一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于机械测量仪器设备技术领域，涉及一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置。包括用于与待测高强螺栓连接副固定连接的固定装置，设置在与待测高强螺栓连接副配合的螺母处用于为螺母施加扭矩的扭矩扳手，扭矩扳手通过套筒与螺母连接，扭矩扳手与套筒之间设有扭矩传感器，扭矩传感器与扭矩显示器连接，螺母与待测高强螺栓连接副头部之间的螺杆上设有测量待测高强螺栓连接副螺杆轴向应变的单向应变片，单向应变片与电阻应变仪连接。本实用新型专利技术组装简单，操作速度快，并且测量结果准确、可靠，尤其适用于小批量高强螺栓连接副扭矩系数的检测。

Device for measuring torque coefficient of high-strength bolt connection pair

The utility model belongs to the technical field of the mechanical measuring instrument and equipment, and relates to a device for measuring the torque coefficient of the high strength bolt connecting pair. For to be tested and high-strength bolt is fixedly connected with the fixing device is provided for applying torque to the torque wrench nut in the nut to be tested and high-strength bolt with the torque wrench through the sleeve is connected with a nut, a torque sensor is arranged between the sleeve and the torque wrench, torque sensor and torque monitor is connected, and the nut measurement of high-strength bolt between the screw head is provided with a strain gauge measuring high-strength bolt screw axial strain, connecting one-way strain gauge and resistance strain gauge. The utility model has the advantages of simple assembly, high operation speed, accurate and reliable measurement results, and is especially suitable for the detection of the torque coefficient of the small batch high strength bolt connection pairs.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机械测量仪器设备
，涉及一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置。
技术介绍
高强度大六角头螺栓连接副是由同批制造的一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成的结构连接紧固件，作为连接钢结构构件的重要方式，由于它具有施工简便，受力性能好，耐疲劳，连接可靠度高等优点，已在大型钢结构工程和道路桥梁等方面得到了广泛的应用。其中高强度螺栓连接副的扭矩系数是评价构件连接性能的重要指标，对确保工程安全质量起着关键性作用。目前，对扭矩系数k的计算主要通过《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)规定的公式k＝T/(DP)进行计算。式中：k―扭矩系数；T―施加的扭矩，N·m；D―螺栓的公称直径，mm；P―螺栓所受的预拉力，KN由于螺栓在一定扭矩下产生应变，螺栓所受的预拉力P可通过与应变拟合出的线性关系通过下面公式进行计算；P＝EAε1式中：E―螺栓材料的弹性模量；A―螺杆的截面面积，A＝πD2/4，D螺栓的公称直径，mm。ε1―螺栓在扭矩下产生的应变施加的扭矩T可通过扭矩扳手进行确定，在螺栓的公称直径已确定的情况下，可得出扭矩系数k。在测量高强螺栓连接副的扭矩系数k时，现有技术在施拧过程中，操作者常通过扭矩扳手进行人工施加扭矩，但是由于扭矩扳手存在一定误差，约在±3％左右，人工作业时很难控制准确的精度。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置及方法，采用该装置对扭矩系数k进行测量时，速度快，精度高，安全可靠。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，包括用于与待测高强螺栓连接副固定连接的固定装置，设置在与待测高强螺栓连接副配合的螺母处用于为螺母施加扭矩的扭矩扳手，扭矩扳手通过套筒与螺母连接，扭矩扳手与套筒之间设有扭矩传感器，扭矩传感器与扭矩显示器连接，螺母与待测高强螺栓连接副头部之间的螺杆上设有测量待测高强螺栓连接副螺杆轴向应变的单向应变片，单向应变片与电阻应变仪连接。所述单向应变片设置多个，且在待测高强螺栓连接副螺杆的圆周方向对称设置。所述单向应变片设置两个。所述待测高强螺栓连接副的螺杆上开设有用于容纳与单向应变片连接的导线的凹槽，凹槽的上端延伸至单向应变片的下端，凹槽的下端向下延伸且贯穿待测高强螺栓连接副的头部。固定装置包括内侧矩形框架和外侧矩形框架，内侧矩形框架和外侧矩形框架均包括处于上方的顶板、处于下方的底板和处于两侧的挡板，挡板的两端分别与顶板和底板固定连接，内侧矩形框架设置在外侧矩形框架的内部且对应边平行，外侧矩形框架固定且其底板与内侧矩形框架的底板连接，待测高强螺栓连接副的螺杆从下往上贯穿内侧矩形框架和外侧矩形框架的顶板的中部，螺母设置在外侧矩形框架顶板的上方，待测高强螺栓连接副的头部处于内侧矩形框架顶板的下方。所述外侧矩形框架的底板与内侧矩形框架的底板通过可调节螺杆连接，可调节螺杆与待测高强螺栓连接副同轴设置，可调节螺杆的下端与外侧矩形框架底板连接，上端贯穿内侧矩形框架的底板，且配合连接有第一螺母，第一螺母设在内侧矩形框架的底板上方。可调节螺杆的下端与外侧矩形框架的底板焊接。与现有技术相比本技术具有以下有益效果：本技术的测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置在测量螺栓连接副的扭矩系数k时，扭矩扳手施加的扭矩通过扭矩传感器测量并通过扭矩显示器显示，同时通过单向应变片测量螺栓连接副的轴向应变并通过电阻应变仪显示，通过所测拉应变及施加的扭矩能够计算得到扭矩系数k，本技术的装置能够给操作人员的施拧过程提供了准确的数据，使得人工作业时能够控制准确的精度。进一步的，通过设置多个单向应变片减小了螺栓杆各方向受力不均匀的影响，从而使得测量的轴向应变值更加准确，保证了测量的精度。进一步的，本技术通过在螺杆上开用于容纳与单向应变片连接的导线的凹槽、将导线埋入凹槽，且凹槽的下端向下延伸且贯穿待测高强螺栓连接副的头部，因此有效的保护了连接应变片的导线不受损坏。进一步的，本技术通过外侧矩形框架的底板与内侧矩形框架的底板通过可调节螺杆连接，通过调节螺杆长度能够控制内侧矩形框架合适的活动范围，从而满足不同长度的待测高强螺栓连接副，只需更换不同孔径的外侧矩形框架的顶板和内侧矩形框架的顶板，即可满足不同直径的待测高强螺栓连接副。本技术的测试装置组装简单，操作便捷，只需对所述的待测高强螺栓连接副粘贴应变片，对螺母施加扭矩即可计算出扭矩系数，十分适合小批量扭矩系数的检测，对实验的数据的测量提供了可靠的保障。【附图说明】图1为本技术的整体结构示意图；图2(a)为待测高强螺栓连接副钻孔和应变片布置的结构示意图，图2(b)为图2(a)的仰视图，图2(c)为图2(a)中B-B截面示意图；图3为待测试件装置和试件加载装置的结构示意图；其中，1为外侧底板、2为外侧挡板、3为第一高强螺栓、4为内侧底板、5为内侧挡板、6为可调节螺杆、6-1为第一螺母、7为外侧顶板、8为第二高强螺栓、9为扭矩显示器、10为套筒、11为扭矩传感器、12为扭矩扳手、13为电阻应变仪、14为导线、15为待测高强螺栓连接副、15-1为螺母、16为内侧顶板、17为第三高强螺栓、18为单向应变片、19为凹槽。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步详细描述：如图1至图3所示，本技术的测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置包括待测试件装置、试件固定装置、试件加载装置、数据采集系统：试件固定装置包含有外侧矩形框架、内侧矩形框架、第一高强螺栓3、可调节螺杆6、第二高强螺栓8、第三高强螺栓17，其中外侧矩形框架包括外侧底板1、外侧挡板2、外侧顶板7，内侧矩形框架包括内侧底板4、内侧挡板5、内侧顶板16；待测试件装置包括单向应变片18、待测高强螺栓连接副15；试件加载装置包括套筒10、扭矩传感器11、扭矩扳手12；数据采集系统包括扭矩显示器9、电阻应变仪13；外侧底板1通过第一高强螺栓3固定设置在固定安装位置；外侧挡板2的底部对称焊接在外侧底板1的两端，外侧挡板2的顶部通过第二高强螺栓8与外侧顶板7固定连接，形成外侧矩形框架；内侧底板4在中心位置开有与可调节螺杆6相同直径的孔洞，可调节螺杆6在表面设有螺纹，底部焊接在外侧底板1的中心位置，顶部穿过内侧底板4的孔洞并与第一螺母6-1固定连接；内侧挡板5的底部对称焊接在内侧底板4的两端，内侧挡板5的顶部通过第三高强螺栓17与内侧顶板16固定连接形成内侧矩形框架；内侧顶板16和外侧顶板7在中心开有与待测高强螺栓连接副15直径相匹配的孔洞，待测高强螺栓连接副15的螺杆从下往上穿过内侧顶板16以及外侧顶板7上供螺杆穿过的孔洞，并与相应的顶板表面紧密接触；待测高强螺栓连接副15在靠近其头部的螺杆上开设凹槽19，凹槽19的下端贯穿待测高强螺栓连接副15的头部，单向应变片18设置在凹槽19上端结束处的螺杆表面，且在圆周方向对称布置，单向应变片18设置两个，在测量时可以取两者的平均应变作为该螺杆的拉应变；将单向应变片18上连接的导线14埋入凹槽19内，将导线14从待测高强螺栓连接副15的头部引出，最后将导线14与头部固定连接；套筒10的一端开设与螺母15外形尺寸匹配的容纳槽，螺母15为六角头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，其特征在于，包括用于与待测高强螺栓连接副(15)固定连接的固定装置，设置在与待测高强螺栓连接副(15)配合的螺母(15‑1)处用于为螺母(15‑1)施加扭矩的扭矩扳手(12)，扭矩扳手(12)通过套筒(10)与螺母(15‑1)连接，扭矩扳手(12)与套筒(10)之间设有扭矩传感器(11)，扭矩传感器(11)与扭矩显示器(9)连接，螺母(15‑1)与待测高强螺栓连接副(15)头部之间的螺杆上设有测量待测高强螺栓连接副(15)螺杆轴向应变的单向应变片(18)，单向应变片(18)与电阻应变仪(13)连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，其特征在于，包括用于与待测高强螺栓连接副(15)固定连接的固定装置，设置在与待测高强螺栓连接副(15)配合的螺母(15-1)处用于为螺母(15-1)施加扭矩的扭矩扳手(12)，扭矩扳手(12)通过套筒(10)与螺母(15-1)连接，扭矩扳手(12)与套筒(10)之间设有扭矩传感器(11)，扭矩传感器(11)与扭矩显示器(9)连接，螺母(15-1)与待测高强螺栓连接副(15)头部之间的螺杆上设有测量待测高强螺栓连接副(15)螺杆轴向应变的单向应变片(18)，单向应变片(18)与电阻应变仪(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，其特征在于，所述单向应变片(18)设置多个，且在待测高强螺栓连接副(15)螺杆的圆周方向对称设置。3.根据权利要求2所述的一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，其特征在于，所述单向应变片(18)设置两个。4.根据权利要求1所述的一种测量高强螺栓连接副扭矩系数的装置，其特征在于，所述待测高强螺栓连接副(15)的螺杆上开设有用于容纳与单向应变片(18)连接的导线(14)的凹槽(19)，凹槽(19)的上端延伸至单向应变片(18)的下端，凹槽(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊芬，程锦鹏，战宇皓，谢坚，李宝琪，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61