小直径螺栓和螺钉拉伸试验装置的设计

　　1　引　言

　　螺栓螺钉作为螺纹联接件主要用于机器机械、公路与铁路桥梁、工业与民用建筑、塔架等各种设备装置中。螺栓螺钉在各种机构装置中主要起联接紧固作用,主要承受轴向力,并能承受一定的径向力产生的剪切和挤压。螺栓螺钉的拉力试验通过试验装置,对试样轴向产生静拉力直至试样断裂,以测定螺栓螺钉试样的最大试验力并可以通过计算得出试样的抗拉强度。在以前的液压万能试验机上所做的螺栓螺钉拉伸试验附具多为做M5以上尺寸,对于M5以及更小的螺栓螺钉,因为长度较短带来的夹持困难,一般不配置附具对其进行试验。但是随着时代的进步和科技的发展,市场对M5以下尺寸螺栓螺钉的抗拉性能检验提出了需求。本试验装置的设计满足了市场的这种需求。

　　2　设计内容

　　本拉伸试验装置主要应用在液压万能试验机上并考虑在电子式万能试验机上的应用(M5以及更小的螺栓试验力较小,也有可能在电子式万能试验机上做试验),设计过程中必须考虑试验装置的安装问题以及装置的通用性问题。另外螺栓螺钉有很多种规格,需要本拉伸试验装置能够完成多种规格螺栓螺钉的拉伸试验,且满足标准的要求。因为小直径螺栓螺钉的长度一般较短,为了充分利用空间,在设计试验装置时采用每种尺寸的螺栓螺钉配置单独的附具零件的形式。

　　3　设计具体实施及试验

　　根据国家标准GB/T3098.1-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》[1]中关于螺栓螺钉拉伸试验附具的要求以及试验机的结构,笔者设计了一套螺栓螺钉的拉伸试验附具,具体结构如图1所示。

　　为了使本拉伸附具具有通用性,附具与试验机的连接部分设计为圆柱型上下拉杆。连接时,试验机使用圆钳口夹持住上拉力杆及下拉力杆即可。在做试验时,将拉伸试样(螺栓螺钉)从拉力接头中空部位放入,螺纹头部分垂向下方,将拉力环倒放进螺纹套中,试样垂向下方的螺纹头部分旋入拉力环,将拉力接头旋入上拉力杆下部的内螺纹中,将螺纹套旋入下拉力杆中。将上拉力杆连带拉力接头、试样、拉力环、螺纹套放入上钳口处夹紧,下拉力杆放入下钳口处夹紧,然后可以进行拉伸试验。

　　如图2和图3所示,相同尺寸表示的螺钉螺栓中,沉头螺钉的实际长度要小于六角头、盘头、方头、内六角等螺钉螺栓,所以在做试验时采用沉头螺钉。另外,国家标准GB/T3098.1-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》中螺栓螺钉尺寸的范围为M3-M39,选择其中最小螺纹规格M3,所以最终选择了GB/T819.1-2000《十字槽沉头螺钉》[2]及GB/T819.2-1997《十字槽沉头螺钉》[3]尺寸为M3×8。