CN108168762B - 一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，包括架体，所述架体上固定有底板及安装板；还包括第一压块、第二压块和传递杆，所述第一压块设置于底板与安装板两者之间，所述第二压块位于安装板远离底板的一侧；所述安装板上还设置有轴线方向沿着底板与安装板间距方向的导向孔，所述传递杆穿设于导向孔中，且传递杆可沿着导向孔的轴线方向滑动；所述安装板及第二压块上均设置有螺栓孔，两螺栓孔呈正对关系，且两螺栓孔的轴线方向均沿着底板与安装板两者的间距方向。采用本辅助装置可利用现有常规传感器，在不缩短轴力传感器尺寸的情况下，完成短尺寸螺栓的扭矩系数检测。

Description

一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置

技术领域

本发明涉及螺栓性能指标检测用具技术领域，特别是涉及一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置。

背景技术

高强螺栓被广泛运用于钢结构安装中，特别是在核电建设领域。扭矩系数作为高强螺栓的主要性能指标，对工程质量影响较大，是高强螺栓进场验收的必检项目。

目前市场上存在众多品牌的高强螺栓自动测定仪，能够有效检测螺栓的扭矩系数等性能指标；但受限于常规轴力传感器的固有尺寸，市面上能够采购到的高强螺栓测定仪一般都无法检测长度在60mm以下的螺栓。要检测短尺寸高强螺栓的扭矩系数，如长度小于60mm的螺栓，最直接的办法就是缩短相应轴力传感器的尺寸，而传感器尺寸的缩短对传感器的结构设计和制造工艺均是一个巨大的挑战，同时也会大幅增加螺栓扭矩系数的检测成本。

发明内容

针对上述提出的为实现对短尺寸螺栓的扭矩系数检测，通过缩短传感器的尺寸，所带来的对传感器的结构设计和制造工艺均是一个巨大的挑战，同时也会大幅增加螺栓扭矩系数的检测成本的问题，本发明提供了一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，采用本辅助装置可利用现有常规传感器，在不缩短轴力传感器尺寸的情况下，完成短尺寸螺栓的扭矩系数检测。

一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，包括架体，所述架体上固定有底板及安装板；

还包括第一压块、第二压块和传递杆，所述第一压块设置于底板与安装板两者之间，所述第二压块位于安装板远离底板的一侧；

所述安装板上还设置有轴线方向沿着底板与安装板间距方向的导向孔，所述传递杆穿设于导向孔中，且传递杆可沿着导向孔的轴线方向滑动；

所述安装板及第二压块上均设置有螺栓孔，两螺栓孔呈正对关系，且两螺栓孔的轴线方向均沿着底板与安装板两者的间距方向。

现有技术中，高强螺栓能进行扭矩系数测定的最低尺寸受限于轴力传感器，轴力传感器是空心的桶状装置，使用时需要将螺栓的螺杆穿过轴力传感器再拧上螺母；这就要求螺栓的螺杆长度须≥传感器长度+螺母高度+两个垫圈厚度，而螺母和垫圈都是螺栓连接副配套使用的其尺寸规格执行国家标准要求，所以要检测短尺寸高强螺栓的扭矩系数最直接的办法就是缩短传感器的尺寸。

现用轴力传感器的工作原理：螺栓的螺杆穿过轴力传感器再拧上螺母，在拧紧螺母的过程中螺母和螺帽（六角头）通过螺杆形成轴向拉力，这个拉力作用在传感器上形成了对传感器的轴向压力，传感器通过内部的感应元器件测量出这个轴向力值。通过轴力传感器的工作原理可知，传感器是通过内部元器件感应螺栓对其施加的压力而进行测量的，其本质就是一个特殊的测力计。

具体的，本方案在使用时，传递杆远离第一压块的一侧用于与第二压块靠近安装板的一侧作用，如传递杆远离第一压块的一端与第二压块呈正对关系，在第二压块向安装板一侧运动时，第二压块为传递杆提供朝向安装板方向的压力。

以上螺栓孔用于穿设待测定扭矩系数的螺栓：对象螺栓依次穿过两螺栓孔后在对象螺栓的螺纹段端部连接螺母，两螺栓孔的直径保证在拧紧螺帽的过程中，对象螺栓上螺帽靠近螺母的一端以及螺母靠近螺帽的一端两端中，其中一端与第二压块远离安装板的一侧接触，另一端与安装板远离第二压块的一侧接触，即：安装板与第二压块被夹持在对象螺栓的螺母与螺帽之间。由于底板和安装板均固定于架体上，这样，本装置在工作时，底板与安装板的相对位置固定，这样，在拧紧螺母的过程中，第二压块受压向安装板所在的一侧运动，由于传递杆与第二压块固定连接，这样，第一压块在传递杆的作用下向底板所在的一侧运动。底板与第一压块之间的空间用于安装轴力传感器，具体安装方式为轴力传感器的轴线方向位于底板与第一压块的间距方向，这样，在拧紧螺母的过程中，轴力传感器两侧分别受到底板、第一压块的作用，轴力传感器所获得压力值对应待测螺栓上的拉力。作为本领域技术人员，以上螺帽指的是与螺栓为一体的螺栓上的帽体，以上螺母指与螺栓螺纹连接的帽体。

综上，本装置将螺栓放置在轴力传感器外，即采用轴力传感器相对于待测螺栓外接的方式，拧紧螺母形成轴向力值通过传递杆传导到轴力传感器上对轴力传感器形成轴向压力，从而达到测量的目的。本方案中，可被有效测定扭矩系数的螺栓长度仅受第二压块与安装板两者的板厚决定，不受轴力传感器的长度约束，可将通过一般轴力传感器进行扭矩系数测定的最短螺栓长度由现有的60mm缩短至40mm甚至更小；同时本装置结构简单，加工制造成本低，易于推广。

更进一步的技术方案为：

本方案中，第一压块、安装板、传递杆、第二压块的变形、不均匀变形均会影响到螺栓扭矩系数的测定精度，作为一种利于所得结果精度的实现方案，所述导向孔的数量为多个，传递杆的数量与导向孔的数量一致，各导向孔中均穿设有一根传递杆；

各传递杆靠近第二压块的一端均与压块固定连接；

传递杆环布于螺栓孔的四周。采用本方案，可使得第一压块对轴力传感器的压力方向尽可能沿着轴力传感器的轴线方向。优选设置为螺栓孔位于传递杆所围成空间的中心。

为方便待测螺栓的安装，所述传递杆呈阶梯轴状，所述第二压块上设置有用于传递杆穿过的通孔，第二压块上通孔的数量与传递杆的数量相等，各通孔分别用于一根传递杆穿过第二压块；

传递杆穿过所述通孔后，传递杆的端部延伸至第二压块远离安装板的一侧，传递杆上的轴肩与第二压块靠近安装板的一侧接触，传递杆位于第二压块远离安装板一侧的杆段上螺纹连接有锁紧螺帽。

所述传递杆呈阶梯轴状，所述第一压块上设置有用于传递杆穿过的孔，所述孔的数量与传递杆的数量相等，各孔分别用于一根传递杆与第一压块作用：传递杆局部嵌入所述孔中，传递杆上的轴肩与第一压块靠近安装板的一侧接触。采用本方案，本装置在工作时，第二压块靠近安装板的一侧受到对应台阶面的约束，第二压块远离安装板的一侧受到锁紧螺帽端面的约束，这样，可尽可能减小或避免第二压块单侧变形过大而影响测定精度；同时由于传递杆与第二压块可拆卸连接的固定形式方便更换待测定扭矩系数的螺栓。

为使得本装置对待测螺栓的长度具有更强的适应能力，还包括设置于底板与第一压块之间的垫块。本方案中在工作时，所述垫块可设置于轴力传感器与底板之间，亦可设置为位于轴力传感器与第一压块之间。以上垫块的厚度可用于弥补待测螺栓的长度，同时可根据具体待测螺栓长度选择适宜厚度的垫块。

作为架体的实现方式，所述架体为槽钢段，所述底板焊接于架体的端部作为架体端部的封板；

所述架体的两条侧边内侧均设置有卡槽，各卡槽的长度方向均沿着槽钢段的槽深方向，所述安装板的各端分别由槽钢段的开口端嵌入不同的卡槽内。

本方案中，所述卡槽可直接设置于架体上，即槽钢段的侧板上，亦可设置为在槽钢段的各侧板上焊接两卡块，在两卡块之间得到所述卡槽，为减小加工成本、提高加工效率，优选采用焊接卡块的方案。本方案中，在安装板的左端和右端嵌入对应卡槽后，安装板在槽钢段长度方向的位置固定，在需要安装或拆卸待测螺栓时，安装板、传递杆等形成的组合体可由架体上脱离，以方便安装或拆卸待测螺栓；同时，由于本装置在使用时安装板多次受力后，安装板上容易产生塑性变形，不同待测螺栓亦可能存在所需安装板不同的问题，为利于检测精度、适应具体待测螺栓，本方案采用的结构设计亦方便对安装板进行更换。

为实现对第一压块的运动方向进行导向，所述架体与第一压块之间还设置有用于实现对第一压块的运动方向进行导向的导向装置。以上导向装置通过对第一压块运动方向的导向，可实现约束本装置上对应受力部件的变形，达到优化本装置测定精度的目的。

作为一种便于加工制造的导向装置实现方案，所述导向装置包括固定于架体上的导向块、设置于第一压块上的导向槽，所述导向块呈条状，且导向块的长度方向沿着底板与第一压块的间距方向，所述导向块嵌入所述导向槽中。

本发明具有以下有益效果：

本装置将螺栓放置在轴力传感器外，即采用轴力传感器相对于待测螺栓外接的方式，拧紧螺母形成轴向力值通过传递杆传导到轴力传感器上对轴力传感器形成轴向压力，从而达到测量的目的。本方案中，可被有效测定扭矩系数的螺栓长度仅受第二压块与安装板两者的板厚决定，不受轴力传感器的长度约束，可将通过一般轴力传感器进行扭矩系数测定的最短螺栓长度由现有的60mm缩短至40mm甚至更小；同时本装置结构简单，加工制造成本低，易于推广。

附图说明

图1是本发明所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置一个具体实施例的结构示意图；

图2是本发明所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置一个具体实施例中，传递杆的主视图；

图3是本发明所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置一个具体实施例中，安装板或第二压块的俯视图。

图中的编号依次为：1、架体，2、底板，3、导向块，4、垫块，5、第一压块，6、安装板，7、第二压块，8、传递杆，9、螺栓孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图3所示，一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，包括架体1，所述架体1上固定有底板2及安装板6；

还包括第一压块5、第二压块7和传递杆8，所述第一压块5设置于底板2与安装板6两者之间，所述第二压块7位于安装板6远离底板2的一侧；

所述安装板6上还设置有轴线方向沿着底板2与安装板6间距方向的导向孔，所述传递杆8穿设于导向孔中，且传递杆8可沿着导向孔的轴线方向滑动；

所述安装板6及第二压块7上均设置有螺栓孔，两螺栓孔呈正对关系，且两螺栓孔的轴线方向均沿着底板2与安装板6两者的间距方向。

现有技术中，高强螺栓能进行扭矩系数测定的最低尺寸受限于轴力传感器，轴力传感器是空心的桶状装置，使用时需要将螺栓的螺杆穿过轴力传感器再拧上螺母；这就要求螺栓的螺杆长度须≥传感器长度+螺母高度+两个垫圈厚度，而螺母和垫圈都是螺栓连接副配套使用的其尺寸规格执行国家标准要求，所以要检测短尺寸高强螺栓的扭矩系数最直接的办法就是缩短传感器的尺寸。

现用轴力传感器的工作原理：螺栓的螺杆穿过轴力传感器再拧上螺母，在拧紧螺母的过程中螺母和螺帽（六角头）通过螺杆形成轴向拉力，这个拉力作用在传感器上形成了对传感器的轴向压力，传感器通过内部的感应元器件测量出这个轴向力值。通过轴力传感器的工作原理可知，传感器是通过内部元器件感应螺栓对其施加的压力而进行测量的，其本质就是一个特殊的测力计。

具体的，本方案在使用时，传递杆8远离第一压块5的一侧用于与第二压块靠近安装板6的一侧作用，如传递杆8远离第一压块5的一端与第二压块7呈正对关系，在第二压块向安装板6一侧运动时，第二压块为传递杆8提供朝向安装板6方向的压力。

以上螺栓孔用于穿设待测定扭矩系数的螺栓：对象螺栓依次穿过两螺栓孔后在对象螺栓的螺纹段端部连接螺母，两螺栓孔9的直径保证在拧紧螺帽的过程中，对象螺栓上螺帽靠近螺母的一端以及螺母靠近螺帽的一端两端中，其中一端与第二压块7远离安装板6的一侧接触，另一端与安装板6远离第二压块7的一侧接触，即：安装板6与第二压块7被夹持在对象螺栓的螺母与螺帽之间。由于底板2和安装板6均固定于架体1上，这样，本装置在工作时，底板2与安装板6的相对位置固定，这样，在拧紧螺母的过程中，第二压块7受压向安装板6所在的一侧运动，由于传递杆8与第二压块7固定连接，这样，第一压块5在传递杆8的作用下向底板2所在的一侧运动。底板2与第一压块5之间的空间用于安装轴力传感器，具体安装方式为轴力传感器的轴线方向位于底板2与第一压块5的间距方向，这样，在拧紧螺母的过程中，轴力传感器两侧分别受到底板2、第一压块5的作用，轴力传感器所获得压力值对应待测螺栓上的拉力。作为本领域技术人员，以上螺帽指的是与螺栓为一体的螺栓上的帽体，以上螺母指与螺栓螺纹连接的帽体。

综上，本装置将螺栓放置在轴力传感器外，即采用轴力传感器相对于待测螺栓外接的方式，拧紧螺母形成轴向力值通过传递杆8传导到轴力传感器上对轴力传感器形成轴向压力，从而达到测量的目的。本方案中，可被有效测定扭矩系数的螺栓长度仅受第二压块7与安装板6两者的板厚决定，不受轴力传感器的长度约束，可将通过一般轴力传感器进行扭矩系数测定的最短螺栓长度由现有的60mm缩短至40mm甚至更小；同时本装置结构简单，加工制造成本低，易于推广。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：本方案中，第一压块5、安装板6、传递杆8、第二压块7的变形、不均匀变形均会影响到螺栓扭矩系数的测定精度，作为一种利于所得结果精度的实现方案，所述导向孔的数量为多个，传递杆8的数量与导向孔的数量一致，各导向孔中均穿设有一根传递杆8；

各传递杆8靠近第二压块7的一端均与压块固定连接；

传递杆8环布于螺栓孔9的四周。采用本方案，可使得第一压块5对轴力传感器的压力方向尽可能沿着轴力传感器的轴线方向。优选设置为螺栓孔位于传递杆8所围成空间的中心。

为方便待测螺栓的安装，所述传递杆8呈阶梯轴状，所述第二压块7上设置有用于传递杆8穿过的通孔，第二压块7上通孔的数量与传递杆8的数量相等，各通孔分别用于一根传递杆8穿过第二压块7；

传递杆8穿过所述通孔后，传递杆8的端部延伸至第二压块7远离安装板6的一侧，传递杆8上的轴肩与第二压块7靠近安装板6的一侧接触，传递杆8位于第二压块7远离安装板6一侧的杆段上螺纹连接有锁紧螺帽。

所述传递杆8呈阶梯轴状，所述第一压块5上设置有用于传递杆8穿过的孔，所述孔的数量与传递杆8的数量相等，各孔分别用于一根传递杆8与第一压块5作用：传递杆8局部嵌入所述孔中，传递杆8上的轴肩与第一压块5靠近安装板6的一侧接触。采用本方案，本装置在工作时，第二压块7靠近安装板6的一侧受到对应台阶面的约束，第二压块7远离安装板6的一侧受到锁紧螺帽端面的约束，这样，可尽可能减小或避免第二压块7单侧变形过大而影响测定精度；同时由于传递杆8与第二压块7可拆卸连接的固定形式方便更换待测定扭矩系数的螺栓。

为使得本装置对待测螺栓的长度具有更强的适应能力，还包括设置于底板2与第一压块5之间的垫块4。本方案中在工作时，所述垫块4可设置于轴力传感器与底板2之间，亦可设置为位于轴力传感器与第一压块5之间。以上垫块4的厚度可用于弥补待测螺栓的长度，同时可根据具体待测螺栓长度选择适宜厚度的垫块4。

作为架体1的实现方式，所述架体1为槽钢段，所述底板2焊接于架体1的端部作为架体1端部的封板；

所述架体1的两条侧边内侧均设置有卡槽，各卡槽的长度方向均沿着槽钢段的槽深方向，所述安装板6的各端分别由槽钢段的开口端嵌入不同的卡槽内。

本方案中，所述卡槽可直接设置于架体1上，即槽钢段的侧板上，亦可设置为在槽钢段的各侧板上焊接两卡块，在两卡块之间得到所述卡槽，为减小加工成本、提高加工效率，优选采用焊接卡块的方案。本方案中，在安装板6的左端和右端嵌入对应卡槽后，安装板6在槽钢段长度方向的位置固定，在需要安装或拆卸待测螺栓时，安装板6、传递杆8等形成的组合体可由架体1上脱离，以方便安装或拆卸待测螺栓；同时，由于本装置在使用时安装板6多次受力后，安装板6上容易产生塑性变形，不同待测螺栓亦可能存在所需安装板6不同的问题，为利于检测精度、适应具体待测螺栓，本方案采用的结构设计亦方便对安装板6进行更换。

为实现对第一压块5的运动方向进行导向，所述架体1与第一压块之间还设置有用于实现对第一压块的运动方向进行导向的导向装置。以上导向装置通过对第一压块5运动方向的导向，可实现约束本装置上对应受力部件的变形，达到优化本装置测定精度的目的。

作为一种便于加工制造的导向装置实现方案，所述导向装置包括固定于架体1上的导向块3、设置于第一压块5上的导向槽，所述导向块3呈条状，且导向块3的长度方向沿着底板2与第一压块5的间距方向，所述导向块3嵌入所述导向槽中。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，包括架体（1），所述架体（1）上固定有底板（2）及安装板（6）；

还包括第一压块（5）、第二压块（7）和传递杆（8），所述第一压块（5）设置于底板（2）与安装板（6）两者之间，所述第二压块（7）位于安装板（6）远离底板（2）的一侧；

所述安装板（6）上还设置有轴线方向沿着底板（2）与安装板（6）间距方向的导向孔，所述传递杆（8）穿设于导向孔中，且传递杆（8）可沿着导向孔的轴线方向滑动；

所述安装板（6）及第二压块（7）上均设置有螺栓孔（9），两螺栓孔（9）呈正对关系，且两螺栓孔（9）的轴线方向均沿着底板（2）与安装板（6）两者的间距方向；所述导向孔的数量为多个，传递杆（8）的数量与导向孔的数量一致，各导向孔中均穿设有一根传递杆（8）；

各传递杆（8）靠近第二压块（7）的一端均与第二压块（7）固定连接；

传递杆（8）环布于螺栓孔（9）的四周。

2.根据权利要求1所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，所述传递杆（8）呈阶梯轴状，所述第二压块（7）上设置有用于传递杆（8）穿过的通孔，第二压块（7）上通孔的数量与传递杆（8）的数量相等，各通孔分别用于一根传递杆（8）穿过第二压块（7）；

传递杆（8）穿过所述通孔后，传递杆（8）的端部延伸至第二压块（7）远离安装板（6）的一侧，传递杆（8）上的轴肩与第二压块（7）靠近安装板（6）的一侧接触，传递杆（8）位于第二压块（7）远离安装板（6）一侧的杆段上螺纹连接有锁紧螺帽。

3.根据权利要求1所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，所述传递杆（8）呈阶梯轴状，所述第一压块（5）上设置有用于传递杆（8）穿过的孔，所述孔的数量与传递杆（8）的数量相等，各孔分别用于一根传递杆（8）与第一压块（5）作用：传递杆（8）局部嵌入所述孔中，传递杆（8）上的轴肩与第一压块（5）靠近安装板（6）的一侧接触。

4.根据权利要求1所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，还包括设置于底板（2）与第一压块（5）之间的垫块（4）。

5.根据权利要求1所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，所述架体（1）为槽钢段，所述底板（2）焊接于架体（1）的端部作为架体（1）端部的封板；

所述架体（1）的两条侧边内侧均设置有卡槽，各卡槽的长度方向均沿着槽钢段的槽深方向，所述安装板（6）的各端分别由槽钢段的开口端嵌入不同的卡槽内。

6.根据权利要求1所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，所述架体（1）与第一压块（5）之间还设置有用于实现对第一压块（5）的运动方向进行导向的导向装置。

7.根据权利要求6所述的一种测定螺栓扭矩系数的辅助装置，其特征在于，所述导向装置包括固定于架体（1）上的导向块（3）、设置于第一压块（5）上的导向槽，所述导向块（3）呈条状，且导向块（3）的长度方向沿着底板（2）与第一压块（5）的间距方向，所述导向块（3）嵌入所述导向槽中。

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