一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103575228 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575228 A (21)申请号 201310566241.8 (22)申请日 2013.11.13 G01B 11/16(2006.01) (71)申请人 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 地址 650300 云南省昆明市安宁市昆钢股份 有限公司 (72)发明人 肖华强 吴航兵 汪涛 周燕 罗屏 (74)专利代理机构 昆明知道专利事务所 ( 特殊 普通合伙企业 ) 53116 代理人 姜开侠 朱智华 (54) 发明名称 一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置 (57) 摘要 本发明公开了一种螺。

2、栓保证载荷试验残余变 形的测量装置， 包括工具显微镜和待测螺栓， 对待 检螺栓的两个端面进行车削加工， 在机加工端面 钻定位中心孔。本发明解决了大规格螺栓外形尺 寸较大， 微量残余变形准确测量存在的技术难题， 为螺栓保证载荷试验及合格评定提供较好的方 法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103575228 A CN 103575228 A 1/1 页 2 1. 一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 包括工具显微镜和待测螺栓，。

3、 其特征 是 ： 对待检螺栓的两个端面进行车削加工， 在机加工的两个端面钻定位中心孔。 2. 根据权利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 定位中心孔为圆锥形的孔。 3. 据权利要求 1 或 2 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述 的定位中心孔的表面圆形半径为 45mm。 4. 根据权利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 定位中心孔的圆锥角度为 60 度。 5. 根据权利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 定位中心孔的深度为 68mm。 6. 根据权。

4、利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 两个端面进行车削加工的要求为 ： 表面粗糙度 Ra 为 1.6um。 7. 根据权利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 在机加工的两个端面的圆锥形轴中心线在同一条直线上。 8. 根据权利要求 1 所述的螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 其特征是 ： 所述的 装置测量时根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离， 用两个顶尖装夹螺栓， 螺栓装夹后 平稳转动， 螺栓头部端面固定在滑台上， 安装或取下螺栓时只需松开螺纹末端另一个顶尖。 权 利 要 求 书 CN 103575228 A 。

5、2 1/3 页 3 一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置 技术领域 0001 本发明属于一种残余变形的测量装置技术领域， 具体涉及一种对大尺寸螺栓进行 保证载荷试验后， 用于测量螺栓残余变形的方法， 属于材料机械性能检测装置技术领域。 背景技术 0002 保证载荷试验是螺栓的重要机械性能试验之一。 残余变形表征螺栓在保证载荷作 用后螺栓长度的变化， 标准规定残余变形的合格范围为 12.5um。螺栓在保证载荷作用后 通常产生微量伸长， 即残余变形为正值， 标准规定为正负 12.5um， 实际是规定残余变形的测 量误差允许范围。 由于残余变形较小， 而且大规格螺栓外形尺寸较大， 残余变形的准确测。

6、量 是螺栓保证载荷试验及合格评定的关键。 目前相关标准及公开文献尚无一种规范的测量方 法。因此， 有必要提供一种螺栓保证载荷试验残余变形的测量方法， 减小测量误差， 为螺栓 保证载荷试验及合格评定提供准确数据。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种对大尺寸螺栓进行保证载荷试验后， 用于测量螺栓残 余变形的装置。 0004 本发明的目的是这样实现的， 包括工具显微镜和待测螺栓， 对待检螺栓的两个端 面进行车削加工， 在机加工的两个端面钻定位中心孔。采用工具显微镜测量螺栓保证载荷 加载前后的长度之差， 即为螺栓保证载荷试验的残余变形。 0005 工具显微镜的 X 向滑台上安装两个顶尖架， 。

7、顶尖架可沿导轨移动并固定在适当位 置。 根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离， 用两个顶尖装夹螺栓， 螺栓装夹后可平稳转 动。螺栓头部端面 （A 端） 的顶尖始终固定在 X 向滑台上， 安装或取下螺栓时只需松开螺纹 末端 （B 端） 另一个顶尖。光学定位器安装固定在瞄准显微镜物镜上。螺栓可随 X 向滑台相 对于光学定位器移动。 0006 测量时， 升降显微镜架并移动 X 向滑台， 使光学定位器测头轻微接触螺栓 B 端面， 光斑进入目镜视场， 调整光学定位器内分划板三条双刻线的清晰度， 微量调整 X 向滑台， 使 米字线分划板的十字线套在双刻线正中， 表征光学定位器测头准确定位测量位置。手动旋 。

8、转螺栓， 双刻线将相对于十字线移动， 移动范围即为 B 端面跳动偏差。当使双刻线移动到极 限位置， 在B端面与测头接触部位作标志， 表征测量位置W1， 微调X向滑台定位测头， 将数码 表X值清零， 即测量值Z11为0 ； 手动旋转螺栓， 使双刻线移动到另一个极限位置， 在B端面与 测头接触部位作标志， 表征测量位置 W2， 微调 X 向滑台定位测头， 记录数码表 X 显示值 Z21。 0007 取下螺栓， 按标准规定进行保证载荷拉伸试验。试验后螺栓再次装夹在 X 向滑台 上， 按上述步骤定位测量位置 W1和 W2并测量 Z12和 Z21的值。螺栓保证载荷试验残余变形 L 按下式计算 ： 说 明。

9、 书 CN 103575228 A 3 2/3 页 4 本发明优点 ： 采用上述技术方案， 只要螺栓最大直径和长度在工具显微镜的最大允 许夹持范围内， 均可完成残余变形的准确测量。如 19JP 型工具显微镜可完成长度不大于 600mm、 规格不大于M64的螺栓测量。 采用测微尺校准仪器后， 测量误差不大于1.5微米。 具 有测量范围大、 测量误差小、 操作简便、 测量效率高等优点。 0008 所述的定位中心孔为圆锥形的孔， 圆锥角度为60度， 深度为68mm。 所述的在两个 端面机加工的圆锥形定位中心孔的中心轴线在同一条直线上。 0009 所述的螺栓两个端面进行车削加工的要求为 ： 表面粗糙度。

10、 Ra 为 1.6um。 0010 本技术采用圆锥形中心孔定位螺栓位置， 采用光学定位器准确定位测量位置并测 量螺栓微量长度变化， 达到提高测量精度的目的。 附图说明 0011 图 1 为本发明的测量原理示意图 ； 图 2 为本发明的螺栓端面加工及测量位置示意图 ； 图 3 为本发明的光学定位器测量原理示意图 ； 图 4 为本发明的定位圆锥形中心孔剖面示意图 ； 图中 ： 1- 底座， 2- 滑台， 3- 顶尖架紧固旋钮， 4- 顶尖架， 5- 顶尖轴， 6- 顶尖紧固旋钮， 7-测头， 8-光学定位器， 9-显微镜物镜， 10- 目镜聚焦旋钮 ， 11-显微镜架， 12-螺纹末端端 面， 1。

11、3- 螺栓， 14- 螺栓头部， 15- 螺栓头部端面， 16- 顶尖， 17- 数显表 ， 18- 光栅尺， 19- 米 字线分划板， 20- 双刻线 ， 21- 十字线， 22- 测量位置的标志， 23- 中心孔， 24- 测量位置的标 志。 具体实施方式 0012 下面结合附图对本发明作进一步的说明， 但不以任何方式对本发明加以限制， 基 于本发明教导所作的任何变换或替换， 均属于本发明的保护范围。 0013 本发明所述螺栓保证载荷试验残余变形的测量装置， 包括工具显微镜和待测螺 栓， 对待检螺栓的两个端面进行车削加工， 在机加工的两个端面钻定位中心孔。 0014 所述的定位中心孔为圆锥。

12、形的孔。 0015 所述的定位中心孔的表面圆形半径为 45mm。 0016 所述的定位中心孔的圆锥角度为 60 度。 0017 所述的定位中心孔的深度为 68mm。 0018 所述的两个端面进行车削加工的要求为 ： 表面粗糙度 Ra 为 1.6um。 0019 所述的在机加工的两个端面的圆锥形轴中心线在同一条直线上。 0020 所述的装置测量时根据螺栓长度调整两个顶尖的位置和距离， 用两个顶尖装夹螺 栓， 螺栓装夹后可平稳转动， 螺栓头部端面固定在滑台上， 安装或取下螺栓时只需松开螺纹 末端另一个顶尖。 0021 下面结合附图 1、 图 2 和图 3 对本发明做描述。 0022 本次用于试验的。

13、螺栓长度为 435mm， 直径为 48mm。螺栓在保证载荷作用后产生数 微米至数十微米的微量伸长， 游标卡尺直接测量其精度一般为 20um， 不能满足标准要求， 因此对待检螺栓的两个端面进行车削加工。如图 2 所示， 加工后端面的表面粗糙度 Ra 为 说 明 书 CN 103575228 A 4 3/3 页 5 1.6um， 所述的在两个端面机加工的圆锥形定位中心孔的中心轴线在同一条直线上。 在机加 工端面钻圆锥形的定位中心孔， 圆锥形的孔其表面圆形的半径为 45mm， 圆锥角度为 60 度， 深度为 68mm。 0023 如图 1， X 向滑台 2 安装在工具显微镜的底座 1 上， X 向滑。

14、台 2 的滑动位置通过固 定在底座 1 的光栅尺 18 测量和数显表 17 显示， 数显表 17 的最小读数为 0.5um。X 向滑台 2 上安装两个顶尖架 5， 顶尖架 5 可沿 X 向滑台 2 上的导轨移动并用旋钮 3 固定在适当位置。 根据螺栓 13 的长度调整两个顶尖 5 的位置和距离， 用两个顶尖 16 装夹螺栓 13， 螺栓 13 装 夹后可平稳转动。螺栓头部 14 端面 15（A 端） 的顶尖架 5 始终固定在 X 向滑台 2 上， 安装 或取下螺栓 13 时只需松开螺纹末端 12（B 端） 另一个顶尖 16。光学定位器 8 安装固定在 瞄准显微镜物镜 9 上。螺栓 13 可随 。

15、X 向滑台 2 相对于光学定位器 8 移动。 0024 测量过程如图 3， 升降显微镜架 11 并移动 X 向滑台 2， 使光学定位器 8 的测头 7 轻 微接触螺栓 B 端面 12， 光斑进入目镜视场， 调整光学定位器 8 内分划板三条双刻线 20 的清 晰度， 微量调整 X 向滑台 2， 使米字线分划板 19 的十字线 21 套在双刻线 20 正中， 表征光学 定位器 8 的测头 7 准确定位测量位置。手动旋转螺栓 13， 双刻线 20 将相对于十字线 21 移 动， 移动范围即为 B 端面 12 的跳动偏差。当双刻线移动到极限位置， 在 B 端面 12 与测头 7 接触部位作标志 24，。

16、 表征测量位置 W1， 微调 X 向滑台 2 定位测头 7， 将数码表 17 的 X 值清 零， 即测量值 Z11为 0 ； 手动旋转螺栓 13， 使双刻线 20 移动到另一个极限位置， 在 B 端面 12 与测头 7 接触部位作标志 22， 表征测量位置 W2， 微调 X 向滑台 2 定位测头 7， 记录数码表 17 的 X 显示值 Z21为 0.1875mm。 0025 取下螺栓 13， 按标准规定对螺栓 13 进行保证载荷拉伸试验。试验后螺栓 13 再次 装夹在 X 向滑台 2 上， 按上述步骤定位测量位置 W1并测量 Z12为 0.0085mm， 定位测量位置 W2 并测量 Z22为 0.1980 mm。螺栓保证载荷试验残余变形 L 按下式计算 ： 本次测量螺栓外形尺寸较大， 微量伸长的残余变形测量值为 9.5um， 符合不大于 12.5 um 的规定， 可判定螺栓保证载荷试验残余变形参数为合格， 实施效果良好， 解决了大规格螺 栓外形尺寸较大， 微量残余变形准确测量存在的技术难题。 说 明 书 CN 103575228 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2图 3 说 明 书 附 图 CN 103575228 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103575228 A 7 。