CN103575228A - 一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，包括工具显微镜和待测螺栓，对待检螺栓的两个端面进行车削加工，在机加工端面钻定位中心孔。本发明解决了大规格螺栓外形尺寸较大，微量残余变形准确测量存在的技术难题，为螺栓保证载荷试验及合格评定提供较好的方法。

Description

一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置

技术领域

本发明属于一种残余变形的测量装置技术领域，具体涉及一种对大尺寸螺栓进行保证载荷试验后，用于测量螺栓残余变形的方法，属于材料机械性能检测装置技术领域。    

背景技术

保证载荷试验是螺栓的重要机械性能试验之一。残余变形表征螺栓在保证载荷作用后螺栓长度的变化，标准规定残余变形的合格范围为±12.5um。螺栓在保证载荷作用后通常产生微量伸长，即残余变形为正值，标准规定为正负12.5um，实际是规定残余变形的测量误差允许范围。由于残余变形较小，而且大规格螺栓外形尺寸较大，残余变形的准确测量是螺栓保证载荷试验及合格评定的关键。目前相关标准及公开文献尚无一种规范的测量方法。因此，有必要提供一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量方法，减小测量误差，为螺栓保证载荷试验及合格评定提供准确数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对大尺寸螺栓进行保证载荷试验后，用于测量螺栓残余变形的装置。

本发明的目的是这样实现的，包括工具显微镜和待测螺栓，对待检螺栓的两个端面进行车削加工，在机加工的两个端面钻定位中心孔。采用工具显微镜测量螺栓保证载荷加载前后的长度之差，即为螺栓保证载荷试验的残余变形。

工具显微镜的X向滑台上安装两个顶尖架，顶尖架可沿导轨移动并固定在适当位置。根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离，用两个顶尖装夹螺栓，螺栓装夹后可平稳转动。螺栓头部端面（A端）的顶尖始终固定在X向滑台上，安装或取下螺栓时只需松开螺纹末端（B端）另一个顶尖。光学***安装固定在瞄准显微镜物镜上。螺栓可随X向滑台相对于光学***移动。

测量时，升降显微镜架并移动X向滑台，使光学***测头轻微接触螺栓B端面，光斑进入目镜视场，调整光学***内分划板三条双刻线的清晰度，微量调整X向滑台，使米字线分划板的十字线套在双刻线正中，表征光学***测头准确定位测量位置。手动旋转螺栓，双刻线将相对于十字线移动，移动范围即为B端面跳动偏差。当使双刻线移动到极限位置，在B端面与测头接触部位作标志，表征测量位置W₁，微调X向滑台定位测头，将数码表X值清零，即测量值Z₁₁为0；手动旋转螺栓，使双刻线移动到另一个极限位置，在B端面与测头接触部位作标志，表征测量位置W₂，微调X向滑台定位测头，记录数码表X显示值Z₂₁。

取下螺栓，按标准规定进行保证载荷拉伸试验。试验后螺栓再次装夹在X向滑台上，按上述步骤定位测量位置W₁和W₂并测量Z₁₂和Z₂₁的值。螺栓保证载荷试验残余变形△L按下式计算：

本发明优点：采用上述技术方案，只要螺栓最大直径和长度在工具显微镜的最大允许夹持范围内，均可完成残余变形的准确测量。如19JP型工具显微镜可完成长度不大于600mm、规格不大于M64的螺栓测量。采用测微尺校准仪器后，测量误差不大于1.5微米。具有测量范围大、测量误差小、操作简便、测量效率高等优点。

所述的定位中心孔为圆锥形的孔，圆锥角度为60度，深度为6~8mm。所述的在两个端面机加工的圆锥形定位中心孔的中心轴线在同一条直线上。

所述的螺栓两个端面进行车削加工的要求为：表面粗糙度Ra为1.6um。

本技术采用圆锥形中心孔定位螺栓位置，采用光学***准确定位测量位置并测量螺栓微量长度变化，达到提高测量精度的目的。

附图说明

图1为本发明的测量原理示意图；

图2为本发明的螺栓端面加工及测量位置示意图；

图3为本发明的光学***测量原理示意图；

图4为本发明的定位圆锥形中心孔剖面示意图；

图中：1-底座，2-滑台，3-顶尖架紧固旋钮，4-顶尖架，5-顶尖轴，6-顶尖紧固旋钮，7-测头，8-光学***，9-显微镜物镜，10- 目镜聚焦旋钮 ，11-显微镜架，12-螺纹末端端面，13-螺栓，14-螺栓头部，15-螺栓头部端面，16-顶尖，17-数显表 ，18-光栅尺，19-米字线分划板，20-双刻线 ，21-十字线，22-测量位置的标志，23-中心孔，24-测量位置的标志。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，包括工具显微镜和待测螺栓，对待检螺栓的两个端面进行车削加工，在机加工的两个端面钻定位中心孔。

所述的定位中心孔为圆锥形的孔。

所述的定位中心孔的表面圆形半径为4~5mm。

所述的定位中心孔的圆锥角度为60度。

所述的定位中心孔的深度为6~8mm。

所述的两个端面进行车削加工的要求为：表面粗糙度Ra为1.6um。

所述的在机加工的两个端面的圆锥形轴中心线在同一条直线上。

所述的装置测量时根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离，用两个顶尖装夹螺栓，螺栓装夹后可平稳转动，螺栓头部端面固定在滑台上，安装或取下螺栓时只需松开螺纹末端另一个顶尖。

下面结合附图1、图2和图3对本发明做描述。

本次用于试验的螺栓长度为435mm，直径为48mm。螺栓在保证载荷作用后产生数微米至数十微米的微量伸长，游标卡尺直接测量其精度一般为 20um，不能满足标准要求，因此对待检螺栓的两个端面进行车削加工。如图2所示，加工后端面的表面粗糙度Ra为1.6um，所述的在两个端面机加工的圆锥形定位中心孔的中心轴线在同一条直线上。在机加工端面钻圆锥形的定位中心孔，圆锥形的孔其表面圆形的半径为4~5mm，圆锥角度为60度，深度为6~8mm。

如图1，X向滑台2安装在工具显微镜的底座1上，X向滑台2的滑动位置通过固定在底座1的光栅尺18测量和数显表17显示，数显表17的最小读数为0.5um。X向滑台2上安装两个顶尖架5，顶尖架5可沿X向滑台2上的导轨移动并用旋钮3固定在适当位置。根据螺栓13的长度调整两个顶尖5的位置和距离，用两个顶尖16装夹螺栓13，螺栓13装夹后可平稳转动。螺栓头部14端面15（A端）的顶尖架5始终固定在X向滑台2上，安装或取下螺栓13时只需松开螺纹末端12（B端）另一个顶尖16。光学***8安装固定在瞄准显微镜物镜9上。螺栓13可随X向滑台2相对于光学***8移动。

测量过程如图3，升降显微镜架11并移动X向滑台2，使光学***8的测头7轻微接触螺栓B端面12，光斑进入目镜视场，调整光学***8内分划板三条双刻线20的清晰度，微量调整X向滑台2，使米字线分划板19的十字线21套在双刻线20正中，表征光学***8的测头7准确定位测量位置。手动旋转螺栓13，双刻线20将相对于十字线21移动，移动范围即为B端面12的跳动偏差。当双刻线移动到极限位置，在B端面12与测头7接触部位作标志24，表征测量位置W₁，微调X向滑台2定位测头7，将数码表17的X值清零，即测量值Z₁₁为0；手动旋转螺栓13，使双刻线20移动到另一个极限位置，在B端面12与测头7接触部位作标志22，表征测量位置W₂，微调X向滑台2定位测头7，记录数码表17的X显示值Z₂₁为0.1875mm。

取下螺栓13，按标准规定对螺栓13进行保证载荷拉伸试验。试验后螺栓13再次装夹在X向滑台2上，按上述步骤定位测量位置W₁并测量Z₁₂为0.0085mm，定位测量位置W₂并测量Z₂₂为0.1980 mm。螺栓保证载荷试验残余变形△L按下式计算：

本次测量螺栓外形尺寸较大，微量伸长的残余变形测量值为9.5um，符合不大于12.5 um的规定，可判定螺栓保证载荷试验残余变形参数为合格，实施效果良好，解决了大规格螺栓外形尺寸较大，微量残余变形准确测量存在的技术难题。

Claims (8)

1.一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，包括工具显微镜和待测螺栓，其特征是：对待检螺栓的两个端面进行车削加工，在机加工的两个端面钻定位中心孔。

2.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的定位中心孔为圆锥形的孔。

3.据权利要求1或2所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的定位中心孔的表面圆形半径为4~5mm。

4.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的定位中心孔的圆锥角度为60度。

5.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的定位中心孔的深度为6~8mm。

6.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的两个端面进行车削加工的要求为：表面粗糙度Ra为1.6um。

7.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的在机加工的两个端面的圆锥形轴中心线在同一条直线上。

8.根据权利要求1所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置，其特征是：所述的装置测量时根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离，用两个顶尖装夹螺栓，螺栓装夹后平稳转动，螺栓头部端面固定在滑台上，安装或取下螺栓时只需松开螺纹末端另一个顶尖。

Images