(tài)扭矩傳感器5定位銷孔通過定位銷12配合，負荷傳感器3與盤式靜態(tài)扭矩傳感器5通定位銷12定位配合。

本發(fā)明中，負荷傳感器3通過圓柱面和孔配合后安裝在安裝立板2上，安裝立板2通過鍵定位后用螺栓固定在座板1上。

本發(fā)明中，負荷傳感器3的作用是用于測量螺栓的夾緊力，本發(fā)明使用中需要使用動態(tài)扭矩傳感器用于施加緊固扭矩T 給螺栓試件，以及使用盤式靜態(tài)扭矩傳感器直接測量出螺母的螺紋扭矩Tth。測試時，動態(tài)扭矩傳感器施加緊固扭矩T 給螺栓試件，螺栓頭下支撐面和試驗墊片15之間產生相對滑動，存在支撐面摩擦扭矩Tb，根據施加的緊固扭矩T，測量出的螺紋扭矩Tth 可以計算出支撐面摩擦扭矩Tb，依據GB/T16823.3-2010 《緊固件扭矩- 夾緊力試驗》標準的規(guī)定，再結合緊固件的結構特性，可以測試分析螺紋緊固件的扭-壓關系。

即：T=T_b+T_th（1）

綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發(fā)明的技術范疇。