CN110487472B - 一种螺栓受载状态测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种螺栓受载状态测试装置，包括：装置主体、载荷传递器、应力片以及主控器，载荷传递器安装于装置主体上，且设有供螺栓活动穿过的可调节的通腔，装置主体上设有用于避让通腔的避让口，应力片安装于装置主体上，且与载荷传递器连接，主控器安装于应力片上，且用于通过应力片获取螺栓的受载荷数据，通过在装置主体内设置能够被螺栓活动穿过的载荷传递器，再利用载荷传递器来将螺栓的受载荷传递给应力片，主控器再根据从应力片上获取的受载荷信息计算比对得到螺栓的受载荷数据，其中载荷传递器所设有的通腔为可以调节的，能够适应多种规格尺寸的螺栓测试，提高对多种相近但不同规格尺寸的螺栓测试效率。

Description

一种螺栓受载状态测试装置

技术领域

本申请涉及螺栓测试技术领域，尤其涉及一种螺栓受载状态测试装置。

背景技术

螺栓，由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件，螺栓在机械部件连接中占据非常重要的地位，因此获知螺栓在工作过程中的受载情况对于设计和分析工作系统非常重要，现有的螺栓测试中，当测试的是多种相近但不同规格尺寸的螺栓时，需频繁更换工装和调试工装，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种螺栓受载状态测试装置，能够提高对多种相近但不同规格尺寸的螺栓测试效率。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种螺栓受载状态测试装置，包括：装置主体、载荷传递器、应力片以及主控器；

所述载荷传递器安装于所述装置主体上，且设有供螺栓活动穿过的可调节的通腔；

所述装置主体上设有用于避让所述通腔的避让口；

所述应力片安装于所述装置主体上，且与所述载荷传递器连接；

所述主控器安装于所述应力片上，且用于通过所述应力片获取螺栓的受载荷数据。

进一步地，所述装置主体包括固定圈、上端盖以及下端盖；

所述固定圈的开口端分别安装有所述上端盖以及所述下端盖，且所述固定圈与所述上端盖以及所述下端盖之间形成容置腔；

所述避让口分别开设于所述上端盖以及所述下端盖上，且连通所述容置腔。

进一步地，所述载荷传递器、所述应力片以及所述主控器均安装于所述容置腔内。

进一步地，所述应力片为多个；

多个所述应力片绕所述载荷传递器圆周分布，且所述应力片安装于所述固定圈的内侧壁上。

进一步地，所述载荷传递器包括可调挡圈以及与所述应力片一一对应的连接件；

所述可调挡圈的中部设有所述通腔；

多个所述连接件圆周分布于所述挡圈外侧壁上，且一端与所述可调挡圈外侧壁连接，另一端与所述应力片连接。

进一步地，所述连接件具体为设有预置压缩量的弹性件。

进一步地，还包括呈软性的限位挡圈，所述可调挡圈由与所述应力片一一对应的多个弧形块组成；

多个所述连接件安装于所述限位挡圈内，且一端与所述限位挡圈的内侧壁连接，另一端与所述弧形块的外侧壁连接；

多个所述弧形块的内侧壁之间围成所述通腔。

进一步地，所述连接件具体为电动推杆；

所述主控器还用于，通过所述连接件控制所述弧形块沿朝向螺栓方向运动。

进一步地，还包括与所述主控器电连接的通信模块；

所述通信模块安装于所述固定圈上。

进一步地，还包括与所述应力片一一对应且与所述主控器电连接的多个警报模块；

所述警报模块分别安装于所述应力片上。

从以上技术方案可以看出，本申请通过在装置主体内设置能够被螺栓活动穿过的载荷传递器，再利用载荷传递器来将螺栓的受载荷传递给应力片，主控器再根据从应力片上获取的受载荷信息计算比对得到螺栓的受载荷数据，其中载荷传递器所设有的通腔为可以调节的，能够适应多种规格尺寸的螺栓测试，提高对多种相近但不同规格尺寸的螺栓测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请中提供的一种螺栓受载状态测试装置的整体爆炸示意图；

图2为本申请中提供的一种螺栓受载状态测试装置的载荷传递器的一种结构示意图；

图3为本申请中提供的一种螺栓受载状态测试装置的载荷传递器的另一种结构示意图；

图4为本申请中提供的一种螺栓受载状态测试装置的保护罩结构示意图；

图中：1、上端盖；11、避让口；2、可调挡圈；3、应力片；4、固定圈；5、下端盖；6、蜂鸣器；7、发光二极管；8、通信模块；201、弹性件；202、弧形块；203、限位挡圈；204、护罩。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种螺栓受载状态测试装置。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种螺栓受载状态测试装置的一个实施例包括：

装置主体、载荷传递器、应力片3以及主控器（图中未示），载荷传递器安装于装置主体上，且设有供螺栓活动穿过的可调节的通腔，装置主体上设有用于避让通腔的避让口11，应力片3安装于装置主体上，且与载荷传递器连接，主控器安装于应力片3上，且用于通过应力片3获取螺栓的受载荷数据。

具体来说，主控器可以是常规的带有闪存的微处理，载荷传递器用于传递螺栓受载测试时的载荷，并将螺栓与载荷传递器接触位置的载荷传递给应力片3，受载荷测试时，可以将装置整体套设在待测螺栓的杆段上，并将装置设置在与待测螺栓配合的螺母与紧固件（图中未示）之间，测试过程中螺杆的杆段上于载荷传递器位置所受的载荷经载荷传递器传递给应力片3，应力片3根据接收到的载荷产生压电信号并发送给主控器，主控器接收该压电信号并转换为电压信号，并对转换后的电压信号进行反向积分，得到数字信号，再进行计算得到受载荷数据，将获得的受载荷数据进行存储，便于后续分析螺栓受载情况使用。

从以上技术方案可以看出，本申请通过在装置主体内设置能够被螺栓活动穿过的载荷传递器，再利用载荷传递器来将螺栓的受载荷传递给应力片3，主控器再根据从应力片3上获取的受载荷信息计算比对得到螺栓的受载荷数据，其中载荷传递器所设有的通腔为可以调节的，能够适应多种规格尺寸的螺栓测试，提高对多种相近但不同规格尺寸的螺栓测试效率，较于传统的测试装置，有效的缩短批量测试相近尺寸螺栓时的测试周期，提高测试效率，减少所需测试装置的数量，减少了批量螺栓测试所需的工装和调试工装所需的时间，并简化了调试工序。

以上为本申请实施例提供的一种螺栓受载状态测试装置的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种螺栓受载状态测试装置的实施例二，具体请参阅图1至图4。

一种螺栓受载状态测试装置，装置主体、载荷传递器、应力片3以及主控器，载荷传递器安装于装置主体上，且设有供螺栓活动穿过的可调节的通腔，装置主体上设有用于避让通腔的避让口11，应力片3安装于装置主体上，且与载荷传递器连接，主控器安装于应力片3上，且用于通过应力片3获取螺栓的受载荷数据。

进一步地，参阅图1，就装置主体来说，其可以包括例如固定圈4、上端盖1以及下端盖5，固定圈4的开口端分别安装有上端盖1以及下端盖5，且固定圈4与上端盖1以及下端盖5之间形成容置腔，避让口11分别开设于上端盖1以及下端盖5上，且连通容置腔，上端盖1以及下端盖5可以通过焊接、粘黏等方式与固定圈4固定连接，整体形成垫片状，结构紧凑小巧，便于套设在待测的螺栓上，当然也可以采用其他的结构设计，本领域技术人员以此为基础可以做出适当的变换，具体不做限制。

进一步地，载荷传递器、应力片3以及主控器均安装于容置腔内，这样能够使得整体结构更加紧凑，在测试时，也能够利用装置主体来保护主控器、载荷传递器以及应力片3不会被挤压损坏。

进一步地，参阅图1，应力片3可以为多个，多个应力片3绕载荷传递器圆周分布，且应力片3安装于固定圈4的内侧壁上，多个应力片3可以对螺栓实现多个方向的测试，提高测试的准确度，但是过多的应力片3也会导致安装维护不便，当然应力片3也可以是单个，具体不做限制，对应的，主控器可以与应力片3数量一样，也就是每个应力片3上可以设置一个主控器，主控器可以集成到应力片3上，当然也可以是只有一个主控器，将该主控器集成到其中的一个应力片3上，再与其它的应力片3电连接即可。

进一步地，以应力片3多个为例，载荷传递器可以包括例如可调挡圈2以及与应力片3一一对应的连接件201，可调挡圈2的中部设有通腔，多个连接件201圆周分布于可调挡圈2外侧壁上，且一端与可调挡圈2外侧壁连接，另一端与应力片3连接。

具体来说，参阅图2，可调挡圈2可以是软性橡胶圈，这样其中部形成的通腔能够适应多种相近尺寸规格的螺栓，其中连接件201可以是设有预置压缩量的弹性件，弹性件可以是弹性片、压缩弹簧等，能够提供可调挡圈2一个朝向螺栓方向的力，使得可调挡圈2紧贴螺栓，这样螺栓的受载荷也能够较好的紧可调单圈以及弹性件传递给应力片3。

进一步地，还包括呈软性的限位挡圈203，其中可调挡圈2可以由与应力片3一一对应的多个弧形块202组成，多个连接件201安装于限位挡圈203内，且一端与限位挡圈203的内侧壁连接，另一端与弧形块202的外侧壁连接，多个弧形块202的内侧壁之间围成通腔。

具体来说，参阅图3，将可调挡圈2拆分成多个弧形块202，这样即使弧形块202是硬性的，也能够形成可调节的通腔，其中本实施例中的还增加一个软性的限位挡圈203，这样更加方便连接件201与应力片3的连接，同时软性结构也不会影响螺栓受载荷的传递。

另外，本实施例中也可以不增加限位挡圈203，直接采用弹性件将弧形块202与应力片3连接，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变换，具体不做限制。

进一步地，连接件201具体为电动推杆，主控器还用于，通过连接件201控制弧形块202沿朝向螺栓方向运动，其中电动推杆可以常规的小型电动推杆，也可以是现有中用于手机升降摄像头的升降驱动模组，就安装来说，电动推杆的固定端可以是与限位挡圈203的内侧壁固定连接，而电动推杆的伸缩杆端可以与弧形块202固定连接，从而驱动弧形块202往螺栓方向运动，保证弧形块202能够紧贴螺栓，从而实现受载荷的稳定传递。

另外，参阅图4，本实施例中还可以增加可伸缩的护罩204套设于连接件201上，用于防护连接件201，护罩204可以是由多个尺寸依次递减且依次套嵌的中空锲块组成，当然也可以是常规伸缩折叠管，具体不做限制，安装时，护罩204的一端可以与弧形块202的外侧壁连接，另一端与限位挡圈203的内侧壁连接。

进一步地，还包括与主控器电连接的通信模块8，通信模块8安装于固定圈4上，其中通信模块8可以是有线通信接口模块和/或无线通信收发模块，既可实现有线的数据读取，也可以实现无线的数据读取，或者同时具备有线以及无线通信功能，这样可以对有线读取的数据与无线读取的数据进行比较，较好的提高数据获取准确性，对应的可以在固定圈4上开设用于安装通信模块8的第一安装口，另外，同时具备有线以及无线通信功能也可以在不同的环境条件下进行切换，保证数据传输的稳定性和完整性，设置时可以设置默认数据传输为无线传输，同时主控器检测数据传输速度，具体使用过程可以例如下，在干扰信号较强、受环境限制信号接收端只能安装距发送端较远处等测试条件下，测试装置可切换为有线传输模式，保证传输数据的稳定性和完整性；在正常测试条件下，测试装置可通过默认的无线传输方式发送至终端，数据传输速度较快，且减少测试者手动读取数据的工序，缩短测试周期；对于较重要螺栓的测试，测试装置通过默认无线传输的方式发送至终端后，测试者也仍可通过有线传输的方式将备份在测试装置中的测试数据发送至终端，将两份数据对比和补充，保证传输数据的完整性和可靠性。

进一步地，还包括与应力片3一一对应且与主控器电连接的多个警报模块，警报模块分别安装于应力片3上，通过设置警报模块，可以及时对测试的数据情况进行报警反馈，便于提示测试人员，其中警报模块可以是蜂鸣器6和/或发光二极管7，如果警报模块为具有发光二极管7的话，对应的固定圈4可以设置为亚克力材料制备的透明的固定圈4，这样不会影响发光二极管7的光信号传递，发光二极管7以及蜂鸣器6都是对应安装于应力片3上，因此固定圈4上可以开设对应的避让槽，便于蜂鸣器6以及发光二极管7的安装。

以本实施例中的四个应力片3为例，发光二极管7的使用过程例如下，应力片3上压电信号经主控器计算获得受载荷数据后，主控工器可以通过发光二极管7表现出各个应力片3哪个受载荷最大，四个发光二级管7对应四个应力片3，有一应力片3上的发光二级管7处于闪烁状态，则可以说明该应力片3受载荷最大，另外发光二极管7也可以通过二进制显示出各应力片3的最大差值，也就是说各个应力片3中的最大受载荷与最小受载荷的差值，具体应用可以例如，以发光二极管7亮记为二进制值中的1，发光二极管7灭记为直径制值中的0，如最某一应力片3的最大差值为10N，那么10转换为二进制值即为1010，那么对应的该发光二极管7就应该是亮-灭-亮-灭这样的发光顺序，如最大差值为14N，那么14转换为二进制值即可1110，因此该发光二极管7就应该是亮-亮-亮-灭这样的发光顺序，为了方便提示测试人员，其中的亮可以通过闪烁进行表示，对此，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变换，具体不做限制。

蜂鸣器6的使用过程可以例如下，不同应力片3上的蜂鸣器6接收不同频率的电信号发出不同的蜂鸣声，通过蜂鸣声来对应显示该处应力片3上受载最大，且利用蜂鸣声的次数表示各应力片3的最大差值，例如某一应力片3上的蜂鸣器6长鸣，则可以判定为该应力片3的受载荷最大，另外例如某一应力片3的最大差值为10N，则对应的该蜂鸣器6可以鸣响10次，对应的如果某一应力片3的最大差值为14N，则对应的该蜂鸣器6可以鸣响14次，同理，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变换，具体不做限制。

另外，当主控器接收到的螺栓受载数据大于预设的正常值时，发出中断信号，主控器通中止对螺栓的受载荷测试，避免对测试装置造成损坏，再触发警报模块发出警报信号，例如发光二极管7连续闪烁，蜂鸣器6间歇鸣响，及时提醒测试人员进行中断原因排查，保证测试过程的正常进行。

本申请中测试装置的具体测试过程可以例如下：

1、将测试装置内部数据清零，并设置应力片3所受弯矩极限值a以及应力片3所受弯矩最大差值的允许阈值b；

2、将测试装置套设在螺栓上，并置于螺母与紧固件之间，扭紧螺母；

3、螺栓受载并通过载荷传感器传递给应力片3，应力片采集压电信号并发送给主控器；

4、主控器将压电信号转换为数字信号，再通过计算得到应力片3所受弯矩的大小与方向；

5、判断应力片3所受弯矩是否小于所设置的极限值a，如果否，则主控器产生中断信号，使得应力片暂停测试，并通过警报模块发出警报信号；

6、若测试过程中螺栓所受弯矩未超过工作极限值a，则测试装置判断应力片弯矩最大差值是否小于允许阈值b；

7、若应力片3弯矩最大差值大于允许阈值b，则警报模块进行反馈，例如，通过发光二极管7的亮灭情况以及蜂鸣器6的鸣响次数，得知实际的最大差值为多少，再根据这一反馈数据适当调整螺栓的受载状态，重复上述2-5步骤，以至于实际测试的应力片最大差值能够在允许阈值b内；

8、若各应力片3弯矩最大差值小于允许阈值b，则测试装置默认通过无线传输方式发送至终端，同时测试装置检测数据传输速度V，如果速度V小于正常传输速度750k/s，则向测试者发出反馈信号，例如通过发光二极管7或蜂鸣器6，同时结束无线传输方式，并将测试数据保存至主控器的闪存内，待测试完毕后测试者可通过有线传输方式将数据发送至终端，另外，对于较重要螺栓的测试，测试装置通过默认无线传输的方式发送至终端后，测试者仍可通过有线传输的方式将备份在测试装置中的测试数据发送至终端，再将两份数据对比和补充，进一步提高测试结果的精度。

从以上技术方案可以看出，本申请通过在装置主体内设置能够被螺栓活动穿过的载荷传递器，再利用载荷传递器来将螺栓的受载荷传递给应力片3，主控器再根据从应力片3上获取的受载荷信息计算比对得到螺栓的受载荷数据，其中载荷传递器所设有的通腔为可以调节的，能够适应多种规格尺寸的螺栓测试，提高对多种相近但不同规格尺寸的螺栓测试效率，较于传统的测试装置，有效的缩短批量测试相近尺寸螺栓时的测试周期，提高测试效率，减少所需测试装置的数量，减少了批量螺栓测试所需的工装和调试工装所需的时间，并简化了调试工序。

以上对本申请所提供的一种螺栓受载状态测试装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (5)

1.一种螺栓受载状态测试装置，其特征在于，包括：装置主体、载荷传递器、应力片以及主控器；

所述载荷传递器安装于所述装置主体上，且设有供螺栓活动穿过的可调节的通腔；

所述装置主体上设有用于避让所述通腔的避让口；

所述应力片安装于所述装置主体上，且与所述载荷传递器连接；

所述主控器安装于所述应力片上，且用于通过所述应力片获取螺栓的受载荷数据；

所述装置主体包括固定圈、上端盖以及下端盖；

所述固定圈的开口端分别安装有所述上端盖以及所述下端盖，且所述固定圈与所述上端盖以及所述下端盖之间形成容置腔；

所述避让口分别开设于所述上端盖以及所述下端盖上，且连通所述容置腔；

所述载荷传递器、所述应力片以及所述主控器均安装于所述容置腔内；

所述应力片为多个；

多个所述应力片绕所述载荷传递器圆周分布，且所述应力片安装于所述固定圈的内侧壁上；

所述载荷传递器包括可调挡圈以及与所述应力片一一对应的连接件；

所述可调挡圈的中部设有所述通腔；

多个所述连接件圆周分布于所述可调挡圈外侧壁上，且一端与所述可调挡圈外侧壁连接，另一端与所述应力片连接；

还包括呈软性的限位挡圈，所述可调挡圈由与所述应力片一一对应的多个弧形块组成；

多个所述连接件安装于所述限位挡圈内，且一端与所述限位挡圈的内侧壁连接，另一端与所述弧形块的外侧壁连接；

多个所述弧形块的内侧壁之间围成所述通腔。

2.根据权利要求1所述的螺栓受载状态测试装置，其特征在于，所述连接件具体为设有预置压缩量的弹性件。

3.根据权利要求1所述的螺栓受载状态测试装置，其特征在于，所述连接件具体为电动推杆；

所述主控器还用于，通过所述连接件控制所述弧形块沿朝向螺栓方向运动。

4.根据权利要求1所述的螺栓受载状态测试装置，其特征在于，还包括与所述主控器电连接的通信模块；

所述通信模块安装于所述固定圈上。

5.根据权利要求1所述的螺栓受载状态测试装置，其特征在于，还包括与所述应力片一一对应且与所述主控器电连接的多个警报模块；

所述警报模块分别安装于所述应力片上。