CN104916210B - 螺栓紧固演示装置和螺栓紧固参数显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓紧固演示装置和螺栓紧固参数显示方法，其中，螺栓紧固演示装置包括第一法兰、第二法兰、螺栓组件、密封垫、显示设备，具有一开口端的第一筒体和第二筒体，第一筒体的开口端密封连接第一法兰，第二筒体的开口端密封连接第二法兰，第一法兰与第二法兰对接并经螺栓组件固定连接，密封垫设于第一法兰与第二法兰之间；螺栓组件包括多个贯穿第一法兰和第二法兰的螺栓以及拧合在螺栓上的螺母，螺栓的头部上内嵌有拉伸力传感器；显示设备连接拉伸力传感器，以显示拉伸力传感器输出的电信号所对应的紧固参数。本发明技术方案，能使操作人员直观了解螺栓在紧固过程中的紧固参数变化情况，掌握螺栓紧固的受力原理。

Description

螺栓紧固演示装置和螺栓紧固参数显示方法

技术领域

本发明涉及螺栓紧固操作领域，尤其涉及螺栓紧固演示装置和螺栓紧固参数显示方法。

背景技术

目前，在大部分产品的生产中，都具有螺栓紧固工序。目前，操作人员紧固螺栓的方式都是通过紧固工具对螺栓进行拉升紧固，直至将产品上所有螺栓全部旋紧；但操作人员不了解螺栓在紧固过程中，螺栓的受力变化和变形情况，操作人员完全是凭借经验在进行紧固工作，因此，容易造成产品上的螺栓有的螺栓变形过大而损坏，或是螺栓紧固程度不均而造成产品的质量问题等等。

因此，提出一种螺栓紧固演示装置，以使操作人员掌握螺栓在紧固过程中的受力变化或变形情况，很有意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种螺栓紧固演示装置和螺栓紧固参数显示方法，旨在使操作人员掌握螺栓在紧固过程中的受力变化或变形情况，从而改善操作人员对螺栓的紧固效果。

为实现上述目的，本发明提供一种螺栓紧固演示装置，所述螺栓紧固演示装置包括第一法兰、第二法兰、螺栓组件、密封垫、显示设备、第一筒体和第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体均具有一开口端，所述第一筒体的开口端密封连接所述第一法兰，所述第二筒体的开口端密封连接所述第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰对接并经所述螺栓组件固定连接，所述密封垫设于所述第一法兰与所述第二法兰之间；所述第一筒体上还设有与所述第一筒体内部密封连通的进气组件以及用于检测所述第一筒体内部气压的压力表；所述螺栓组件包括多个贯穿所述第一法兰和所述第二法兰的螺栓以及拧合在所述螺栓上的螺母，所述螺栓的头部上设有与所述螺栓同轴的盲孔，所述盲孔中内嵌设有拉伸力传感器；所述显示设备连接所述拉伸力传感器，以显示所述拉伸力传感器输出的电信号所对应的紧固参数；

所述螺栓紧固演示装置还包括至少一个转接器，所述转接器的输入端连接多个螺栓的拉伸力传感器，所述转接器的输出端连接所述显示设备；

所述拉伸力传感器经信号电缆与所述转接器的输入端连接，所述第二筒体的侧壁上设有与所述信号电缆一一对应的第一通孔，以及与所述转接器一一对应的第二通孔；所述转接器的输入端密封插接在对应的第二通孔中；所述信号电缆上设有锁紧头，所述信号电缆的一端穿过对应的第一通孔并与所述转接器的输入端连接，所述锁紧头的一端密封插接在对应的第一通孔中。

优选地，所述螺栓紧固演示装置还包括第三法兰，所述第三法兰上对应各个螺栓的位置分别设有限位通孔，所述限位通孔的内壁与所述螺栓的头部的外周壁形状大小适配，各个限位通孔分别套接在对应的螺栓的头部上。

优选地，所述进气组件包括与所述第一筒体内部密封连通的进气管和安装于所述进气管上的开关阀门。

优选地，所述螺栓紧固演示装置还包括底板座，所述第二筒体远离所述第一筒体的一端与所述底板座固定；所述第一筒体远离所述第二筒体的一端上设有起吊螺钉。

优选地，所述螺栓紧固演示装置还包括多通道同步采集装置，所述多通道同步采集装置的每个输入通道分别连接一所述转接器的输出端，所述多通道同步采集装置的输出通道连接所述显示设备。

优选地，所述显示设备包括显示屏和连接所述显示屏的控制模块，所述控制模块与所述拉伸力传感器连接；所述控制模块用于将所述拉伸力传感器输出的电信号按预设的换算公式换算为对应的紧固参数，并将所述紧固参数以当前显示模式在所述显示屏上显示。

优选地，所述控制模块还用于切换当前显示模式，以及用于储存所述紧固参数中满足预设条件的参数。

优选地，所述控制模块还用于在所述紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。

本发明还提出一种螺栓紧固参数显示方法，所述螺栓紧固参数显示方法包括步骤：

采集拉伸力传感器输出的电信号；

将采集到的电信号换算为对应的紧固参数；

将换算得到的紧固参数按预设的方式在显示设备上显示；

在所述换算得到的紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。

本发明技术方案，通过在螺栓中内嵌拉伸力传感器，以感测螺栓在螺母的旋紧过程中产生的拉伸形变量，拉伸力传感器将感测到的螺栓拉伸形变量转换成电信号输出到显示设备，显示设备将该电信号按换算公式换算得到紧固参数，在显示屏上显示，使得操作人员在紧固该螺栓紧固演示装置的螺母时，能从显示设备上直观的了解各个螺栓在整个紧固过程中的受力变化、形变量变化和力矩变化等情况，以及了解螺栓在紧固过程中对其它螺栓的受力影响，从而掌握螺栓锁紧的受力原理；可以使操作人员感受螺栓在达到紧固要求时的扭矩大小和掌握紧固螺栓的合理顺序，以便在生产工作中能更加准确的将螺栓锁紧到位，提升产品的质量可靠性。

附图说明

图1为本发明螺栓紧固演示装置较佳实施例的部分剖视结构示意图；

图2为本发明螺栓紧固演示装置较佳实施例中螺栓与螺母拧合时的部分剖视图；

图3为本发明螺栓紧固演示装置较佳实施例中显示设备与拉伸力传感器的模块连接示意图；

图4为本发明螺栓紧固参数显示方法较佳实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种螺栓紧固演示装置，参照图1-图3(图1中的右半部分为剖视部分)，在本实施例中，该螺栓紧固演示装置包括第一法兰10、第二法兰20、螺栓组件(未标号)、密封垫40、显示设备50、第一筒体70和第二筒体80，第一筒体70和第二筒体80均具有一开口端，第一筒体70的开口端密封连接第一法兰10，第二筒体80的开口端密封连接第二法兰20；第一法兰10与第二法兰20对接并经螺栓组件固定连接，密封垫40设于第一法兰10与第二法兰20之间；第一筒体70上还设有与第一筒体70内部密封连通的进气组件(未标号)以及用于检测第一筒体70内部气压的压力表73；螺栓组件包括多个(本实施例中以8个为例)贯穿第一法兰10和第二法兰20的螺栓31以及拧合在螺栓31上的螺母32，螺栓31的头部311上设有与螺栓31同轴的盲孔K，盲孔K中内嵌设有拉伸力传感器C(例如，拉伸力应变片)；显示设备50连接拉伸力传感器C，以显示拉伸力传感器C输出的电信号所对应的紧固参数。进气组件用于供外部供气机构向第一筒体70内输气或抽气，本实施例优选进气组件由与第一筒体70内部密封连通的进气管71和安装于进气管71上的开关阀门72构成为例，对本实施例进行细述；当然，进气组件还可以为由其它部件或更多部件构成。

本实施例中，通过进气管71向第一筒体70和第二筒体80形成的密封腔中加热预设量(例如7BAR)的压缩空气后，关闭开关阀门72，观测在预设时间(例如5分钟)后压力表73的指示值是否变化，在压力表73的指示值无变化时，确定螺栓31达到紧固要求；或者在压力表73的指示值变化小于允许变化值时，确定螺栓31达到紧固要求。当然，本实施例还可通过游标卡尺(或塞尺等)测量第一法兰10与第二法兰20之间的间隙值，以确定螺栓31是否达到所需的紧固要求。本实施例中，可通过游标卡尺(或塞尺等)测量第一法兰10与第二法兰20之间的间隙值，以确定螺栓31是否达到所需的紧固要求。

本实施例提出的螺栓紧固演示装置，通过在螺栓31中内嵌拉伸力传感器C，以感测螺栓31在螺母32的旋紧过程中产生的拉伸形变量，拉伸力传感器C将感测到的螺栓31拉伸形变量转换成电信号输出到显示设备50，显示设备50将该电信号按换算公式换算得到紧固参数(紧固参数可包括拉伸力、变形量、扭矩值等)，在显示屏51上显示，使得操作人员在紧固该螺栓紧固演示装置的螺母32时，能从显示设备50上直观的了解各个螺栓31在整个紧固过程中的受力变化、形变量变化和力矩变化等情况，以及了解螺栓31在紧固过程中对其它螺栓31的受力影响，从而掌握螺栓31锁紧的受力原理；可以使操作人员感受螺栓31在达到紧固要求时的扭矩大小和掌握紧固螺栓31的合理顺序，以便在生产工作中能更加准确的将螺栓31锁紧到位，提升产品的质量可靠性。

本实施例中，螺母32可以为普通螺母、机械式拉伸螺母等等，螺母32与法兰之间还可以加设垫圈。

进一步地，本实施例的螺栓紧固演示装置还包括第三法兰60，第三法兰60上对应各个螺栓31的位置分别设有限位通孔，限位通孔的内壁与螺栓31的头部311的外周壁形状大小适配，各个限位通孔分别套接在对应的螺栓31的头部311上。由于螺栓组件在旋紧螺母32的过程中，螺栓31会跟随旋转，需要通过工具去固定螺栓31，操作比较麻烦；因此，本实施例通过设置具有限位通孔的第三法兰60对螺栓31的头部311限位，使螺栓31不能旋转，从而方便了螺母32旋紧的操作。第三法兰60可以设置在第一法兰10上，也可以设置在第二法兰20上；由于本实施例是以螺栓31的头部311在第二法兰20的外侧面上为例，因此，本实施例采用第三法兰60设置在第二法兰20上。

进一步地，参照图1，本实施例的螺栓紧固演示装置还包括底板座90，第二筒体80远离第一筒体70的一端与底板座90固定，以使第二筒体80能可靠的放置；第一筒体70远离第二筒体80的一端上设有起吊螺钉74，以方便螺栓紧固演示装置的第一筒体70和第二筒体80部分的搬运。

进一步地，参照图1，本实施例的螺栓紧固演示装置还包括至少一个转接器J，转接器J的输入端连接多个螺栓31的拉伸力传感器C，转接器J的输出端连接显示设备50。通过一个转接器J连接多个拉伸力传感器C，从而减少了螺栓紧固演示装置中，与显示设备50连接的信号线数量，降低了成本，简化了连接操作。本实施例的转接器J可采用航空连接器。

进一步地，在本实施例中，拉伸力传感器C经信号电缆L与转接器J的输入端连接，第二筒体80的侧壁上设有与信号电缆L一一对应的第一通孔(未标号)，以及与转接器J一一对应的第二通孔(未标号)；转接器J的输入端密封插接在对应的第二通孔中；信号电缆L上设有锁紧头T，信号电缆L的一端穿过对应的第一通孔并与转接器J的输入端连接，锁紧头T的一端密封插接在对应的第一通孔中。通过将转接器J固定在第二筒体80侧壁上，以及将拉伸力传感器C的信号电缆L伸入第二筒体80内以与转接器J的输入端连接，避免了线路全部裸露在外而造成线路杂乱。

进一步地，为了实现各个螺栓31的受力情况的同步采集，本实施例螺栓紧固演示装置还包括多通道同步采集装置(图中未示出)，多通道同步采集装置的每个输入通道分别连接一转接器J的输出端，多通道同步采集装置的输出通道连接显示设备50。通过多通道同步采集装置同步采集各个螺栓31的拉伸力传感器C输出的电信号，并将其统一输出到显示设备50，从而同步显示各个螺栓31的受力情况，以使操作人员可以从显示设备50上直观观察到各个螺栓31之间的受力和相互之间的影响，更直观的了解螺栓31受力变化特性。多通道同步采集装置可选用多通道螺栓31应变数据同步采集仪。

进一步地，参照图3，本实施例的显示设备50包括显示屏51和连接显示屏51的控制模块52，控制模块52与拉伸力传感器C连接；控制模块52用于将拉伸力传感器C输出的电信号按预设的换算公式换算为对应的紧固参数，并将紧固参数以当前显示模式在显示屏51上显示。控制模块52接收各个拉伸力传感器C输出的电信号，然后将各个电信号转换成对应的紧固参数，以当前显示模式在显示屏51上显示出来。显示模式可包括数值表格模式、变化曲线模式或条形图模式等等。

进一步地，本实施例的控制模块52还用于切换当前显示模式，操作人员可切换紧固参数的在显示屏51上显示的显示模式，例如从数值表格模式切换到条形图模式。控制模块52还用于储存紧固参数中满足预设条件的参数，以记录所需参数；预设条件可为紧固参数中的最大值、最小值、平均值、标准偏差等等。

进一步地，本实施例的控制模块52还用于在紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。为了避免作用在螺母32上的作用力过大而造成对螺母32或螺栓31的损坏，可预先设置一紧固参数的上限参考值(即预设阈值)，从而在紧固参数超过该上限参考值时，控制模块52产生报警信号，从而提醒操作人员。控制模块52可通过连接扬声器或报警灯，产生报警信号时，触发扬声器发声或报警灯闪烁等等。

本发明还提出一种螺栓紧固参数显示方法，参照图4，该螺栓紧固参数显示方法包括：

步骤S10，采集拉伸力传感器输出的电信号；

拉伸力传感器内嵌在螺栓中，螺栓在螺母旋紧过程中产生拉伸形变量，拉伸力传感器根据螺栓的拉伸性变量的不同输出相应大小的电信号；需要采集多个拉伸力传感器输出的电信号时，可通过多通道同步采集装置实现同步采集。

步骤S20，将采集到的电信号换算为对应的紧固参数；

将采集到的电信号通过预设的换算公式换算为对应的紧固参数，或通过查映射表得到对应的紧固参数。其中，紧固参数可包括拉伸力、变形量、扭矩值等。

步骤S30，将换算得到的紧固参数按预设的方式在显示设备上显示；

换算得到对应的紧固参数后，将紧固参数以预先设好的显示形式(即预设的方式)在显示设备上显示，显示形式可以为表格模式、变化曲线模式、条形图模式等等。

步骤S40，在换算得到的紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。

预设阈值可设为螺栓紧固参数的上限参考值，将换算得到的紧固参数的与预设阈值进行大小比较，在换算得到的紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号而使相应的报警装置报警(例如，报警灯、扬声器等等)，以提醒用户螺栓收到的紧固参数过大，螺母与螺栓拧合过紧，防止螺母或螺栓的损坏；在在换算得到的紧固参数小于等于预设阈值时，不动作或产生安全信号等等。

本发明螺栓紧固参数显示方法，通过采集拉伸力传感器输出的电信号，并将该采集到的电信号换算为对应的紧固参数在显示设备上显示，使得操作人员能从显示设备上直观的了解螺栓在紧固过程中的受力变化、形变量变化和力矩变化等情况，从而掌握螺栓锁紧的受力原理。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述螺栓紧固演示装置包括第一法兰、第二法兰、螺栓组件、密封垫、显示设备、第一筒体和第二筒体，所述第一筒体和所述第二筒体均具有一开口端，所述第一筒体的开口端密封连接所述第一法兰，所述第二筒体的开口端密封连接所述第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰对接并经所述螺栓组件固定连接，所述密封垫设于所述第一法兰与所述第二法兰之间；所述第一筒体上还设有与所述第一筒体内部密封连通的进气组件以及用于检测所述第一筒体内部气压的压力表；所述螺栓组件包括多个贯穿所述第一法兰和所述第二法兰的螺栓以及拧合在所述螺栓上的螺母，所述螺栓的头部上设有与所述螺栓同轴的盲孔，所述盲孔中内嵌设有拉伸力传感器；所述显示设备连接所述拉伸力传感器，以显示所述拉伸力传感器输出的电信号所对应的紧固参数；

所述螺栓紧固演示装置还包括至少一个转接器，所述转接器的输入端连接多个螺栓的拉伸力传感器，所述转接器的输出端连接所述显示设备；

所述拉伸力传感器经信号电缆与所述转接器的输入端连接，所述第二筒体的侧壁上设有与所述信号电缆一一对应的第一通孔，以及与所述转接器一一对应的第二通孔；所述转接器的输入端密封插接在对应的第二通孔中；所述信号电缆上设有锁紧头，所述信号电缆的一端穿过对应的第一通孔并与所述转接器的输入端连接，所述锁紧头的一端密封插接在对应的第一通孔中。

2.如权利要求1所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述螺栓紧固演示装置还包括第三法兰，所述第三法兰上对应各个螺栓的位置分别设有限位通孔，所述限位通孔的内壁与所述螺栓的头部的外周壁形状大小适配，各个限位通孔分别套接在对应的螺栓的头部上。

3.如权利要求1所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述进气组件包括与所述第一筒体内部密封连通的进气管和安装于所述进气管上的开关阀门。

4.如权利要求1所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述螺栓紧固演示装置还包括底板座，所述第二筒体远离所述第一筒体的一端与所述底板座固定；所述第一筒体远离所述第二筒体的一端上设有起吊螺钉。

5.如权利要求1所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述螺栓紧固演示装置还包括多通道同步采集装置，所述多通道同步采集装置的每个输入通道分别连接一所述转接器的输出端，所述多通道同步采集装置的输出通道连接所述显示设备。

6.如权利要求1-5中任一项所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述显示设备包括显示屏和连接所述显示屏的控制模块，所述控制模块与所述拉伸力传感器连接；所述控制模块用于将所述拉伸力传感器输出的电信号按预设的换算公式换算为对应的紧固参数，并将所述紧固参数以当前显示模式在所述显示屏上显示。

7.如权利要求6所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述控制模块还用于切换当前显示模式，以及用于储存所述紧固参数中满足预设条件的参数。

8.如权利要求6所述的螺栓紧固演示装置，其特征在于，所述控制模块还用于在所述紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。

9.一种基于如权利要求1所述的螺栓紧固演示装置对螺栓紧固参数的显示方法，其特征在于，螺栓紧固参数显示方法包括步骤：

采集拉伸力传感器输出的电信号；

将采集到的电信号换算为对应的紧固参数；

将换算得到的紧固参数按预设的方式在显示设备上显示；

在所述换算得到的紧固参数大于预设阈值时，产生报警信号。