CN106346420B - 一种螺栓精确预紧装置 - Google Patents
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Abstract
一种螺栓精确预紧装置,是由压力传感器3、轴承9、扭杆4、轴承5、扭盘6、辅助螺母10依次相连组成;压力传感器3在最下面,轴承9位于压力传感器3上方,轴承9的外圈嵌入压力传感器3,轴承9的外圈与压力传感器3的内圈配合连接;扭杆4下部的杆状部分穿过轴承9的内圈,扭杆4的外壁与轴承9的内圈配合连接,并且轴承9的内圈外端面与扭杆4紧密贴合;轴承5在扭杆4上方,扭杆4穿过轴承5内圈,通过配合连接,并且轴承5内圈端面与扭杆4紧密贴合;扭盘6在轴承5上方,轴承5的外圈嵌入扭盘6,通过配合连接;辅助螺母10在使用时嵌入扭盘6上部的沉孔中;本发明结构简单,成本低,操作简便,同时具备自动化改装使用的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺栓精确预紧装置,属于工程仪器设备领域。
背景技术
螺栓连接是机械产品上应用最广泛的装配方式,其结构简单,连接可靠,拆卸方便。在某些要求较高如发动机装配、风机等的场合下,对螺栓的预紧力偏差要求很高。普通的螺栓拧紧技术,如扭矩法,在实际操作过程中预紧力与预期偏差较大。会出现扭矩过大导致螺栓拉断,或者扭矩已经到极限,但是预紧力不足的现象。
而现有的螺栓精确预紧方法,如伸长量控制法需要昂贵的精密仪器,而且螺栓必须经过特殊处理,如屈服点法需要测量仪器和计算机自动控制,都存在使用上无法大规模应用的问题。
为了提供一种螺栓精确预紧装置,从根本上避开螺栓与界面之间和螺纹副之间的摩擦力对预紧的影响,发明人提供了下文所述的装置。
发明内容
(1)发明目的
为了提供一种螺栓精确预紧装置,从根本上避开螺栓与界面之间和螺纹副之间的摩擦力对预紧的影响,避免利用拧紧的力矩来控制螺栓的预紧力所带来的精度缺陷。本发明提供了一种能够精确预紧螺栓的装置。该装置成本较低,并且体积较小,方便携带,便于在缺少计算机时精确预紧螺栓。
(2)技术方案
本发明一种螺栓精确预紧装置,它是由压力传感器(3)、第一轴承(9)、扭杆(4)、第二轴承(5)、扭盘(6)、辅助螺母(10),依次以配合的方式相连组成;使用时它们之间的关系是:压力传感器(3)在最下面,第一轴承(9)位于压力传感器(3)上方,第一轴承(9)的外圈嵌入压力传感器(3),第一轴承(9)的外圈与压力传感器(3)的内圈配合连接;扭杆(4)下部的杆状部分穿过第一轴承(9)的内圈,扭杆(4)的外壁与第一轴承(9)的内圈配合连接,并且第一轴承(9)的内圈外端面与扭杆(4)紧密贴合;第二轴承(5)在扭杆(4)上方,扭杆(4)穿过第二轴承(5)内圈,通过配合连接,并且第二轴承(5)内圈端面与扭杆(4)紧密贴合。扭盘(6)在第二轴承(5)上方,第二轴承(5)的外圈嵌入扭盘(6),通过配合连接。辅助螺母(10)在使用时嵌入扭盘(6)上部的沉孔中。
所述的压力传感器(3)为操作提供可观察的预紧力数值,作为设定预紧力的调节装置,也作为控制螺母拧紧的控制参数;该压力传感器(3)外径为190mm,较大的内径为170mm,较小的内径为140mm,压力传感器(3)总高30mm。其上的压力传感器(3)自带显示器,或者提供连接显示器的接口。
所述的第一轴承(9)在操作时提供轴向的支撑力,同时使第一轴承(9)以上的部分和第一轴承(9)以下的部分围绕轴心的转动分离;该第一轴承(9)选用圆锥滚子轴承,内径为85mm,外径170mm;
所述的扭杆(4)在操作时为需要被拧紧的螺母提供扭矩;该扭杆(4)的形状构造如图1所示:主体部分直径为85mm,刚好可以通过轴承内圈,扭杆(4)的最中间留有嵌入螺帽的六边形通孔。外圈直径为190mm,该部分留有孔,供需要加长力矩时使用;
所述的第二轴承(5)在操作时提供轴向的支撑力,同时使第二轴承(5)以上的部分和第二轴承(5)以下的部分围绕轴心的转动运动分离;该第二轴承(5)选用圆锥滚子轴承,内径为85mm,外径170mm;
所述的扭盘(6)在操作时提供将辅助螺母(10)拧紧的扭矩,同时为该辅助螺母(10)提供支撑。扭盘(6)的外壁留有孔,供需要加长力矩时使用;该扭盘(6)的形状构造如图2所示:外径为190mm,大孔的内径为170mm,小通孔的内径为13mm,供螺栓(7)穿过。扭盘(6)上部有六边形沉孔,用来固定辅助螺母(10)。
所述的辅助螺母(10)在操作时由扭盘(6)提供扭矩,同时由扭盘(6)支撑。该辅助螺母(10)按照所装配的螺栓(7)选用合适的螺母,即如果装配中为M12的螺栓(7),即选用M12螺母即可。
采用本发明的一种螺栓精确预紧装置进行螺栓预紧的方法,按下列步骤进行:
步骤1、将已装上螺母但还未预紧的螺栓(7)穿过该装置的中心,螺母嵌入扭杆(4)中央的六边形孔,在扭杆(4)不旋转时,螺母原则上可以在该孔内上下自由移动。螺栓(7)的最上端穿过扭盘(6)中央的通孔,并与嵌入扭盘(6)中央六边形孔的辅助螺母(10)螺纹配合连接;
步骤2、固定扭杆(4),转动扭盘(6),使辅助螺母(10)旋转,此时螺栓(7)被拉紧,直至压力传感器(3)的压力达到螺栓(7)拧紧所需的预紧力;停止旋转扭盘(6);
步骤3、固定扭盘(6),旋转扭杆(4)将螺母拧紧。直至压力传感器(3)上的压力值等于相应的压力;停止旋转扭杆(4);
步骤4、固定扭杆(4),旋转扭盘(6)将辅助螺母(10)拧松,然后移除整个装置,螺栓(7)全程不旋转,此时螺栓(7)上的压力即等于所需的预紧力。
(3)本发明具有以下优点
1、在螺栓拧紧过程中,本发明通过直接测量螺栓上的轴向力来控制预紧力的施加,完全避免了通过拧紧力矩来控制预紧力的精度不足问题。
2、该装置结构简单,方便携带,不需要高性能计算机的辅助,成本较低,耗能少,操作简便,技巧易掌握,同时具备自动化改装使用的潜力。
附图说明
图1为本发明的螺栓精确预紧装置中扭杆的正视图和剖视图。
图2为本发明的螺栓精确预紧装置中扭盘的正视图和剖视图。
图3为本发明的螺栓精确预紧装置的装配体正视图。
图4为本发明的螺栓精确预紧装置的使用状态剖视图。
图中各标号所代表的的部件说明如下:
1:待预紧的部件;2:需要被预紧的部件;3:压力传感器;4:扭杆;5:第二轴承;6:扭盘;7:螺栓;8:螺母;9:第一轴承;10:辅助螺母。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的螺栓精确预紧装置操作实例进行说明。
见图1-4,本发明一种螺栓精确预紧装置,它是由压力传感器3、第一轴承9、扭杆4、第二轴承5、扭盘6、辅助螺母10组成;如图1、2、3、4所示,部件1、2通过螺栓7连接,并通过螺母8进行预紧。压力测量压力传感器3可自带显示部件,也可通过电路外接有显示部件。压力传感器3全程与被预紧部件2保持相对静止。第一轴承9的外圈与压力传感器3内壁配合连接。并保持固定。第一轴承9的内圈与扭杆4朝下的凹槽配合,并保持固定。扭杆4朝上的凹槽与第二轴承5的内圈配合,并保持固定。第二轴承5的外圈与扭盘6的内壁配合,并保持固定。
操作时,先将螺栓穿过待预紧的部件1和需要被预紧的部件2中间的通孔,然后拧上螺母8,使螺母8紧贴需要被预紧的部件2的上表面,但是保持松连接。然后如图将拧紧装置放置到位。拧上辅助螺母10,并通过旋转扭盘6使辅助螺母10嵌入扭盘6上部的凹槽。固定扭杆4,并旋转扭盘6,使辅助螺母10拧紧,直至压力传感器3的示数等于预定的预紧力。固定扭盘6,旋转扭杆4拧紧螺母8,直至压力传感器3的示数变化到预定值。然后固定扭杆4,旋转扭盘6拧松辅助螺母10,并卸下整个装置。此时螺栓的预紧力为所需要的预紧力。
Claims (5)
1.一种螺栓精确预紧装置,其特征在于:它是由压力传感器(3)、第一轴承(9)、扭杆(4)、第二轴承(5)、扭盘(6)、辅助螺母(10)依次以配合的方式相连组成;使用时它们之间的关系是:压力传感器(3)在最下面,第一轴承(9)位于压力传感器(3)上方,第一轴承(9)的外圈嵌入压力传感器(3),第一轴承(9)的外圈与压力传感器(3)的内圈配合连接;扭杆(4)下部的杆状部分穿过第一轴承(9)的内圈,扭杆(4)的外壁与第一轴承(9)的内圈配合连接,并且第一轴承(9)的内圈外端面与扭杆(4)紧密贴合;第二轴承(5)在扭杆(4)上方,扭杆(4)穿过第二轴承(5)内圈,通过配合连接,并且第二轴承(5)内圈端面与扭杆(4)紧密贴合;扭盘(6)在第二轴承(5)上方,第二轴承(5)的外圈嵌入扭盘(6),通过配合连接;辅助螺母(10)在使用时嵌入扭盘(6)上部的沉孔中;
所述的压力传感器(3)为操作提供能观察的预紧力数值,作为设定预紧力的调节装置,也作为控制螺母拧紧的控制参数;该压力传感器(3)自带显示器,提供连接显示器的接口;
所述的第一轴承(9)在操作时提供轴向的支撑力,同时使第一轴承(9)以上的部分和第一轴承(9)以下的部分围绕轴心的转动分离;
所述的扭杆(4)在操作时为需要被拧紧的螺母提供扭矩;该扭杆(4)
主体部分直径为85mm,刚好能通过轴承内圈,扭杆(4)的最中间留有嵌入螺帽的六边形通孔,外圈直径为190mm,该部分留有孔,供需要加长力矩时使用;
所述的第二轴承(5)在操作时提供轴向的支撑力,同时使第二轴承(5)以上的部分和第二轴承(5)以下的部分围绕轴心的转动运动分离;
所述的扭盘(6)在操作时提供将辅助螺母(10)拧紧的扭矩,同时为该辅助螺母(10)提供支撑;扭盘(6)的外壁留有孔,供需要加长力矩时使用;该扭盘(6)上部有六边形沉孔,用来固定辅助螺母(10);
所述的辅助螺母(10)在操作时由扭盘(6)提供扭矩,同时由扭盘(6)支撑;该辅助螺母(10)按照所装配的螺栓(7)选用螺母。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓精确预紧装置进行螺栓预紧的方法,其特征在于:它是按下列步骤进行:
步骤1、将已装上螺母但还未预紧的螺栓(7)穿过该装置的中心,螺母嵌入扭杆(4)中央的六边形孔,在扭杆(4)不旋转时,螺母原则上能在该孔内上下自由移动;螺栓(7)的最上端穿过扭盘(6)中央的通孔,并与嵌入扭盘(6)中央六边形孔的辅助螺母(10)螺纹配合连接;
步骤2、固定扭杆(4),转动扭盘(6),使辅助螺母(10)旋转,此时螺栓(7)被拉紧,直至压力传感器(3)的压力达到螺栓(7)拧紧所需的预紧力;停止旋转扭盘(6);
步骤3、固定扭盘(6),旋转扭杆(4)将螺母拧紧,直至压力传感器(3)上的压力值等于相应的压力,停止旋转扭杆(4);
步骤4、固定扭杆(4),旋转扭盘(6)将辅助螺母(10)拧松,然后移除整个装置,螺栓(7)全程不旋转,此时螺栓(7)上的压力即等于所需的预紧力。
3.根据权利要求1所述的一种螺栓精确预紧装置,其特征在于:该压力传感器(3)外径为190mm,大的内径为170mm,小的内径为140mm,压力传感器(3)总高30mm。
4.根据权利要求1所述的一种螺栓精确预紧装置,其特征在于:该第二轴承(5)和第一轴承(9)选用圆锥滚子轴承,内径为85mm,外径170mm。
5.根据权利要求1所述的一种螺栓精确预紧装置,其特征在于:该扭盘(6)的外径为190mm,大孔的内径为170mm,小通孔的内径为13mm,供螺栓(7)穿过。
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