CN104053525A - 预拉紧工具和用于拧紧螺母的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于双头螺栓(5)的预拉紧工具(10)包括主体(1)，该主体能够抵靠由所述双头螺栓(5)夹紧的部件的表面被支撑；夹持装置(2)，该夹持装置用于夹持双头螺栓(5)的自由端；以及至少一个液压缸(3)，该液压缸包括活塞(4)，该活塞连接至所述夹持装置(2)以沿所述双头螺栓(5)的轴向方向在所述夹持装置(2)上施加力。所述夹持装置(2)包括磁性材料，并且所述预拉紧工具(10)包括用于测量所述磁性材料的运动的传感器(6)。本发明还涉及一种通过利用所述预拉紧工具(10)来拧紧螺母(9)的方法。

Description

预拉紧工具和用于拧紧螺母的方法
技术领域
本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中所限定的用于双头螺栓的预拉紧工具。本发明还涉及一种通过利用根据本发明的预拉紧工具用于拧紧双头螺栓组件的螺母的方法。
背景技术
用于将两个或更多个部件夹紧在一起的小双头螺栓常常通过向螺母施加拧紧扭矩而被拧紧，该螺母被围绕该双头螺栓布置并且抵靠由双头螺栓夹紧的部件中的一个部件的表面。然而，由于螺母的螺纹与双头螺栓的螺纹之间的摩擦以及螺母与供该螺母抵靠旋转的表面之间的摩擦，所以难以精确地控制传递到双头螺栓的轴向力。此外，扭转的残留应力被引入到该双头螺栓中，因此需要使用特大尺寸的双头螺栓。由于这些问题，因此在拧紧大的双头螺栓时或者当需要对拉紧力进行精确控制时，常常对双头螺栓采用预拉紧。可以使用不同的液压工具对双头螺栓进行预拉紧。
典型的液压预拉紧工具包括主体，该主体被布置为抵靠由双头螺栓夹紧的部件中的一个。该工具还包括一些种类的夹持装置，该夹持装置能够与双头螺栓的自由端接合。该工具还设有一个或多个液压缸。当液压流体被引入这些液压缸中时，夹持装置在双头螺栓的轴向方向上移动，并且该双头螺栓因此被拉紧。此后，通过仅仅采用一小的扭矩，就可以手动地或者利用用于旋转螺母的机动装置将螺母围绕双头螺栓拧紧。当从这些液压缸释放出压力时，双头螺栓的拉紧与该双头螺栓的伸展成比例。为了能向双头螺栓施加正确的预拉紧，必需测量该双头螺栓的伸展。对于测量双头螺栓的伸展来说已公知有各种不同的设置。例如，美国专利申请文献US2004261583A1就公开了一种用于拧紧螺栓的方法，在该方法中，螺栓的伸展被间接地通过测量螺母的旋转角来加以确定。美国专利申请文献US2009013518A1则公开了另一种用于测量螺栓的伸展的方法。在该方法中，在螺栓的端部处布置有伸长率传感器。现有技术的预拉紧工具的问题在于，要么双头螺栓的伸展被间接地加以测量，要么将测量传感器远离实际拉动点放置，这将导致不精确的测量结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于双头螺栓的改进的预拉紧工具。所述预拉紧工具包括主体，该主体能够抵靠由所述双头螺栓夹紧的部件的表面被支撑；夹持装置，该夹持装置用于夹持双头螺栓的自由端；以及至少一个液压缸，该液压缸包括活塞，该活塞连接至所述夹持装置以沿所述双头螺栓的轴向方向在所述夹持装置上施加力。根据本发明的预拉紧工具的特定性特征在权利要求1的特征部分中给出。本发明的另一目的在于提供一种用于通过利用根据本发明的预拉紧工具来拧紧双头螺栓组件的螺母的方法。该方法的特定性特征在其它独立权利要求的特征部分中给出。
根据本发明，所述夹持装置包括磁性材料，并且所述预拉紧工具包括用于测量所述磁性材料的轴向运动的传感器。
根据本发明的预拉紧工具的构造是十分简单的。因为所述传感器可被放置于所述工具的下部，所以能够实现精确的测量结果。因为所述磁性材料被放置于所述夹持装置中，所以当所述工具被安装时，所述磁性材料将相对于所述传感器被自动正确地设定。
根据本发明的实施方式，所述磁性材料为一片磁性带，所述磁性带被附接在所述夹持装置的外表面上。根据本发明的另一实施方式，所述磁性材料为磁性套筒，该磁性套筒被布置在所述夹持装置的外周上。
根据本发明的实施方式，所述夹持装置为设有内螺纹的套筒。
根据本发明的另一实施方式，所述传感器在所述预拉紧工具的主体中被布置在与所述夹持装置相同的高度处。
在用于拧紧双头螺栓组件的螺母的方法中，将所述螺母围绕双头螺栓的自由端布置，将所述预拉紧工具抵靠由所述双头螺栓夹紧的部件的表面支撑，将所述预拉紧工具的所述夹持装置与所述双头螺栓的自由端接合，将所述液压缸中的压力提高到用于消除所述双头螺栓组件的部件之间的游隙的初始水平，在消除了所述游隙之后启动由所述传感器进行的测量，在启动了所述测量之后，将所述液压缸中的压力提高到被认为是所述双头螺栓的适当伸展所需的水平，测量所述双头螺栓的伸展以确定该伸展是否在能接受的范围内，并且如果所述双头螺栓的伸展在能接受的范围内，则拧紧所述螺母。
根据本发明的一个实施方式，在移除所述预拉紧工具之前，通过以下过程来检查所述螺母的拧紧，即：将所述液压缸中的压力调整至所述初始水平；测量所述双头螺栓的伸展；以及将所测量的值与拧紧所述螺母之前所测量的值进行对比。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的预拉紧工具。
具体实施方式
现在参照附图更详细地描述本发明的实施方式。
在图1中示出了根据本发明的实施方式的预拉紧工具10。预拉紧工具10可被用于预拉紧双头螺栓5，所述双头螺栓用于将例如机器部件之类的不同部件夹紧在一起。预拉紧工具10尤其可被用于以下应用中，其中，使用大的双头螺栓和/或需要对这些双头螺栓进行精确拉紧。用于预拉紧工具的一个具体用途是大型内燃发动机的气缸盖，所述大型内燃发动机例如是轮船的主发动机或备用发动机或者是被用在用于生产电力的发电厂的发动机。这种发动机的每个气缸盖都通常被利用四个双头螺栓紧固至发动机机体，并且以防止在气缸套与气缸盖之间发生渗漏，重要的是，双头螺栓被正确地拉紧。
在图1中仅仅示出了双头螺栓5的一小部分。该双头螺栓5的第一端已借助该双头螺栓5的第一端处的螺纹附接到例如内燃发动机的发动机机体的第一部件。预拉紧工具10包括主体，该主体抵靠第二部件的表面被支撑，所述第二部件例如为气缸盖，并且该第二部件借助双头螺栓5被夹紧到第一部件。在附图中的实施方式中，预拉紧工具10的主体为圆筒形轴环1，该轴环的端面1a抵靠在第二部件(未示出)的表面安置。然而，预拉紧工具10的主体也可以具有其它一些形状，并且该主体并非必需要直接抵靠第二部件被支撑，而是预拉紧工具10可以包括支撑元件，该支撑元件用于将该工具10抵靠由双头螺栓5夹紧的部件的表面布置。预拉紧工具10还包括用于夹持住双头螺栓5的自由端的夹持装置。在附图中所示的实施方式中，夹持装置为设有内螺纹的套筒2。套筒2的螺纹可与双头螺栓5的自由端处的螺纹相啮合。该预拉紧工具10还设有液压缸3。液压缸3包括连接到套筒2的活塞4。当液压流体被引入液压缸3中时，该液压缸3的活塞4移动，并且该活塞沿双头螺栓5的轴向方向在套筒2上施加力。该力背离待被夹紧的部件指向以便拉伸双头螺栓5。预拉紧工具10还可以包括一个以上的液压缸3，并且这些液压缸3可以以不同于附图的实施方式中的方式布置。预拉紧工具10的轴环1包括用于提供至螺母9的通道的孔8，该螺母被布置在双头螺栓5的端部。穿过该孔8，螺母9既可以手动旋转又可以通过使用拧紧工具来旋转。
为了测量双头螺栓5的伸展，预拉紧工具10的套筒2包括磁性材料并且预拉紧工具10设有用于测量该磁性材料的运动的传感器6。在附图的实施方式中，磁性材料为一片磁性带7，该磁性带被附接在套筒2的外表面上。磁性材料也可以位于围绕夹持套筒2的外周布置的磁性套筒中。还可行的是，该夹持套筒2自身被磁化。传感器6被附接到预拉紧工具10的轴环1并被布置在与磁性带7相同的高度处。传感器6能够在套筒2的整个移动范围内监控夹持装置的位置。因为磁性带7围绕套筒2的整个外周布置，所以即使在套筒2旋转时，套筒2的位置也能够被测量。预拉紧工具10还设有控制单元(未示出)，该控制单元可以被用于控制液压缸3的压力。该控制单元也可以显示双头螺栓5的伸展，并且其可以包括针于不同双头螺栓组件不同的拧紧和测量程序。
根据本发明的预拉紧工具10的结构是十分简单的。因为传感器6被置于该工具10的下部，所以能实现精确的测量结果。因为磁性带7围绕用于夹持双头螺栓5的端部的套筒2布置，所以当安装预拉紧工具10时，该磁性带相对于传感器6被自动正确地设定。
双头螺栓5以下述方式被拉紧。这些待被夹紧在一起的部件共以彼此抵靠的方式布置。当然，例如如果板的叠堆材彼此附接，则这些部件的数量可以多于两个。接下来，将双头螺栓5的一端借助该双头螺栓5的第一端处的螺纹而附接至第一部件。另选地，双头螺栓5可在第一端处设有螺栓头部，或者可以围绕双头螺栓5的第一端布置螺母。此后，将螺母9布置在该双头螺栓5的第二端处。螺母9仅通过使用小的扭矩来旋转，使得该螺母9抵靠第二部件的表面安置。此后，将预拉紧工具10布置在该双头螺栓5的第二端的周围。轴环1的端表面1a被布置成抵靠该第二部件的表面，并且套筒2围绕双头螺栓5的第二端旋转，使得套筒2的螺纹的足够部分与双头螺栓5的螺纹相啮合。当套筒2已被附接至双头螺栓5时，液压流体被引入液压缸3中以移动活塞4。首先，液压缸3中的压力被提高到用于消除双头螺栓组件的部件之间的游隙的初始水平。该初始压力可以例如为双头螺栓5达到期望的伸展所需的压力的百分之二十至三十。在消除了游隙之后，启动由传感器进行的测量并且液压缸3中的压力被提高到被认为是双头螺栓5达到适当伸展所需要的水平。活塞4拉动套筒2并且拉伸双头螺栓5。传感器6通过检测磁性带7的运动来测量套筒2的位置。双头螺栓5的伸展被加以测量，并且要确定该伸展是否在可接受的范围内。液压缸3中的液压压力得以保持直到螺母9已被旋转至正确位置。通过使用小的预定扭矩来旋转螺母9。当螺母9已被旋转为抵靠第二部件的表面时，压力从液压缸3被释放。
在拧紧螺母9之后，预拉紧工具10可被用于检查螺母9是否已被正确地拧紧。这通过将液压缸3中的压力再次提高到初始水平并且将传感器6的测量结果与拧紧螺母9之前所测量的值进行对比。另选地，将压力直接从全压力降低至初始压力。如果所测量的伸展值之间的偏差足够小时，则可以判定为螺母9已被正确地拧紧。此后，预拉紧工具10可被移除。
本领域技术人员将认识到的是，本发明不局限于上述的实施方式，而是可以在所附权利要求的范围内进行变化。

Claims (7)

1.一种用于双头螺栓(5)的预拉紧工具(10)，所述预拉紧工具(10)包括：主体(1)，该主体(1)能够抵靠由所述双头螺栓(5)夹紧的部件的表面被支撑；夹持装置(2)，该夹持装置用于夹持所述双头螺栓(5)的自由端；以及至少一个液压缸(3)，该液压缸包括活塞(4)，该活塞连接至所述夹持装置(2)以沿所述双头螺栓(5)的轴向方向在所述夹持装置(2)上施加力，其特征在于，所述夹持装置(2)包括磁性材料，并且所述预拉紧工具(10)包括用于测量所述磁性材料的轴向运动的传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的预拉紧工具(10)，其特征在于，所述磁性材料为一片磁性带(7)，该磁性带被附接在所述夹持装置(2)的外表面上。
3.根据权利要求1所述的预拉紧工具(10)，其特征在于，所述磁性材料为磁性套筒，该磁性套筒被布置在所述夹持装置(2)的外周上。
4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的预拉紧工具(10)，其特征在于，所述夹持装置(2)为设有内螺纹的套筒(2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的预拉紧工具(10)，其特征在于，所述传感器(6)在所述预拉紧工具(10)的所述主体(1)中被布置在与所述夹持装置(2)相同的高度处。
6.一种用于通过利用根据前述权利要求中任一项所述的预拉紧工具(10)来拧紧双头螺栓组件的螺母(9)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-将所述螺母(9)围绕双头螺栓(5)的自由端布置；
-将所述预拉紧工具(10)抵靠由所述双头螺栓(5)夹紧的部件的表面支撑；
-将所述预拉紧工具(10)的所述夹持装置(2)与所述双头螺栓(5)的所述自由端接合；
-将所述液压缸(3)中的压力提高到用于消除所述双头螺栓组件的部件之间的游隙的初始水平；
-在消除了所述游隙之后启动由所述传感器(6)进行的测量；
-在启动了所述测量之后，将所述液压缸(3)中的压力提高到被认为是所述双头螺栓(5)的适当伸展所需的水平；
-测量所述双头螺栓(5)的伸展以确定该伸展是否在能接受的范围内；并且
-如果所述双头螺栓(5)的所述伸展在能接受的范围内，则拧紧所述螺母(9)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在移除所述预拉紧工具(10)之前，通过以下过程来检查所述螺母(9)的拧紧，即：将所述液压缸(3)中的压力调整至所述初始水平；测量所述双头螺栓(5)的伸展；以及将所测量的值与拧紧所述螺母(9)之前所测量的值进行对比。
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