Устройство для определения усилий затяжки болтовых соединений Советский патент 1979 года по МПК G01L5/24 

1

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано при исследованиях прочности болтовых соединений при длительном воздействии повышенных температур на элементы конструкции летательных адпаратов.

Известные устройства для измерения усилий в резьбовых соединениях основа ны на определении величины предварительной механической затяжки болтов до ааданнОго уровня напряжений по удлинению болта, углу поворота гайки или крутящему моменту при завинчивании гайки и имеют сравнительно низкую точность измерения, а также не обеспечивают возможност проведения параметрических исследований величины и релаксации усилий затяжки болтов l.

Наиболее близким по технической сущаости к данному устройству является устройство для измерения усилий, содержащее дрнамометр, вьшолненный в виде кольцевого обода, связанного через упругие тензочувствительные элементы крутящего

момента и осевой скпы с силопередающим элементом, при этом упругие элементы крутящего момента вьшолнены в вице ра диальяых iuiacTHH, шарнирно связанных с ободом 2.

Н едостатком этого устройства является невысокая точность определения величины и релаксации усилий затяжки болтовых соединений при повыщенных температурах и исследования неравномерности передачи осевого усилия.

Целью изобретения является повышение точности определения величины и релаксации усилий затяжки болтовых соединений при повышенных температурах н ис следования неравномерности передачи осевого усилия.

Указанная цель в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что силопередающйй элемент динамометра выполнен в виде двух шайб, размешенных вмес то шайбы испытываемого болтового соединения одна над другой с зпаором и связанных одна с упругим элемеш-ом крутящего момента, а другая - с упругим эле ментом осевой силы, выполненным трех- секционным к присоединенным шарнирно к кольцевому ободу, при этом наружные торцовые поверхности шайб по форме и размерам вьшолнены аналогичными опорным поверхностям элементов испытываемого резьбового соединения, а величина зазора между двумя шайбами силопереда- ющего элемента выбрана с учетом жесткости динамометра, исходя из условия, что отношение жесткости упругого элемен та крутящего момента к жесткости упру- того элемента осевой силы в направлении действия осевого усилия затяжки и жесткости упругчэго элемента осевого усилия к жесткости упругого элемента крутящего момента в направлении действия крутящего момента выбрано в интервале 80 - 100. Устройство представлено на чертеже. Устройство содержит динамометр, выполненный в виде трехсекционногхз упруго го элемента 1 крутящего момента и трех секционного упругого элемента 2 осевой нагрузки, упругие пластины которых расположены по окружности друг к другу под углом f 60° и шарнирно соединены с одной стороны с ободом 3. С другой стороны упругие пластины элемента осевой нагрузки 2 связаны одной из шайб 4 силопередающего элемента, а упругие пластины элемента крутящего момента 1 связаны со второй шайбой 5 силопередающе- го элемента. Между шайбами 4 и 5 имеется зазор, определяющийся максимальной деформацией упругих элементов в направлении действия осевого усилия затяжки. На поверхности упругих пластин с двух сторон прикреплены термостойкие тензоре зисторы 6, подключешгые в соответствующие измерительные схемы. Устройство снаружи закрыто козкухом 7. Поверхности контакта щайб изготовляют по форме и размерам аналогичными ко тактным поверхностям головки болта 8. Жесткость упругого элемента осевой силы в направлении действия крутящего момента выбирае.тся значительно выше жесткорти упругого элемента осевой силы, а в направлении действия осевой силы жесткость упругого элемента крутящего мсллента значительно выше жесткости упругого элемента осевой силы. При этом отношение жесткости упругого элемента крутящего момента к жесткости уп pyroix элемента осевой силы в направле6724 НИИ действия осевого усилия затяжки и жесткости упругого элемента осевого усилия к жесткости упругого элемента крутящего момента в направлении действия крутящего момента выбирается в интервале 80 - 100, а отношение жесткости упругого элемента устройства в направлении действия осевого усилия затяжки к жесткости приведенной части пакета (жесткости эквивалентного цилиндра) равно единице. Для лучшей иллюстрации установки устройства на реальном соединении на чертеже условно изображены соединяемые детали болт 8, пакет 9, шайба 1О и гайка 11. Устройство работает следующим образом. При закручивании гайки 11 динамометрическим ключом, измеряющим момент кл болт 8 растягивается осевой силой Р и скручивается моментом, равным моменту сил трения в резьбе болта и гайки/Лр. Эта сила и момент вызывают деформации упругих элементов соответственно осевая сила затяжки деформирует упрушй элемент 2, а крутящий момент - упругий элемент 1. Затем по показаниям устройства и ключа определяют параметры усилия затяжки болтового соединения Р И Мр,неравномерность передачи от гоповки болта усилия Pj и -/Л д - . Затем болтовое соединение вместе С устройством нагревают до заданной температуры, соответствующей реальному температурно-временному режиму работы соединения, и при этом измеряют величину температурной затяжки резьбового сое.динения. Далее при длительной выдержке соединения при заданной температуре производят измерение показаний тензорезисторов. По этим показаниям определяют величину релаксации усилий механической и температурной затяжки в болтовом соединении. Затем при охлаждении конструкции до нормальной температуры и после релаксапни усилий по показаниям устройства определяют величину остаточной температурной и механической затяжки болтового соединения. Затем динамометрическим ключом производят раскрутку болта. Формула изобретения Устройство для определения усилий затяжки болтовых соединений, содержащее