螺栓預緊力測量的標定裝置、標定方法和預緊力控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及螺栓性能測量技術領域，具體而言，涉及一種螺栓預緊力測量的標定 裝置、標定方法和預緊力控制方法。
【背景技術】
[0002] 螺栓被廣泛應用于制造行業中，螺栓作為主要的聯接和傳力零件，它的安全直接 關系到整個機械的安全性能。
[0003] 在使用過程中，因螺栓裝配預緊力控制偏差導致的事故時有發生。因此，在安裝螺 栓時需要對螺栓預緊力進行精確控制。在對螺栓預緊力進行測量時，一般采用兩種方法，一 種是扭矩測量方法，一種是轉角測量法。
[0004] 在扭矩測量法中，力矩扳手施加扭矩T，以達到對螺栓預緊的效果。其中，扭矩T與 螺栓預緊力F成比例關系，其公式（1)為：T=KFd，式中：F為螺栓軸向預緊力，d為螺栓直 徑，抗扭系數K決定于螺紋副與被連接件、螺栓與墊片間的摩擦系數，應用中抗扭系數K主 要通過試驗確定。
[0005] 在確定抗扭系數K的過程中，很多參數的誤差都容易導致試驗確定的抗扭系數K 存在偏差。例如，（1)實際裝配過程中扭矩T示值通過扭矩扳手讀取，故T示值誤差的引入 必然增大預緊力控制誤差，必然導致確定的系數K存在較大誤差；（2)由于螺紋副與被聯接 件、螺栓頭與墊片間摩擦系數不同，所以即使是同一批螺栓其抗扭系數K離散性最大可達 ±40%，無法得到準確的抗扭系數K，進而無法達到精確控制螺栓預緊力的目的，給產品安 全帶來了不可控因素。
[0006] 在轉角測量法中，根據螺栓預緊力轉角法控制原理可知，當螺栓頭擰到與被聯接 件貼緊后，螺栓后續旋轉角度與螺栓預緊力成比例關系，其公式（2)為：F=Ka，式中：F為 螺栓軸向預緊力，a為螺栓轉角，比例常數K決定于螺栓固有尺寸特征及被聯接件剛度。
[0007] 現有技術中通過測量螺栓轉角a對比例常數K進行標定，由于標定設備精度有 限，因而使標定后的比例常數K存在很大的誤差、標定精度很差，從而導致在后續安裝螺栓 進行螺栓預緊力測量時存在測量精度差的問題，進而導致嚴重的安全隱患。

【發明內容】

[0008] 本發明的主要目的在于提供一種螺栓預緊力測量的標定裝置、標定方法和預緊力 控制方法，以解決現有技術中對螺栓的比例常數進行標定時存在精度差、誤差大的問題。
[0009] 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種螺栓預緊力測量的標定 裝置，包括：安裝部，待檢測螺栓設置在安裝部上；螺母，螺母與待檢測螺栓的遠離螺栓頭 的一端螺紋連接；用于驅動螺母相對于安裝部轉動的驅動部，驅動部與螺母連接；用于檢 測螺母的轉動參數的轉動檢測部，轉動檢測部的檢測端與螺母連接；用于檢測待檢測螺栓 的軸向應變的應變檢測部，應變檢測部的檢測端與待檢測螺栓接觸。
[0010] 進一步地，安裝部包括貫通設置的用于安裝待檢測螺栓的螺栓安裝孔，待檢測螺 栓的遠離螺栓頭的一端由螺栓安裝孔內伸出。
[0011] 進一步地，待檢測螺栓由安裝部的底端經螺栓安裝孔向安裝部的頂端伸出。
[0012] 進一步地，螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔包括：螺栓頭定位孔，待檢測螺栓的 螺栓頭卡接在螺栓頭定位孔內；與螺栓頭定位孔連通的軸孔，應變檢測部的檢測端貼附在 待檢測螺栓上且位于軸孔內。
[0013] 進一步地，標定裝置還包括信號采集器，安裝部的頂端的端面具有沿螺栓安裝孔 向周向邊緣處延伸的定位槽，應變檢測部包括：應變片，應變片貼附在待檢測螺栓上；傳感 器導線，傳感器導線的第一端與應變片連接，傳感器導線的第二端由螺栓安裝孔內伸出并 經過定位槽后與信號采集器連接。
[0014] 進一步地，轉動檢測部包括用于檢測螺母轉動弧長的弧長檢測部，弧長檢測部的 檢測端固定于螺母上。
[0015] 進一步地，弧長檢測部包括拉線傳感器，拉線傳感器的拉線檢測端與螺母固定。
[0016] 進一步地，標定裝置還包括連接部，弧長檢測部通過連接部與螺母固定。
[0017] 進一步地，連接部包括：連接套，連接套套設在螺母的外部；鎖緊件，連接套通過 鎖緊件與螺母鎖緊。
[0018] 進一步地，連接套的外周面具有環形槽，弧長檢測部的檢測端固定在環形槽處。
[0019] 根據本發明的另一個方面，提供了一種標定方法，包括：步驟S1 :控制驅動部動 作，以使螺母相對待檢測螺栓轉動；步驟S2 :轉動檢測部檢測螺母的轉動參數，應變檢測部 檢測待檢測螺栓的軸向應變值；步驟S3 :根據螺母的轉動參數與待檢測螺栓的軸向應變值 確定比例常數K。
[0020] 進一步地，標定方法還包括在步驟S3之后的步驟S4 :建立螺母的轉動參數、待檢 測螺栓的軸向應變值和待檢測螺栓的軸向預緊力F之間的對應關系。
[0021] 進一步地，標定方法還包括在步驟S1之前的步驟S01 :將待檢測螺栓由安裝部的 底端經螺栓安裝孔向安裝部的頂端伸出，并將螺母與待檢測螺栓的伸出端螺紋連接。
[0022] 進一步地，在步驟S2中，轉動檢測部包括弧長檢測部，弧長檢測部的拉線傳感器 用于檢測螺母的轉動弧長。
[0023] 進一步地，在步驟S3中，根據公式（3)和公式（4)，可以計算得出K=F/a:
【主權項】
1. 一種螺栓預緊力測量的標定裝置，其特征在于，包括： 安裝部（10)，待檢測螺栓（20)設置在所述安裝部（10)上； 螺母（30)，所述螺母（30)與所述待檢測螺栓（20)的遠離螺栓頭的一端螺紋連接； 用于驅動所述螺母（30)相對于所述安裝部（10)轉動的驅動部（40)，所述驅動部（40) 與所述螺母（30)連接； 用于檢測所述螺母（30)的轉動參數的轉動檢測部，所述轉動檢測部的檢測端與所述 螺母（30)連接； 用于檢測所述待檢測螺栓（20)的軸向應變的應變檢測部（60)，所述應變檢測部（60) 的檢測端與所述待檢測螺栓（20)接觸。
2. 根據權利要求1所述的標定裝置，其特征在于，所述安裝部（10)包括貫通設置的用 于安裝所述待檢測螺栓（20)的螺栓安裝孔，所述待檢測螺栓（20)的遠離螺栓頭的一端由 所述螺栓安裝孔內伸出。
3. 根據權利要求2所述的標