專利名稱：緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及有效力矩試驗(yàn)裝置，尤其涉及螺栓的有效力矩試驗(yàn)裝置，具體地
說(shuō)是一種緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
緊固件雖小，但其在電網(wǎng)中扮演了十分重要角色，小到電力金具，大到輸配電線路
鐵塔、變電構(gòu)架等，緊固件都是重要的基礎(chǔ)零件，其自身質(zhì)量或安裝質(zhì)量都將直接影響到電
網(wǎng)工程的質(zhì)量和運(yùn)行安全。由于電網(wǎng)的全天候特點(diǎn)所致，與其他領(lǐng)域使用的緊固件相比，除
了通用的技術(shù)性能要求外，電網(wǎng)用緊固件的防腐能力也是一個(gè)重要的方面。 在各種保護(hù)鋼基體的涂鍍方法中，熱浸鋅是非常優(yōu)良的一種。它是在鋅呈液體的
熱狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)了相當(dāng)復(fù)雜的物理、化學(xué)作用之后，在鋼鐵上不僅鍍上較厚的純鋅層，而且
還生成一種鋅一鐵合金層。這種鍍法，不僅具備了電鍍鋅的耐腐蝕特點(diǎn)，而且由于具有鋅鐵
合金層。還具有電鍍鋅所無(wú)法相比擬的強(qiáng)耐蝕性和耐候性。因此，熱鍍鋅層緊固件一直是
電網(wǎng)輸配電線路桿塔及變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)、安裝首選緊固件。 然而，正是這個(gè)提高了緊固件防腐性能的熱浸鍍鋅層，因外表相對(duì)粗糙，使輸配電 線路桿塔及變電站構(gòu)架的安裝工藝 一 幾十年來(lái)避而不談施工所必須的緊固軸力、扭矩系 數(shù)等參數(shù)；使用常規(guī)防腐處理的緊固件(如發(fā)黑、發(fā)藍(lán)、電鍍鋅等)均有可參考的施工安裝 用的緊固軸力、扭矩系數(shù)等參數(shù)及檢驗(yàn)方法。但是，在熱鍍鋅層緊固件的安裝預(yù)緊方面的研 究，卻還是一片空白。輸配電線路桿塔及變電站構(gòu)架用緊固件的螺桿除承受剪力，同樣需要 一定的緊固軸力，緊固軸力可確保增強(qiáng)桿塔或構(gòu)架各部件聯(lián)接的可靠性，緊密性和防松能 力。緊固軸力在緊固件施工安裝時(shí)往往通過(guò)扭力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)；扭力矩不足(欠擰)將不能發(fā) 揮緊固件的作用，會(huì)引起延遲松動(dòng)；扭力矩過(guò)大(超擰)則會(huì)引起緊固件延遲斷擰，上述兩 種情況最終都會(huì)使得整個(gè)桿塔或構(gòu)架出現(xiàn)松動(dòng)。所以，如何準(zhǔn)確控制熱鍍鋅層緊固件的緊 固程度，研究緊固件軸力-扭矩關(guān)系參數(shù)并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工，已成為輸配電線路桿塔及變 電站構(gòu)架安裝質(zhì)量等級(jí)及安全運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，旨在提供一種微機(jī)控制緊固件 軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)。 為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)， 包括主機(jī)和微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述的主機(jī)包括機(jī)座，所述的機(jī)座上設(shè)有操作箱和 導(dǎo)軌，所述的導(dǎo)軌上設(shè)有第一車體和第二車體，所述的第一車體設(shè)有螺栓夾具和負(fù)荷傳感 器；所述的第二車體上設(shè)有傳動(dòng)軸，所述的傳動(dòng)軸一端設(shè)有傳力夾具、位置傳感器和扭矩傳 感器，另一端通過(guò)減速機(jī)連接到伺服電機(jī)；所述的螺栓夾具和傳力夾具依次與所述的傳動(dòng) 軸同軸設(shè)置；所述的負(fù)荷傳感器、位置傳感器、扭矩傳感器和伺服電機(jī)連接到微機(jī)測(cè)控系 統(tǒng)。
3[0007] 本實(shí)用新型的微機(jī)控制有效力矩試驗(yàn)機(jī)，安裝在車體上的加載機(jī)構(gòu)可以在機(jī)座導(dǎo)
軌上自由滑動(dòng)，加載機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加載，通過(guò)傳感器測(cè)量試
樣的扭矩值和加緊載荷，試驗(yàn)機(jī)的正反加載和停車可人工操控，同時(shí)扭轉(zhuǎn)角度由位置傳感
器檢測(cè)，檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給處理系統(tǒng)，完成對(duì)試樣扭轉(zhuǎn)指標(biāo)的測(cè)量及曲線的繪制。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的操作箱一端設(shè)有與螺栓夾具同軸配置的插頭。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的第一車體上設(shè)有用于螺栓夾具水平和周向定位的套筒。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的第一車體上還設(shè)有調(diào)整螺桿安裝長(zhǎng)度的墊板。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的第一車體上設(shè)有立板，所述的螺栓夾具、負(fù)荷傳感器和套
筒設(shè)置在立板上。所述的螺栓夾具安裝于車體的負(fù)荷傳感器內(nèi)。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的第二車體設(shè)有立板，所述的傳動(dòng)軸、傳力夾具、位置傳感 器和扭矩傳感器設(shè)置在立板上。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述的位置傳感器為高精度光電編碼器。
圖1是本實(shí)用新型緊固件軸力_扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是安裝螺栓試樣的示意圖。
具體實(shí)施方式參照?qǐng)Dl，本實(shí)用新型的微機(jī)控制有效力矩試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)測(cè)控系統(tǒng)及夾具三部 分。主機(jī)主要由機(jī)座1、操作箱4、扭矩傳感器14、負(fù)荷傳感器7、減速機(jī)16及伺服電機(jī)17 組成。測(cè)控系統(tǒng)主要對(duì)主機(jī)進(jìn)行操作控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理。夾具包括螺栓夾具、 插頭、墊板、金屬套筒、傳力夾具和梅花套筒。 主機(jī)示意圖如圖2所示。機(jī)座1內(nèi)部布置了電機(jī)接口、負(fù)荷傳感器接口和扭矩傳 感器接口。機(jī)座1上表面安裝固定導(dǎo)軌3。機(jī)座1上方從左到右依次布置操作箱4、車體2 和車體18。操作箱4、車體2和車體18的中心同軸。操作箱4固定安裝在機(jī)座1上。操作 箱4面板上布置有320x240液晶屏、數(shù)字式旋鈕和0MR0N輕觸式按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)的開、 停車和正反加載等操作。操作箱4內(nèi)部布置測(cè)量控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)連接系統(tǒng)。車體2和車 體18安裝在機(jī)座1導(dǎo)軌3上，借助滑輪在導(dǎo)軌3行程范圍內(nèi)自由滑動(dòng)。車體2上固定安裝 立板8。立板8左側(cè)固定安裝負(fù)荷傳感器7。負(fù)荷傳感器7實(shí)現(xiàn)測(cè)量螺栓試樣加緊載荷的 變化。車體18上從左往右固定安裝扭矩傳感器14、減速機(jī)16和伺服電機(jī)17。其中扭矩傳 感器14借助立板13安裝于車體18上。扭矩傳感器14、減速機(jī)16和伺服電機(jī)17通過(guò)傳動(dòng) 軸15連接。伺服電機(jī)17作為整個(gè)裝置的動(dòng)力輸出，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)螺栓試樣進(jìn)行 扭轉(zhuǎn)加載。減速機(jī)16實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)17輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。扭矩傳感器14測(cè)量螺栓試樣 受扭轉(zhuǎn)加載時(shí)的扭矩值。高精度光電編碼器12固定安裝于立板13內(nèi)，檢測(cè)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)的 角度，檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給處理系統(tǒng)，完成對(duì)試樣扭轉(zhuǎn)指標(biāo)的測(cè)量及曲線的繪制。 測(cè)控系統(tǒng)包括安裝于操作箱4內(nèi)部的測(cè)量控制單元和計(jì)算機(jī)19上的測(cè)試軟件。測(cè) 試軟件的功能包括對(duì)試驗(yàn)機(jī)的開、停車和正反加載，暫停等操作，還包括數(shù)據(jù)的記載、處理 和分析，曲線的繪制等。[0020] 夾具包括安裝螺栓試樣的螺栓夾具6、插頭5、調(diào)整螺桿安裝長(zhǎng)度的墊板26、傳遞 扭矩的傳力夾具11和梅花套筒。螺栓夾具6安裝于車體2的負(fù)荷傳感器7內(nèi)，型號(hào)規(guī)格的 選擇與所選螺栓試樣相匹配。金屬套筒10是為實(shí)現(xiàn)負(fù)荷傳感器7右側(cè)螺栓夾具的水平和 周向固定。插頭7的一頭安裝在操作箱4的右側(cè)，另一頭可通過(guò)移動(dòng)車體2安裝于車體2 的螺栓夾具6內(nèi)，實(shí)現(xiàn)螺栓夾具6的周向固定，以防螺栓夾具6打滑使得螺母不能從螺桿上 卸下。墊板是為調(diào)節(jié)螺栓試樣的螺桿部分在試驗(yàn)機(jī)上的安裝長(zhǎng)度。傳力夾具ll安裝于車 體18傳動(dòng)軸15的左端面上，與傳動(dòng)軸15回轉(zhuǎn)中心同軸，并以相同速度轉(zhuǎn)動(dòng)。梅花套筒連 接螺栓試樣的螺母和傳力夾具11，以相同速度與傳力夾具11 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將扭矩提供給 螺母。梅花套筒型號(hào)規(guī)格的選擇也需根據(jù)不同的螺栓規(guī)格選擇不同型號(hào)的與所選螺栓試樣 相匹配。 試驗(yàn)前先根據(jù)螺栓試樣的型號(hào)規(guī)格選擇合適的螺栓夾具6、墊板26和梅花套筒。 將墊板26和螺栓夾具6 —起從左側(cè)水平插入負(fù)荷傳感器7內(nèi)，并用金屬套筒10作周向和 水平固定。螺栓試樣20的六角頭朝向操作箱4，水平插入螺栓夾具6內(nèi)。露出的螺桿部分 用螺母21旋合，墊板26厚度的選擇以螺桿螺紋最終超出螺母21端面兩到三個(gè)螺紋為宜。 滑動(dòng)車體2，使得梅花套筒的一端插入螺母21，另一端插入傳力夾具11，實(shí)現(xiàn)車體 2和車體18的連接。開啟試驗(yàn)機(jī)，啟動(dòng)伺服，同時(shí)打開計(jì)算機(jī)的測(cè)試軟件。新建文件，用于 存放數(shù)據(jù)。在軟件的"控制設(shè)置"菜單中設(shè)定試驗(yàn)要求的轉(zhuǎn)速以及試驗(yàn)機(jī)停止的條件。在 軟件的"試樣參數(shù)"菜單中設(shè)定試樣的個(gè)數(shù)、規(guī)格、性能等級(jí)和最大載荷。在軟件的"圖標(biāo) 設(shè)置"菜單中可以選擇橫、縱坐標(biāo)的意義，包括軸力、扭矩和扭轉(zhuǎn)角的選擇。設(shè)置完畢，點(diǎn)擊 "開始測(cè)試"鍵，試驗(yàn)機(jī)開始工作，螺栓連接副開始受到扭轉(zhuǎn)載荷。軟件界面將采集的數(shù)據(jù)繪 制成曲線輸出。在整個(gè)加載過(guò)程中可以任意按"暫停"按鈕停止加載。軟件界面同時(shí)可以 顯示曲線的峰值和時(shí)間。到達(dá)設(shè)定試驗(yàn)機(jī)停止的條件，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)停止，保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)后， 試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行"反車"操作。如果出現(xiàn)車體2上的螺栓夾具6發(fā)生周向轉(zhuǎn)動(dòng)，即打滑，則將車 體2、18同時(shí)向左滑動(dòng)，插入插頭5，這樣即可固定螺栓夾具6的周向轉(zhuǎn)動(dòng)(參照?qǐng)D3，車體 2由位置I向左滑動(dòng)至位置II)。待加載在螺栓連接副上的載荷很小時(shí)，可將螺栓試樣從試 驗(yàn)機(jī)上卸下，完成本次試驗(yàn)過(guò)程。 應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對(duì)本實(shí)用新型的說(shuō)明，而不是對(duì)本實(shí)用新型的 限制，任何不超出本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)和微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述的主機(jī)包括機(jī)座(1)，所述的機(jī)座(1)上設(shè)有操作箱(4)和導(dǎo)軌(3)，所述的導(dǎo)軌(3)上設(shè)有第一車體(2)和第二車體(18)，所述的第一車體(2)設(shè)有螺栓夾具(6)和負(fù)荷傳感器(7)；所述的第二車體(18)上設(shè)有傳動(dòng)軸(15)，所述的傳動(dòng)軸(15)一端設(shè)有傳力夾具(11)、位置傳感器(12)和扭矩傳感器(14)，另一端通過(guò)減速機(jī)連接到伺服電機(jī)(17)；所述的螺栓夾具(6)和傳力夾具(11)依次與所述的傳動(dòng)軸(15)同軸設(shè)置；所述的負(fù)荷傳感器(7)、位置傳感器(12)、扭矩傳感器(14)和伺服電機(jī)(17)連接到微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的操作箱(4) 一端設(shè)有與螺栓夾具(6)同軸配置的插頭(5)。
3. 如權(quán)利要求1所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的第一車體 (2)上設(shè)有用于螺栓夾具(6)水平和周向定位的套筒(10)。
4. 如權(quán)利要求1所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的第一車體 (2)上還設(shè)有調(diào)整螺桿安裝長(zhǎng)度的墊板(6)。
5. 如權(quán)利要求1所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的第一車體 (2)上設(shè)有立板(8)，所述的螺栓夾具(6)、負(fù)荷傳感器(7)和套筒(10)設(shè)置在立板(8)上。
6. 如權(quán)利要求5所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的螺栓夾具 (6)安裝于車體(2)的負(fù)荷傳感器(7)內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的緊固件軸力-扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的第二車體 (18)設(shè)有立板(13)，所述的傳動(dòng)軸(15)、傳力夾具(11)、位置傳感器(12)和扭矩傳感器 (14)設(shè)置在立板(13)上。
8. 如權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述的緊固件軸力_扭矩聯(lián)合試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的 位置傳感器(12)為高精度光電編碼器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微機(jī)控制有效力矩試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)、測(cè)控系統(tǒng)及夾具三部分。主機(jī)主要由機(jī)座、操作箱、扭矩傳感器、負(fù)荷傳感器、減速機(jī)及伺服電機(jī)組成。測(cè)控系統(tǒng)主要對(duì)主機(jī)進(jìn)行操作控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理。夾具包括螺栓夾具、插頭、墊板、金屬套筒、傳力夾具和梅花套筒。安裝在車體上的加載機(jī)構(gòu)可以在機(jī)座導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，加載機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加載，通過(guò)傳感器測(cè)量試樣的扭矩值和加緊載荷，試驗(yàn)機(jī)的正反加載和停車可人工操控，同時(shí)扭轉(zhuǎn)角度由位置傳感器檢測(cè)，檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給處理系統(tǒng)，完成對(duì)試樣扭轉(zhuǎn)指標(biāo)的測(cè)量及曲線的繪制。
文檔編號(hào)G01L5/24GK201532277SQ20092026950
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者俞敏波, 李周選, 李國(guó)勇, 李 瑞 申請(qǐng)人:浙江電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院