一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法，所述工装为上下两套对称结构，包括连接筒、对中定位结构、转接承载结构，所述连接筒与疲劳试验机连接，所述转接承载结构与连接筒的内侧活动连接，所述对中定位结构包括凸面复合体，所述转接承载结构包括凹面复合体，所述凸面复合体设置有第一通孔，所述凹面复合体设置有第二通孔，双头螺栓两侧依次穿过第二通孔、第一通孔，通过凸面复合体和凹面复合体的配合，实现双头螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自动对中定位。本发明专利技术的结构简单，安装方便，既能实现双头螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自动对中定位，又能实现两者之间的手动对中定位。之间的手动对中定位。之间的手动对中定位。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法。

技术介绍

[0002]大尺寸级双头螺栓广泛用于矿山机械、桥梁、风电、轨道交通、船舶、大跨度钢结构和大型建筑等领域中。在上述领域中，使用双头螺栓的结构往往承受大载荷或超大载荷，如结构自身重量导致的静载荷，外界风、列车运行、地震、海浪等带来的动载荷，以及温度差异较大情况导致的高温蠕变载荷，这些载荷将导致螺栓部分区域的应力集中，进而在交变载荷作用下形成裂纹并不断扩展，一旦裂纹扩展到一定程度，则导致螺栓断裂，造成重大工程事故，带来巨大的经济损失和社会负面影响，因此对大尺寸双头螺栓开展疲劳性能测试具有重要作用。
[0003]疲劳试验时，如果载荷中心线与螺栓轴向中心线有偏差，那么将导致螺母与栓杆的交接处附近存在的超大应力集中，这些应力严重影响试验结果的准确性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法，以解决现有方法中存在的上述问题，并设计匹配性的工装以使载荷中心线与螺栓轴向中心线一致，以此避免或减少由安装误差带来的应力对实验的影响。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，所述工装为上下两套对称结构，包括连接筒、对中定位结构、转接承载结构，所述连接筒与疲劳试验机连接，所述转接承载结构与连接筒的内侧活动连接，所述对中定位结构包括凸面复合体，所述转接承载结构包括凹面复合体，所述凸面复合体设置有第一通孔，凹面复合体设置有第二通孔，双头螺栓两侧依次穿过第二通孔、第一通孔，通过凸面复合体和凹面复合体的配合，实现双头螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自动对中定位。
[0007]使用该工装时，当双头螺栓的轴向中心线与载荷中心线不在同一轴线，通过施加一定的载荷，实现上述两中心线之间的自动对中。
[0008]进一步地，所述凸面复合体包括依次相连的第一凸起、第二凸起、第三凸起，所述凹面复合体包括依次相连的第一凹起、第二凹起、第三凹起，所述第一凸起与第一凹起对应设置，所述第二凸起与第二凹起对应设置，所述第三凸起与第三凹起对应设置。
[0009]该结构可实现双头螺栓的自动对中定位功能，又能实现防止螺栓左右错位功能。
[0010]进一步地，所述第二凸起与第二凹起的中心轴均为L，所述第一凸起与第三凸起关于中心轴L对称设置，所述第一凹起与第三凹起关于中心轴L对称设置。
[0011]进一步地，所述第二凸起的底端为球面结构或直面结构，所述第二凹起的底端为球面结构或直面结构。
[0012]进一步地，所述第二凸起和第二凹起的底端均为直面结构时，所述第二凸起的两
侧弧形段延长线形成的交点为第三点，所述第三点的曲率半径为R1，所述第二凹起的两侧弧形段延长线形成的交点为第六点，所述第六点的曲率半径为R2，所述第一凸起与第二凸起连接处为第二点，所述第二点的曲率半径R3，所述第一凹起与第二凹起连接处为第五点，所述第五点的曲率半径R4，所述第一凸起包括第一点，所述第一点的曲率半径为R5，所述第一凹起包括第四点，所述第四点的曲率半径为R6，其中，R1>R5>R3，R2>R6>R4。
[0013]该设置可以防止转接承载结构和对中定位结构之间错位。
[0014]进一步地，所述第二凸起包括第一段、第二段、第三段，所述第一段与第三段关于中心轴L对称，所述第二凹起包括第四段、第五段、第六段，所述第四段与第六段关于中心轴L对称。
[0015]进一步地，所述第二段与第五段之间的距离为H1，第二点所在水平线与第五点所在水平线之间的距离为H2，所述第一点所在水平线与第四所在水平线之间的距离为H3，其中，H1>H3>H2。
[0016]该设置在实验时，当转接承载结构和对中定位结构配合时，将首先确保R3和R4相接触，从而该区域为主要受力区间，实验过程中调整螺栓时，使其可以在一定范围内移动，避免偏移过量。
[0017]进一步地，所述连接筒设置有多个定位块、多个调节孔，所述定位块位于连接筒的外侧，所述调节孔贯穿所述连接筒的外壁和内壁，所述定位块与调节孔的高度一致。
[0018]该设置所述定位块和调节孔，主要用于实现手动对中定位功能。
[0019]进一步地，所述对中定位结构包括调节块，所述调节块为沿外圆环形分布的齿形结构，所述调节块位于凸面复合体的两端，所述调节块与调节孔位于同一水平线上。
[0020]该设置可以实现手动对中定位功能。
[0021]一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装的使用方法，使用上述所述的试验工装进行实验时，包括如下步骤:
[0022]S1、将连接筒与试验机夹头分别对应安装并夹紧；
[0023]S2、将双头螺栓两侧分别依次穿过转接承载结构、对中定位结构，并均采用螺母拧到一定位置后置于两连接筒之间；
[0024]S3、采用扳手分别将转接承载结构固定到对应的连接筒上；
[0025]S4、调节试验机上下夹具之间的距离，使双头螺栓与工装之间具有一定的拉力；在拉力作用下，螺栓轴向中心线与试验机上下夹头之间的载荷中心线相重合；同时采用手动调节工具进行手动对中调节，进一步确保螺栓轴向中心线与试验机上下夹头之间的载荷中心线完全重合；
[0026]S5、设置实验参数、开始疲劳试验。
[0027]相对于现有技术，本专利技术所述的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装及其使用方法，具有以下优势：
[0028](1)本专利技术提供的试验工装，双头螺栓两侧分别依次穿过凹面复合体和凸面复合体之间的通孔，通过凸面复合体和凹面复合体的配合，能够实现双头螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自定对中定位功能。
[0029](2)本专利技术采用第一凸起与第一凹起配合、第二凸起与第二凹起配合、第三凸起与第三凹起配合，既能够实现螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自动对中定位功能，还能
够防双头螺栓左右偏移过量的功能；
[0030](3)本专利技术通过在对中定位结构上设置调节块，通过连接筒上设置定位块、调节孔，可实现手动定位对中功能，本专利技术在自动对中定位功能的基础上增加手动定位对中功能，进一步确保实验的准确性。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装的整体结构示意图；
[0032]图2为本专利技术的连接筒的整体结构示意图；
[0033]图3为图2的A
‑
A方向的剖面图；
[0034]图4为图2的B
‑
B方向的剖面图；
[0035]图5为本专利技术的定位块结构示意图；
[0036]图6为本专利技术的对中定位结构的俯视图；
[0037]图7为图6的C
‑
C方向的剖视图；
[0038]图8为本专利技术的转接承载结构的主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，所述工装为上下两套对称结构，其特征在于，包括连接筒(1)、对中定位结构(2)、转接承载结构(3)，所述连接筒(1)与疲劳试验机连接，所述转接承载结构(3)与连接筒(1)的内侧活动连接，所述对中定位结构(2)包括凸面复合体(21)，所述转接承载结构(3)包括凹面复合体(31)，所述凸面复合体(21)设置有第一通孔(214)，所述凹面复合体(31)设置有第二通孔(314)，双头螺栓(5)两侧依次穿过第二通孔(314)、第一通孔(214)，通过凸面复合体(21)和凹面复合体(31)的配合，实现双头螺栓轴向中心线与载荷中心线之间的自动对中定位。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，其特征在于，所述凸面复合体(21)包括依次相连的第一凸起(211)、第二凸起(212)、第三凸起(213)，所述凹面复合体(31)包括依次相连的第一凹起(311)、第二凹起(312)、第三凹起(313)，所述第一凸起(211)与第一凹起(311)对应设置，所述第二凸起(212)与第二凹起(312)对应设置，所述第三凸起(213)与第三凹起(313)对应设置。3.根据权利要求2所述的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，其特征在于，所述第二凸起(212)与第二凹起(312)的中心轴均为L，所述第一凸起(211)与第三凸起(213)关于中心轴L对称设置，所述第一凹起(311)与第三凹起(313)关于中心轴L对称设置。4.根据权利要求2所述的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，其特征在于，所述第二凸起(212)的底端为球面结构或直面结构，所述第二凹起(312)的底端为球面结构或直面结构。5.根据权利要求4所述的一种大尺寸双头螺栓疲劳试验工装，其特征在于，所述第二凸起(212)和第二凹起(312)的底端均为直面结构时，所述第二凸起(212)两侧弧形段的延长线形成的交点为第三点(2124)，所述第三点(2124)的曲率半径为R1，所述第二凹起(312)两侧弧形段的延长线形成的交点为第六点(3124)，所述第六点(3124)的曲率半径为R2，所述第一凸起(211)与第二凸起(212)连接处为第二点(2112)，所述第二点(2112)的曲率半径R3，所述第一凹起(311)与第二凹起(312)连接处为第五点(3112)，所述第五点(3112)的曲率半径R4，所述第一凸起(211)包括第一点(2111)，所述第一点(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宁，吴泽鹏，房坤，陈沛，刘晓勇，张亚军，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：