CN104851246B - 用于监测螺栓断裂或松动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监测螺栓断裂或松动的装置，包括呈圆柱形的壳体，壳体的下部由绝缘材料制成，壳体内设有下端开口的空腔，还包括监测电路，监测电路包括电源、开关总成、与电源的正极相连的电阻、与电阻相连的输出端，电阻与输出端的连接点和开关总成的一端相连接，开关总成的另一端接地；开关总成包括设置在防松螺母或螺栓头部上的监测板、固定在空腔内触发结构，监测板和触发结构之间形成多个串联的常闭开关或多个并联的常开开关。本发明结构简单、安装方便、成本低、监测范围广、监测精度高，并且监测电路的功耗低且反应灵敏；使用本发明无需人工巡检，只需要安装好装置后对输出信号进行监控即可，大大提高了工作效率，节约了人力物力。

Description

用于监测螺栓断裂或松动的装置

技术领域

本发明涉及螺栓的监测设备，具体涉及用于监测螺栓断裂或松动的装置。

背景技术

在很多领域都会用到大型的螺栓和螺母，比如轨道交通、大型机械、建筑施工等。一般情况下螺栓穿过基座和被紧固件，并通过垫圈、紧固螺母和防松螺母将被紧固件固定在基座上。在平时作业过程中，由于冲击等多种原因螺栓易出现断裂、紧固螺母或防松螺母松动的问题，对工作人员的生命造成了严重的安全隐患。对螺栓断裂松动的检测大多是人工巡检，工作量大，耗费时间多，成本高。而且很多螺栓的安装结构特殊、受力情况复杂、检测数量庞大，使得螺栓的检测更为复杂困难。于是现有技术中的中国专利申请CN203299994U公开了一种防止螺丝松动的监测装置，其包括壳体、铁片、报警装置和电源，壳体套在螺丝的螺栓上，铁片为两片，嵌在壳体上，两个铁片顶部伸出壳体且靠近螺丝螺母，一片铁片后端与电源电连接，另一片铁片后端通过电线与报警装置连接，报警装置与电源电连接，当两个铁片的顶部与螺母接触时，电路连通。利用该装置能够检测到螺母的松动，但是该监测装置存在以下缺陷：

1、由于螺母松动时螺母向上的运动很不规则，如果螺母向上运动过程中未同时与两片铁片接触，该装置就无法起到监测作用。

2、该监测装置中的螺母和两个铁片均直接与大气接触，容易出现锈蚀或氧化的情况，会导致当螺母松动时，电路无法接通，所以该装置检测不够准确。

3、该监测装置整体设置在螺栓的螺杆上，不能监测直接旋紧在基座上、螺栓尾部不露出的螺栓结构，也不能监测到螺栓断裂的情况，螺栓断裂经常发生，而且更具有危险性。

4、该监测装置采用内置的报警装置，报警范围有限，不利于在较大范围内对较多的螺栓进行监测。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于监测螺栓断裂或松动的装置，该装置可准确的检测到螺栓的断裂或松动。

本发明所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，包括呈圆柱形的壳体，所述壳体的下部由绝缘材料制成，所述壳体内设有下端开口的空腔，且螺栓上的防松螺母或螺栓头部位于所述空腔的内部，还包括监测电路，监测电路包括电源、开关总成、与电源的正极相连的电阻、与电阻相连的输出端，电阻与输出端的连接点和开关总成的一端相连接，开关总成的另一端接地；所述开关总成包括设置在防松螺母或螺栓头部的上端面上的监测板、固定在所述空腔的中部或上部的触发结构，所述监测板和所述触发结构之间形成多个串联的常闭开关或多个并联的常开开关；防松螺母或螺栓头部带着监测板向上移动能够促使至少一个所述常闭开关断开，以使得所述开关总成断开，或者能够促使至少一个所述常开开关接通，以使得所述开关总成接通；所述壳体的侧壁上设置有导线孔，所述监测板的中心设有让螺栓通过的第一通孔。

采用上述技术方案，当螺栓断裂或螺母松动时，防松螺母均会有一个向上的位移，从而带着监测板向上移动使得开关总成接通或断开，此时监测电路输出的电平信号的状态就会发生变化，从而得知螺栓出现故障，利用电平信号的状态进行监测，反应灵敏。开关总成由多个串联的常闭开关或多个并联的常开开关组成，使用时，只需要其中一个常闭开关断开或者其中一个常开开关接通便可导致电平信号发生变化，因此不论防松螺母的哪个部位发生向上的位移，都会造成输出的电平信号发生变化，所以本监测装置的监测精度高。采用板状的监测板，与防松螺母的接触面积大，能很灵敏的对防松螺母各个部分向上的位移做出反应。本监测装置的监测板和检测电路均设置在壳体的内部，有效预防了监测板和检测电路发生锈蚀和氧化的现象。本监测电路在很低的电压情况下也能实现监测功能。因此本装置结构简单，成本低，消耗电量少、反应灵敏、监测精度高。

进一步，所述壳体包括装置外壳和由绝缘材料制成的底座，所述装置外壳的内侧壁与所述底座的外侧壁配合并固定。底座具有绝缘的功能，装置外壳拆卸方便，便于对本装置进行维护。

进一步，所述装置外壳的侧壁设置有至少一个胀缩槽，所述胀缩槽从所述装置外壳的下端面向上延伸；所述装置外壳外壁的中部设有环形槽，环形槽内装配有卡箍。这种结构的装置外壳固定牢靠且拆卸方便，便于对本装置进行维护。

进一步，所述底座的底端面均匀分布有数个槽孔，每个槽孔内均镶嵌有磁铁，当被紧固件由铁制成时，底座会被磁铁牢牢的吸住并固定在被紧固件上。

进一步，所述壳体的顶部设置有第二通孔，第二通孔的直径不小于螺栓的外径。当螺栓较长时，第二通孔方便螺栓的尾部通过，以避免螺栓与壳体发生干涉。

作为一种优选，所述触发结构为固定在所述空腔顶壁上、与所述监测板平行的环板，环板能够导电且与所述电阻相连，所述监测板能够导电且接地，所述环板的中心设有能够让螺栓通过的第三通孔。当监测板向上移动时，环板与监测板接触，使得开关总成接通，此时输出端的电平信号发生变化，从而得知螺栓出现故障。由于板环和监测板的面积较大，因此不管防松螺母哪一部分具有向上的位移，只要环板与监测板接触，均可使得开关总成接通。使得本装置的监测范围广，触发结构反应灵敏。

作为另一种优选，所述触发结构包括均匀分布在所述空腔的侧壁上的数个凸台、设置在所述监测板的圆周上且与所述凸台对应的凸片；所述凸台位于所述凸片的下方，每个凸片上均设置有两个焊点，两个焊点之间通过呈U形的导线连接，U形导线从下至上套在所述凸台上，U形导线的上端穿过所述凸片并分别焊接在两个焊点上，以形成常闭开关；其中一个常闭开关上的一个焊点与所述电阻相连，与该常闭开关相邻的另一个常闭开关上的一个焊点接地，常闭开关之间依次相连以形成串联电路。当监测板向上移动时，U形导线被凸台限制无法向上移动，从而使得U形导线被拉断，凸片上的两个焊点断开，此时输出端的电平信号发生变化，从而得知螺栓出现故障。由于设有多个串联的常闭开关，只要有一个常闭开关断开，输出端的电平信号就会发生变化。使得本装置监测范围广、监测精度高。

本发明结构简单、安装方便、成本低、监测范围广、监测精度高，并且监测电路的功耗低且反应灵敏；使用本发明无需人工巡检，只需要安装好装置后对输出信号进行监控即可，大大提高了工作效率，节约了人力物力。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为实施例一中的监测板的结构示意图；

图5实施例一中监测电路的电路图；

图6为实施例二的结构示意图；

图7为实施例二的俯视图；

图8为图7的左视图；

图9为实施例二中监测电路的电路图；

图10为实施例三的结构示意图。

图中：1—底座；2—磁铁；3—装置外壳；4—监测板；5—U形导线；6—卡箍；7—第一螺钉；8—第一螺母；9—螺栓；10—垫圈；11—紧固螺母；12—防松螺母；13—被紧固件；14—基座；15—凸台；16—凸片；17—环板；18—第二螺钉；19—第二螺母；20—第一通孔；21—第二通孔；22—第三通孔；23—空腔；24—导线孔；25—胀缩槽；26—电源；27—电阻；28—常闭开关；29—输出端；30—内部电路；31—焊点；32—常开开关；33—螺栓头部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1所示的用于监测螺栓断裂或松动的装置，包括呈圆柱形的壳体，所述壳体的下部由绝缘材料制成，所述壳体内设有下端开口且直径大于垫圈10的直径的空腔23，且螺栓9的尾部和设置在螺栓9上的垫圈10、紧固螺母11、防松螺母12均位于空腔23的内部，还包括监测电路，监测电路包括电源26、开关总成、与电源26的正极相连的电阻27、与电阻27相连的输出端29，电阻27与输出端29的连接点和开关总成的一端相连接，开关总成的另一端接地。所述开关总成包括设置在防松螺母12的上端面上的监测板4、固定在所述空腔23的中部或上部的触发结构，所述监测板4和所述触发结构之间形成多个串联的常闭开关，防松螺母12带着监测板4向上移动能够促使至少一个常闭开关断开，以使得开关总成断开；所述壳体的侧壁上设置有导线孔24，导线孔24距离壳体的顶部3mm，导线孔24用于将壳体内的导线引到壳体外。为了避免壳体与螺栓9发生干涉，所述监测板4的中心设有让螺栓9通过的第一通孔20。

具体的，本实施例所述的壳体包括装置外壳3和由绝缘材料制成的底座1，装置外壳3的内侧壁与底座1的外侧壁配合并固定。如图2和图3所示，第二通孔21设置在装置外壳3的顶部，装置外壳3的侧壁设置有至少一个胀缩槽25，胀缩槽25从装置外壳3的下端面向上延伸。装置外壳3外壁的中部设有环形槽，环形槽内装配有卡箍6，卡箍6通过第一螺钉7和第一螺母8来调节松紧程度，当卡箍6收紧时，胀缩槽25收缩，使得装置外壳3的内径缩小。为了方便将底座1固定在铁质的被紧固件13上，底座1的底端面均匀分布有数个槽孔，每个槽孔内均镶嵌有磁铁2，这种结构的底座1能牢牢的吸附在铁质的被紧固件13上。当被紧固件13不是铁的，底座1用胶粘剂通过胶接的方式固定在被紧固件13上。

如图1所示，上述的触发结构包括均匀分布在空腔23的侧壁上的4个凸台15、设置在监测板4圆周上且与凸台15对应的4个凸片16。凸台15位于凸片16的下方，凸台15的上端面与空腔23的顶壁的距离为15mm。4个凸片16上均设置有两个焊点31，两个焊点31之间通过呈U形导线5连接，U形导线5从下至上套在凸台15上，U形导线5的上端穿过凸片16并分别焊接在两个焊点31上，以形成常闭开关28。其中一个常闭开关28上的一个焊点与电阻27相连，与该常闭开关28相邻的另一个常闭开关28上的一个焊点接地。如图5所示，常闭开关28之间依次相连以形成串联电路。特别的，如图4所示，本实施例中监测板4为PCB板，常闭开关28之间通过PCB板上的内部电路30依次相连以形成串联电路，监测板4为圆盘形，厚度为2mm左右。上述的U形导线5为一种受拉力易断裂的导线。

本实施例所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置的工作原理为：先将底座1套在螺栓9外围，使底座1的底面与被紧固件13相接触并固定。同时在装置外壳3内安装好监测板4，再将在装置外壳3套在底座1上，收紧卡箍6将装置外壳3固定在底座1上。当螺栓9发生断裂或是松动时，都会有向上的一个力顶着监测板4向上运动，将会把U形导线5拉断，使得常闭开关28断开。如图5所示，由于常闭开关28之间为串联电路，只要有一个凸台15处的U形导线5被拉断，接地端就断开，对外输出的电平信号状态就会发生变化，从而得知螺栓9出现故障。

实施例二：

如图6至图8所示，本实施例与实施例一的区别在于，监测板4和所述触发结构之间形成一个常开开关，防松螺母12带着监测板4向上移动能够促使至少一个常开开关接通，以使得开关总成接通。触发结构为固定在空腔23的顶壁上、与监测板4平行的环板17。

具体的，环板17能够导电且与电阻27相连，监测板4能够导电且接地，环板17的中心设有能够让螺栓9通过的第三通孔22。环板17通过四颗第二螺钉18固定在空腔23的顶壁上；第二螺钉18上均设有第二螺母19，安装完成后监测板4和环板17的距离为0.5—2mm。特别的，本实施例中第一通孔20和第三通孔22的直径比螺栓9的外径大1mm。环板17的厚度为5mm，其外径比空腔23的直径小1mm。监测板4的厚度为3mm，其外径比空腔23的直径小3mm。

本实施例所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置的工作原理为，工作时与实施例一类似，先将底座1安装好。环板17通过用第二螺钉18和第二螺母19安装在空腔23的顶部。将监测板4用粘合剂粘贴在防松螺母12的上表面。然后通过卡箍6将安装有环板17的装置外壳3固定在底座1上，环板17用导线与电阻27相连，监测板4与地相接。当螺栓9发生断裂或是松动时，防松螺母12带着监测板4向上运动以使环板17与监测板4相接触。只要有任意一个点相接处，监测电路的接地端就会导通，对外输出电平信号状态就会发生变化，从而得知螺栓9出现故障。实施例二的监测电路图如图9所示，开关总成是由监测板4和环板17组成的一个常开开关32。

本发明还可以在环板17的下端面均匀布置数个触点，每个触点均与监测板4配合组成常开开关，常开开关之间并联设置。实施例二中的环板17整体均能导电，相当于设置了无数个触点，是一种优选。

上述的螺栓9穿过基座14和被紧固件13，并通过垫圈10、紧固螺母11和防松螺母12将被紧固件13固定在基座14上。

实施例三：

如图10所示，本实施例与实施例一的区别在于，螺栓9穿过被紧固件13并且通过螺纹配合的方式安装在基座14上，此时螺栓9的尾部位于基座14内。螺栓头部33位于空腔23内，监测板4设置在螺栓头部33上。当螺栓9出现松动或是断裂时，螺栓头部33会带着监测板4向上运动，将会把U型导线5拉断，监测电路的接地端就会断开，对外输出电平信号状态就会发生变化，从而得知螺栓9出现故障。本实施例中的触发结构和监测电路还可以改成实施例二中所述的触发结构和监测电路。

Claims (7)

1.用于监测螺栓断裂或松动的装置，包括呈圆柱形的壳体，所述壳体的下部由绝缘材料制成，所述壳体内设有下端开口的空腔（23），且螺栓（9）上的防松螺母（12）或螺栓头部（33）位于所述空腔（23）的内部，其特征在于：还包括监测电路，监测电路包括电源（26）、开关总成、与电源（26）的正极相连的电阻（27）、与电阻（27）相连的输出端（29），所述电阻（27）与所述输出端（29）的连接点和开关总成的一端相连接，开关总成的另一端接地；所述开关总成包括设置在防松螺母（12）或螺栓头部（33）的上端面上的监测板（4）、固定在所述空腔（23）的中部或上部的触发结构，所述监测板（4）和所述触发结构之间形成多个串联的常闭开关或多个并联的常开开关；防松螺母（12）或螺栓头部（33）带着监测板（4）向上移动能够促使至少一个所述常闭开关断开，以使得所述开关总成断开，或者能够促使至少一个所述常开开关接通，以使得所述开关总成接通；所述壳体的侧壁上设置有导线孔（24），所述监测板（4）的中心设有让螺栓（9）通过的第一通孔（20）。

2.根据权利要求1所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述壳体包括装置外壳（3）和由绝缘材料制成的底座（1），所述装置外壳（3）的内侧壁与所述底座（1）的外侧壁配合并固定。

3.根据权利要求2所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述装置外壳（3）的侧壁设置有至少一个胀缩槽（25），所述胀缩槽（25）从所述装置外壳（3）的下端面向上延伸；所述装置外壳（3）外壁的中部设有环形槽，环形槽内装配有卡箍（6）。

4.根据权利要求2所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述底座（1）的底端面均匀分布有数个槽孔，每个槽孔内均镶嵌有磁铁（2）。

5.根据权利要求1所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述壳体的顶部设置有第二通孔（21），第二通孔（21）的直径不小于螺栓（9）的外径。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述触发结构为固定在所述空腔（23）顶壁上、与所述监测板（4）平行的环板（17），环板（17）能够导电且与所述电阻（27）相连，所述监测板（4）能够导电且接地，所述环板（17）的中心设有能够让螺栓（9）通过的第三通孔（22）。

7.根据权利要求1-5任一项所述的用于监测螺栓断裂或松动的装置，其特征在于：所述触发结构包括均匀分布在所述空腔（23）的侧壁上的数个凸台（15）、设置在所述监测板（4）的圆周上且与所述凸台（15）对应的凸片（16）；所述凸台（15）位于所述凸片（16）的下方，每个凸片（16）上均设置有两个焊点（31），两个焊点（31）之间通过呈U形导线（5）连接，U形导线（5）从下至上套在所述凸台（15）上，U形导线（5）的上端穿过所述凸片（16）并分别焊接在两个焊点（31）上，以形成所述常闭开关（28）；其中一个常闭开关（28）上的一个焊点与所述电阻（27）相连，与该常闭开关（28）相邻的另一个常闭开关（28）上的一个焊点接地，常闭开关（28）之间依次相连以形成串联电路。