多功能螺纹连接结构试验系统及性能优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能螺纹连接结构试验系统及性能优化方法，包括拧紧装置、扭矩转速传感器、横向振动机、第一拉压力传感器、轴向振动机、第二拉压力传感器、超声波振荡器和位移传感器，其中，拧紧装置的输出端与所述轴向振动机的输出端面对设置，横向振动机的输出端与所述轴向振动机的输出端互呈夹角。本发明专利技术公开的多功能螺纹连接结构试验系统通过精确模拟连接结构的实际工况使得实验结果更准确，通过对连接结构的多项参数进行评估使得实验结果更加全面。本发明专利技术的性能优化方法，通过对获得的多项参数的评估与检测使得连接结构性能得到优化和提升。

【技术实现步骤摘要】
多功能螺纹连接结构试验系统及性能优化方法
本专利技术涉及紧固件测试领域，尤其涉及到一种多功能螺纹连接结构试验系统及性能优化方法。
技术介绍
螺纹连接结构是目前最广泛应用的机械联接件之一，主要应用于各种机械设备，如车辆、船舶、铁路、桥梁等。螺纹连接结构主要由被连接件、紧固件及相关组件组成，因受到动态载荷的作用，连接结构会出现松动、屈服变形或疲劳断裂现象，从而丧失连接作用，导致设备或部件失效破坏，甚至出现安全事故。由于影响连接结构性能的因素多且作用机理复杂，比较有效的方法是通过模拟试验机研究连接结构性能的影响规律。国内外现有的模拟试验机，如国家标准GB/T10431-2008推荐的紧固件横向振动试验设备、GB/T13682-1992规定的紧固件疲劳试验方法，德国SCHATZ公司研制的模拟装配试验机、多功能螺栓紧固分析与紧固件横向振动一体试验系统，Junker防松试验机，Yamamoto等人研制的防松试验机等。这些试验机主要研究不同规格型号、摩擦系数、扭矩系数及夹紧力的紧固件，在施加不同振幅、频率、循环次数的动态工作载荷下，对紧固件防松、抗屈服及疲劳耐久性的影响规律，从而评估紧固件本身的性能。但是，目前仍没有一个通用、预测准确的模型或试验装置可以评估、测试并以此优化螺纹连接结构的性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多功能螺纹连接结构试验系统及性能优化方法，旨在解决现有技术中螺纹连接结构的测试结果不够准确，不能对螺纹连接结构进行多项性能测试的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种多功能螺纹连接结构试验系统，用于检测包括第一被连接件、第二被连接件和螺纹紧固件的螺纹连接结构，包括：拧紧装置，用于连接于所述螺纹紧固件的端部；扭矩转速传感器，用于测量所述拧紧装置施加的扭矩及拧紧速度；横向振动机，用于连接于所述第一被连接件以施加横向动态载荷；第一拉压力传感器，用于测量所述横向动态载荷；轴向振动机，用于连接所述第二被连接件以施加轴向动态载荷；第二拉压力传感器，用于测量所述轴向动态载荷超声波振荡器，用于测量所述螺纹紧固件的轴向力；位移传感器，用于测量所述第一被连接件和所述第二被连接件之间的相对滑移量；其中，所述拧紧装置的输出端与所述轴向振动机的输出端面对设置，所述横向振动机的输出端与所述轴向振动机的输出端互呈夹角。优选地，所述拧紧装置包括调速电机和与所述调速电机的输出轴连接的套筒，所述套筒用于夹持螺纹紧固件的端部。优选地，所述调速电机和所述套筒之间通过联轴器连接。优选地，所述多功能螺纹连接结构试验系统还包括第一夹具，所述第一拉压力传感器与所述第一被连接件的第一传力臂通过所述第一夹具连接。优选地，所述多功能螺纹连接结构试验系统还包括横向导轨，所述第一夹具上设置有能在所述横向导轨上移动的第一导向块。优选地，所述多功能螺纹连接结构试验系统还包括第二夹具，所述第二拉压力传感器与所述第二被连接件的第二传力臂通过所述第二夹具连接。优选地，所述多功能螺纹连接结构试验系统还包括纵向导轨，所述第二夹具上设置有能在所述纵向导轨上移动的第二导向块。优选地，所述第二夹具包括间隔设置的第一支腿和第二支腿，所述第一支腿和第二支腿均用于连接于所述第二被连接件上。优选地，所述紧固件包括螺栓和螺母，所述螺母位于靠近所述拧紧装置的一端，所述超声波振荡器邻近所述螺栓的头部设置。本专利技术还提供一种螺纹连接结构的性能优化方法，包括如下步骤：建立多功能螺纹连接结构试验系统，以模拟实际装配关系；根据实际工况及连接结构参数进行模拟试验；对螺纹连接结构的抗拉、抗剪、抗疲劳、防松、被连接件抗压溃五项性能指标中的一种或多种进行评估与检测；根据评估与检测结果，建立优化模型，实现对螺纹连接结构性能的优化。本专利技术的技术方案中，多功能螺纹连接结构试验系统通过给横向振动机和轴向振动机同时施加实际工作载荷且考虑实际作用位置、方向及随时间变化的实时波形，精确模拟连接结构的实际工况，使得实验结果更准确；本试验系统通过实际连接结构模拟装配，可精确模拟连接结构的实际工况，具有试验精度高、适用工况多、成本低、周期短、可重复性高的优点；通过对连接结构实际参数的有效模拟，对全面的连接结构参数进行模拟试验，对连接结构的多项参数进行评估，为连接结构的全面性能状态提供准确的数据，使得实验结果更加全面。本专利技术的螺纹连接结构的性能优化方法，通过模拟实际装配关系进行模拟实验，对螺纹连接结构的多项参数进行评估与检测，根据评估与检测结果使得连接结构性能得到优化和提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例的多功能螺纹连接结构试验系统的立体图；图2为图1所示实施例的多功能螺纹连接结构试验系统的俯视图；图3为本专利技术螺纹连接结构的性能优化方法的流程示意图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。请参阅图1，本专利技术一实施例中，多功能螺纹连接结构试验系统包括拧紧装置、扭矩转速传感器3、横向振动机15、第一拉压力传感器13、轴向振动机14、第二拉压力传感器16、超声波振荡器12和位移传感器9。螺纹连接结构包括第一被连接件6、第二被连接件8和螺纹紧固件，位移传感器9用以测量第一被连接件6和第二被连接件8之间的相对滑移量。螺纹紧固件包括螺栓11和螺母5，起到固定、辅助螺纹连接结构的作用。所述螺母5位于靠近所述拧紧装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能螺纹连接结构试验系统，用于检测包括第一被连接件、第二被连接件和螺纹紧固件的螺纹连接结构，其特征在于，包括：拧紧装置，用于连接于所述螺纹紧固件的端部；扭矩转速传感器，用于测量所述拧紧装置施加的扭矩及拧紧速度；横向振动机，用于连接于所述第一被连接件以施加横向动态载荷；第一拉压力传感器，用于测量所述横向动态载荷；轴向振动机，用于连接所述第二被连接件以施加轴向动态载荷；第二拉压力传感器，用于测量所述轴向动态载荷；超声波振荡器，用于测量所述螺纹紧固件的轴向力；位移传感器，用于测量所述第一被连接件和所述第二被连接件之间的相对滑移量；其中，所述拧紧装置的输出端与所述轴向振动机的输出端面对设置，所述横向振动机的输出端与所述轴向振动机的输出端互呈夹角。

【技术特征摘要】
1.一种多功能螺纹连接结构试验系统，用于检测包括第一被连接件、第二被连接件和螺纹紧固件的螺纹连接结构，其特征在于，包括：拧紧装置，用于连接于所述螺纹紧固件的端部；扭矩转速传感器，用于测量所述拧紧装置施加的扭矩及拧紧速度；横向振动机，用于连接于所述第一被连接件以施加横向动态载荷；第一拉压力传感器，用于测量所述横向动态载荷；轴向振动机，用于连接所述第二被连接件以施加轴向动态载荷；第二拉压力传感器，用于测量所述轴向动态载荷；超声波振荡器，用于测量所述螺纹紧固件的轴向力；位移传感器，用于测量所述第一被连接件和所述第二被连接件之间的相对滑移量；其中，所述拧紧装置的输出端与所述轴向振动机的输出端面对设置，所述横向振动机的输出端与所述轴向振动机的输出端互呈夹角。2.根据权利要求1所述的多功能螺纹连接结构试验系统，其特征在于，所述拧紧装置包括调速电机和与所述调速电机的输出轴连接的套筒，所述套筒用于夹持螺纹紧固件的端部。3.根据权利要求2所述的多功能螺纹连接结构试验系统，其特征在于，所述调速电机和所述套筒之间通过联轴器连接。4.根据权利要求1所述的多功能螺纹连接结构试验系统，其特征在于，所述多功能螺纹连接结构试验系统还包括第一夹具，所述第一拉压力传感器与所述第一被连接件的第一传力臂通过所述第一夹具连接。5.根据权利要求4所述的多功能螺纹连接结构试验系...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃佳亮，莫易敏，覃雄臻，郭胜会，肖健，韦耀华，梁任锦，
申请(专利权)人：上汽通用五菱汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45