本發(fā)明涉及用于一種裝配扭矩檢測設(shè)備，特別是一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器及其測試方法。

背景技術(shù)：
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眾所周知，緊固件是各種機(jī)械產(chǎn)品中的重要聯(lián)接件，廣泛應(yīng)用在各種車輛、船舶、建筑鋼結(jié)構(gòu)、橋梁及航空航天的聯(lián)接中，例如：高鐵動(dòng)車、火力發(fā)電設(shè)備、水力發(fā)電設(shè)備、核電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備、冶金設(shè)備、礦山設(shè)備、造船設(shè)備、石油石化設(shè)備等等都有成千上萬的大型螺栓用于其關(guān)鍵零部件的連接，這些螺栓都需要根據(jù)設(shè)計(jì)工藝要求，使用能夠輸出額度扭矩的液壓扭矩扳手、氣動(dòng)扭矩扳手、電動(dòng)扭矩扳手、手動(dòng)扭矩扳手或扭矩倍增器來擰緊和拆松，以確保每個(gè)連接螺栓的預(yù)緊力盡量相同，確保設(shè)備零部件被有效、安全、可靠的連接；預(yù)緊力過大和不足都容易造成螺栓聯(lián)接失效，造成重大事故。

本人從事失效分析工作30多年，通過對緊固件失效案例的統(tǒng)計(jì)，因緊固件裝配預(yù)緊力不當(dāng)引起的失效，占緊固件失效的20％以上，造成緊固件失效的問題是因?yàn)槁菟ㄑb配后，從受力到破斷分三個(gè)區(qū)，一是彈性變形區(qū)，二是塑性變形區(qū)，三是最后斷裂區(qū)，螺栓裝配的預(yù)緊力希望在彈性變形范圍內(nèi)，考慮到宅的安全系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)GB/T16823.3-2010《緊固件 扭矩-夾緊力試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其裝配預(yù)緊力不要超過彈性極限的75％，而這樣的預(yù)緊力所對應(yīng)的裝配扭矩是多少要看螺栓聯(lián)接系統(tǒng)的摩擦力大小而定，也就是中的螺栓頭下支撐面和螺紋(螺栓和螺母之間摩擦力的大小)。也就是GB/T16823.2-1997《螺紋緊固件緊固通則》中的支撐面摩擦系數(shù)和螺紋摩擦系數(shù)》來決定。但是摩擦系數(shù)不是一成不變的，宅受材料的性質(zhì)、硬度、表面粗糙度及表面涂覆層的性質(zhì)來決定，并且在施力的過程中也會(huì)發(fā)生變化，而GB/T16823.2-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種摩擦系數(shù)下的軸力和扭矩的對照表中的數(shù)據(jù)不全，而且檢測兩種摩擦系數(shù)很困難，同時(shí)計(jì)算摩擦力如何確定合理的裝配扭矩，生產(chǎn)和使用單位的技術(shù)人員能力不夠，汽車行業(yè)做了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QC/T518-2007，其中也有有很多不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，所以，在裝配過程中是比較盲目的，給螺栓的失效埋下了隱患。

如在2010年.兵器部因坦克裝甲車，以及導(dǎo)彈裝載汽車在越野訓(xùn)練中產(chǎn)生緊固件松動(dòng)和失效，要求包頭一機(jī)集團(tuán)聯(lián)合北京理工大學(xué)研究《兵器緊固件的合理裝配扭矩和預(yù)緊力的關(guān)系》，至今未果。而如何準(zhǔn)確施力是目前各個(gè)使用單位的一大難題。

雖然市場上有專門的扭矩這種檢測的試驗(yàn)儀器，國內(nèi)用的比較多的是德國Test公司生產(chǎn)的T205型螺紋緊固性能試驗(yàn)機(jī)，該機(jī)器市場售價(jià)100萬——150萬一臺(tái)，主要是大型企業(yè)的研究之用，而實(shí)際使用單位很少購買，一是價(jià)格貴；二是操作不方便；三是試驗(yàn)和實(shí)際裝配受力情況存在相對誤差；且德國產(chǎn)的T205型螺紋緊固性能試驗(yàn)機(jī)，只能檢測螺紋組件，而實(shí)際被緊固零件的工作面檢測有困難。

綜上所述，只要測出裝配扭矩和軸力的關(guān)系，就能夠準(zhǔn)確施力，避免預(yù)緊力過大和不足都容易造成螺栓聯(lián)接失效，造成重大事故，即可解決上述的一系列問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明是針對背景技術(shù)中的問題，提出供一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能測出螺栓裝配扭矩和軸力的關(guān)系，避免預(yù)緊力過大和不足都容易造成螺栓聯(lián)接失效，造成重大事故。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器，包括緊固件裝配扭矩檢測部、傳感器、連接框和機(jī)架，其特征在于，所述緊固件裝配扭矩檢測部通過連接框連接傳感器，其中，所述傳感器一端用聯(lián)接螺栓A固定在連接框的下端，另一端用聯(lián)接螺栓B分別固定在機(jī)架的下端；所述緊固件裝配扭矩檢測部由設(shè)置在機(jī)架上端的被檢支撐塊和定位在連接框上的定位塊組成，被檢螺栓帶端口端定位在定位塊上的限位槽中，帶螺紋端穿過被檢支撐塊并用與被檢螺栓相配套的螺緊固，使用時(shí)，通過扭矩扳手輸入扭矩?cái)Q緊螺母緊固被檢螺栓，被檢螺栓向上拉緊連接框，從而使固定在連接框下端上的聯(lián)接螺栓A和固定在機(jī)架上的聯(lián)接螺栓B之間產(chǎn)生相向位移變化，并將相向位移變化的數(shù)據(jù)在傳感器上轉(zhuǎn)化成被檢螺栓的軸向夾緊力數(shù)據(jù)。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器的結(jié)構(gòu)是通過扭矩扳手輸入扭矩?cái)Q緊螺母緊固被檢螺栓，被檢螺栓向上拉緊連接框，從而使固定在連接框下端上的聯(lián)接螺栓A和固定在機(jī)架上的聯(lián)接螺栓B之間產(chǎn)生相向位移變化，并將相向位移變化的數(shù)據(jù)在傳感器上轉(zhuǎn)化成被檢螺栓的軸向夾緊力數(shù)據(jù)，本發(fā)明的技術(shù)原理在于測出裝配扭矩和軸力的關(guān)系，并根據(jù)檢測出的裝配扭矩和軸力的關(guān)系，提供給緊固件使用單位及設(shè)計(jì)人員選擇合適的裝配扭矩，確定緊固件的安裝質(zhì)量。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述被檢測支撐塊為39mm×39mm×10mm的墊片，該墊片中間設(shè)有被檢螺栓相配套的內(nèi)孔，內(nèi)孔直徑大小稍大于被檢螺栓直徑；且制造所述被檢測支撐塊用的材料與被檢螺栓所用緊固介質(zhì)支撐面材料有相同硬度以及相同的，使得本發(fā)明在施力的過程中摩擦系數(shù)跟現(xiàn)場一致性，并能合理的確定裝配扭矩。

采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的檢測支撐塊為39mm×39mm×10mm的墊片，這樣降低制造成本，而且制造所述被檢測支撐塊用的材料與被檢螺栓所用緊固介質(zhì)支撐面材料有相同硬度以及相同的粗糙度，降低了試驗(yàn)和實(shí)際裝配受力情況存在相對誤差，提高檢測的精度。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述機(jī)架包括上墊板、下墊板及兩塊對稱設(shè)置的側(cè)墊板組成的方形框架，其中，所述上墊板上設(shè)有與被檢支撐塊相配套的支撐面凹槽。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明所述機(jī)架包括上墊板、下墊板及兩塊對稱設(shè)置的側(cè)墊板組成的方形框架，使得本發(fā)明裝配起來簡單方便，便于攜帶，可以用簡易的方式直接放在裝配現(xiàn)場，配合扭矩扳手手工檢測，也可以放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自動(dòng)檢測，還可以現(xiàn)場檢測，且所述上墊板上設(shè)有與被檢支撐塊相配套的支撐面凹槽，進(jìn)一步提高了試驗(yàn)和實(shí)際裝配受力情況存在相對誤差，提高檢測的精度。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題還提供一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器的測試方法，其特征在于，第一步先根據(jù)被緊固介質(zhì)的支撐面的材料和相同硬度以及相同的粗糙度，制成長寬高分別為39mm×39mm×10mm的墊片，且該墊片的內(nèi)孔大小稍大于被檢螺栓直徑；第二步是將被檢螺檢端口端定位在定位塊上，另一端穿過被檢支撐塊與螺母聯(lián)接進(jìn)行裝配(或者按被連接體內(nèi)螺紋加工成方形螺母)；第三步是選擇適合被檢螺栓扭矩的扭矩扳手，第四步是選擇適合被檢螺栓規(guī)格的定位套筒；第五步是，用扭矩扳手在被檢螺栓上進(jìn)行逐級(jí)施力，并同時(shí)在儀器的儀表上讀出相應(yīng)的扭矩和夾緊力，并記錄成《扭矩和夾緊力的對應(yīng)關(guān)系表》；第六步是根據(jù)螺栓的設(shè)計(jì)等級(jí)，按照GB/T3098.1-2010標(biāo)準(zhǔn)查表找出螺栓的保證載荷，并按GB/T16823.3-2010選擇裝配夾緊力＝0.7-0.8保證載荷的要求計(jì)算出夾緊力的范圍(也可以按設(shè)計(jì)需要設(shè)定夾緊力)，并根據(jù)《扭矩和軸力的對應(yīng)關(guān)系表》找出合理裝配扭矩的范圍；最后一步是現(xiàn)場裝配，按照上述試驗(yàn)結(jié)果設(shè)定螺栓裝配工具的扭矩范圍正常裝配。

采用以上的技術(shù)方案的方法，操作方法簡單，普通裝配工人可以操作，簡易的操作可以避免使用方出現(xiàn)事故，減少失效的災(zāi)難。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的扭矩和夾緊力的對應(yīng)關(guān)系表；

圖3為本發(fā)明的扭矩和軸力的對應(yīng)關(guān)系表。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步地說明。

請參閱附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的示意圖。本發(fā)明一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器，包括緊固件裝配扭矩檢測部、傳感器(9)、連接框(6)和機(jī)架，其特征在于，所述緊固件裝配扭矩檢測部通過連接框(6)連接傳感器(9)，其中，所述傳感器(9)一端用聯(lián)接螺栓A(7)固定在連接框(6)的下端，另一端用聯(lián)接螺栓B(10)分別固定在機(jī)架的下端；所述緊固件裝配扭矩檢測部由設(shè)置在機(jī)架上端的被檢支撐塊(2)和定位在連接框(6)上的定位塊(4)組成，被檢螺栓(5)帶端口端定位在定位塊(4)上的限位槽中，帶螺紋端穿過被檢支撐塊(2)并用與被檢螺栓(5)相配套的螺母(1)緊固，使用時(shí)，通過扭矩扳手輸入扭矩?cái)Q緊螺母(1)緊固被檢螺栓(5)，被檢螺栓(5)向上拉緊連接框(6)，從而使固定在連接框(6)下端上的聯(lián)接螺栓A(7)和固定在機(jī)架上的聯(lián)接螺栓B(10)之間產(chǎn)生相向位移變化，并將相向位移變化的數(shù)據(jù)在傳感器(9)上轉(zhuǎn)化成被檢螺栓(5)的軸向夾緊力數(shù)據(jù)；本發(fā)明的用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器的結(jié)構(gòu)是通過扭矩扳手輸入扭矩?cái)Q緊螺母(1)緊固被檢螺栓(5)，被檢螺栓(5)向上拉緊連接框(6)，從而使固定在連接框(6)下端上的聯(lián)接螺栓A(7)和固定在機(jī)架上的聯(lián)接螺栓B(10)之間產(chǎn)生相向位移變化，并將相向位移變化的數(shù)據(jù)在傳感器(9)上轉(zhuǎn)化成被檢螺栓(5)的軸向夾緊力數(shù)據(jù)，本發(fā)明的技術(shù)原理在于測出裝配扭矩和軸力的關(guān)系，并根據(jù)檢測出的裝配扭矩和軸力的關(guān)系，提供給緊固件使用單位及設(shè)計(jì)人員選擇合適的裝配扭矩，確促緊固件的安裝質(zhì)量。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述被檢測支撐塊(2)為39mm×39mm×10mm的墊片，該墊片中間設(shè)有被檢螺栓(5)相配套的內(nèi)孔，內(nèi)孔直徑大小稍大于被檢螺栓(5)直徑；且制造所述被檢測支撐塊(2)用的材料與被檢螺栓(5)所用緊固介質(zhì)支撐面材料有相同硬度以及相同的，使得本發(fā)明在施力的過程中摩擦系數(shù)跟現(xiàn)場一致性，并能合理的確定裝配扭矩。

采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的檢測支撐塊(2)為39mm×39mm×10mm的墊片，這樣降低制造成本，而且制造所述被檢測支撐塊(2)用的材料與被檢螺栓(5)所用緊固介質(zhì)支撐面材料有相同硬度以及相同的粗糙度，降低了試驗(yàn)和實(shí)際裝配受力情況存在相對誤差，提高檢測的精度。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述機(jī)架(8)包括上墊板(3)、下墊板(11)及兩塊對稱設(shè)置的側(cè)墊板(8)組成的方形框架，其中，所述上墊板(3)上設(shè)有與被檢支撐塊(2)相配套的支撐面凹槽，本發(fā)明所述機(jī)架(8)包括上墊板(3)、下墊板(11)及兩塊對稱設(shè)置的側(cè)墊板(8)組成的方形框架，使得本發(fā)明裝配起來簡單方便，便于攜帶，可以用簡易的方式直接放在裝配現(xiàn)場，配合扭矩扳手手工檢測，也可以放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自動(dòng)檢測，還可以現(xiàn)場檢測，且所述上墊板(3)上設(shè)有與被檢支撐塊(2)相配套的支撐面凹槽，進(jìn)一步提高了試驗(yàn)和實(shí)際裝配受力情況存在相對誤差，提高檢測的精度。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題還提供一種用于檢測緊固件合理裝配扭矩的檢測儀器的測試方法：第一步先根據(jù)被緊固介質(zhì)的支撐面的材料和相同硬度以及相同的粗糙度，制成長寬高分別為39mm×39mm×10mm的墊片，且該墊片的內(nèi)孔大小稍大于被檢螺栓(5)直徑。

第二步是將被檢螺栓(5)端口端定位在定位塊(4)上，另一端穿過被檢支撐塊(2)與螺母(1)聯(lián)接進(jìn)行裝配。

第三步是選擇適合被檢螺栓(5)扭矩的扭矩扳手。

第四步是選擇適合被檢螺栓(5)規(guī)格的定位套筒。

第五步是，用扭矩扳手在被檢螺栓(5)上進(jìn)行逐級(jí)施力，并同時(shí)在傳感器(9)上讀出相應(yīng)的扭矩和夾緊力，并記錄成如附圖2《扭矩和夾緊力的對應(yīng)關(guān)系表》。

第六步是根據(jù)螺栓的設(shè)計(jì)等級(jí)，按照GB/T3098.1-2010標(biāo)準(zhǔn)查表找出螺栓的保證載荷，并按《裝配夾緊力＝0.7-0.8保證載荷》的要求計(jì)算出夾緊力的范圍，并根據(jù)附圖3中的《扭矩和軸力的對應(yīng)關(guān)系表》找出合理裝配扭矩的范圍。

最后一步是現(xiàn)場裝配，按照上述試驗(yàn)結(jié)果設(shè)定螺栓裝配工具的扭矩范圍正常裝配。