CN108150516A - 一种防松拉伸测力垫圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺栓精准锁紧及测量和防松的技术领域，尤其涉及一种防松拉伸测力垫圈。防松拉伸测力垫圈包括上圈、上垫圈、下垫圈、止退圈、波峰弹簧、六角垫圈、圆头销、应变片、数据导线和数据接口，上圈的上端面为逆齿，上圈的下端面与上垫圈的上端面配合，上垫圈的下端面与下垫圈的上端面配合，下垫圈的下端面与六角垫圈的上端面配合，上垫圈的下端面和下垫圈的上端面均为研磨端面。其主要在大扭矩高精度及防松的场合解决现在大扭矩高精度要求的螺栓无法获得精准的拉伸力及防松而导致的很多螺栓精确拧紧和防松的问题。本发明的防松拉伸测力垫圈运用机械锁紧及防松，应变片测力等原理，能同心拧紧，扭矩精准，拉伸力精确，精准测量，准确防松。

Description

一种防松拉伸测力垫圈

技术领域

本发明涉及螺栓精准锁紧及测量和防松的技术领域，尤其涉及防松拉伸测力垫圈。

背景技术

防松垫圈是垫在螺母与螺栓之间的零件。一般用来保护螺栓表面不受螺母擦伤，分散螺母对螺栓的压力，同时起到防止螺母与螺栓互相松脱的作用。

现有技术中已知的一般防松垫圈(如图1所示)是由上端面为逆齿、下端面为顺齿且齿形角小于螺栓副螺纹升角的相同的两片组成。上片(11)上端面为逆齿面，当螺母锁紧到该面时，螺母下端面与其逆时针咬合，可顺时针拧紧螺母，但不可反转或反转力矩成倍增加，下片12下端面为逆齿面，其与被锁紧的法兰面逆时针咬合，可顺时针拧动下片12，但不可反转或反转力矩成倍增加，上片11下端面与下片12上端面齿形相同，都为与对面齿形相反的齿形，且能正常啮合，且齿形角小于螺栓副螺纹升角，当螺母旋紧在防松垫圈上后，如螺母有松动逆转趋势时，由于上片11下端面与下片12上端面齿形角小于螺栓副螺纹升角，此处会先与螺纹副松动，但此处啮合如发生逆转即可增加螺栓的拉伸力，从而达到防松；由于上片11上端面与螺母下端面咬合，下片12下端面与法兰面咬合，松动所需力矩远远大于锁紧力矩，故这两处配合面可防松。然而上述防松垫圈有以下缺点：无法消除拧紧过程中的偏载侧向力，无法得到精准的扭矩；整个拧紧过程中的被压紧表面都是粗糙且不可控，损耗力矩大，无法估算或检验螺栓的有效拉伸力；拆卸螺栓时所需拆松力矩远远大于拧紧时的力矩，容易导致螺栓塑性变形或断裂而失效。

现有技术中已知的一般止退拉伸垫圈(如图2所示)是由螺纹环21和六角垫圈22组成。螺纹环21内圈为和对应尺寸螺纹相同的螺纹，高度为两牙螺距高度，外圈带有圆周轴向齿，六角垫圈22的上端面为光滑圆环面，外圈为等分六角形，下端面为逆齿圆环面，内圈为和螺纹环21外圈齿啮合的圆周轴向齿面。螺纹环21安装在六角垫圈22的内孔内，且在最下端和六角垫圈22的下端面平齐。当将止退拉伸垫圈旋入常规螺母下方锁紧螺母时，六角垫圈22下端逆齿圆环面与法兰咬合，可顺时针旋转滑动，但无法或需要很大力矩才可逆转，其等分外六角边可以支撑拧紧螺母时产生的反作用力，保证螺栓副同心拧紧，此时螺纹环21随着螺杆被拉伸长而在六角垫圈22的内孔内顺着轴向齿上升，螺母的下端面与光滑的六角垫圈22上端面摩擦旋转，拧紧螺栓副。然而上述止退拉伸垫圈有以下缺点：摩擦表面紧六角垫圈22上端面一个光滑表面，无法精准控制有效扭矩；六角垫圈22上端面光滑可减小摩擦力，但其在无其他锁紧机构或方法的条件下，锁紧螺母更容易松动，从而导致螺栓副失效，安全性低；当螺纹环21在六角垫圈22内被拉伸到顶端面时，此垫圈失效，无法重复使用，经济性低；无法精确显示或测量被拉伸螺栓上的有效拉伸力，从而无法保证被锁紧工件上所有螺栓拉伸力的一致性，容易导致螺栓上拉伸力大的螺栓副先失效，从而可能导致安全事故。

因此，仍然需要对防松垫圈做出改进以获得精准的拉伸力及防松。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种可以有效解决以上问题的防松拉伸测力垫圈。

本发明提供了一种防松拉伸测力垫圈，其可以包括：上圈、上垫圈、下垫圈、止退圈、波峰弹簧、六角垫圈、以及圆头销。所述上圈的上端面为逆齿，所述上圈的下端面为平面，所述下端面上具有向下突出的棘轮齿环，所述上垫圈的上端面能与所述上圈的所述下端面配合，且使所述棘轮齿环突出，所述上垫圈的下端面能与所述下垫圈的上端面配合，所述下垫圈的下端面能与所述六角垫圈的上端面配合，其中所述上垫圈的所述上端面、所述下垫圈的所述下端面和所述六角垫圈的所述上端面为一般加工端面，所述上垫圈的所述下端面和所述下垫圈的所述上端面为研磨端面。

优选地，所述止退圈可以为圆形环，其上端面可以为棘轮齿环，所述棘轮齿环可以与所述上圈的所述棘轮齿环啮合，并且所述止退圈可以具有三等分斜切面，也可以为二等分斜切面、四等分斜切面、五等分斜切面、六等分斜切面等。

优选地，所述波峰弹簧的外径和内径可以与所述止退圈的外径和内径相同，且可以被所述止退圈压在所述六角垫圈内，并可以使所述止退圈能在所述六角垫圈内上下运动。

优选地，所述六角垫圈的下端面可以为逆齿形，所述六角垫圈的外圈可以为等分六角形，并且所述六角垫圈可以具有三等分圆孔，也可以具有二等分圆孔、四等分圆孔、五等分圆孔、六等分圆孔等。

优选地，所述止退圈的所述三等分斜切面的倾斜角度为介于30°-60°之间，更优选为45°。

优选地，所述圆头销可以被灌封在所述六角垫圈的所述三等分圆孔内，所述圆头销的圆球表面突出，且能向内滑动，所述圆头销的内圆柱端面能与所述止退圈的所述三等分斜切面配合且使所述止退圈不能周向转动。

优选地，所述防松拉伸测力垫圈还可以包括应变片、数据导线和数据接口，所述应变片安装在所述六角垫圈内圈的凹槽内，所述数据导线连接在所述应变片和所述数据接口之间。

优选地，所述防松拉伸测力垫圈可以包括连接到所述数据接口的外接显示器。

本发明与现有技术对比的有益效果是：确保螺栓副同心拉伸拧紧，无偏载力矩，无过载拉伸，扭矩精准，有效力矩大；拧紧拉伸过程中摩擦滑动面光滑，摩擦系数可测可控，扭矩精准，有效力矩大；拧紧拉伸完成后机械锁定，精确防松，适用于任何静载荷，变化载荷或震动的工况；拆松螺栓时，套上六角形反力臂，防松锁紧机构自动分离，自由旋转，操作简便，拆松力矩小，保证螺栓、螺母及垫圈可重复使用，经济效益高；带有拉伸力检测功能，可实时显示螺栓拧紧过程中螺栓上的拉伸力，无过拉伸或拉伸不均匀而导致螺栓失效，亦可随时方便检测每个螺栓上的拉伸力是否丢失，从而保证被拧紧工件安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选实施方式作出阐述，在附图中：

图1示出了现有技术中已知的一般防松垫圈的示意图；

图2示出了现有技术中已知的一般止退拉伸垫圈的示意图；

图3示出了根据本发明的实施方式的防松拉伸测力垫圈的示意图。

具体实施方式

现在将参照如附图中所示的本发明的优选的实施方式对本发明进行详细说明。在下面的说明中，为了提供对本发明的全面理解阐述了若干具体的细节。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下来实施本发明。在其它情形下，为了避免不必要地使本发明难以理解，未对公知的技术进行详细说明。

图3示出根据本发明的实施方式的防松拉伸测力垫圈的示意图，其包括：上圈31、上垫圈32、下垫圈33、止退圈34、波峰弹簧35、应变片36、六角垫圈37、圆头销38、数据线39和数据接口310。上圈31的上端面为逆齿，在使用中，当常规螺母拧压到此面上时螺母无逆转，上圈31的下端面为平面，上圈31的下端面上具有向下突出的棘轮齿环。上垫圈32的上端面为一般加工端面，其能与上圈31的下端面配合，且保证上圈31的棘轮齿环突出，上垫圈32的下端面为研磨端面。下垫圈33的上端面为研磨端面，其能与上垫圈32的研磨端面配合，保证较小可控的摩擦系数，下垫圈33的下端面为一般加工端面，其能与六角垫圈37的上端面配合，六角垫圈37的上端面为一般加工端面。止退圈34为圆形环，其上端面为棘轮齿环，能与上圈31的棘轮齿环啮合，并且止退圈34具有三等分斜切面，斜切面的倾斜角度为30°-60°，其中在第一实施方式中为30°，在第二实施方式中为38°，在第三实施方式中为45°，在第四实施方式中为50°，在第五实施方式中为60°。波峰弹簧35的外径和内径与止退圈34的外径和内径相同，且被止退圈34压在六角垫圈37内，并保证止退圈34可以在六角垫圈37内上下运动。应变片36安装在六角垫圈37内圈的凹槽内，能精确测量六角垫圈37所受到的压力，并通过数据导线39和数据接口310导入外接显示器(未示出)精确显示压力值。六角垫圈37的下端面为逆齿形，在使用中，当六角垫圈37压在常规螺母下与被锁紧的法兰面接触时，保证其与法兰面咬合不动。六角垫圈37的外圈为等分六角形，当用扭力工具拧紧或拆松螺母时工具产生的反作用力作用在六角垫圈37的外圈上，保证拧动力和反作用力同心，从而消除偏载力矩，得到更精确的扭矩，进而得到准确的螺栓拉伸力。圆头销38被灌封在六角垫圈37的三等分圆孔内，圆头销38的圆球表面突出，且能向内滑动，圆头销38的内圆柱端面能与止退圈34的三等分斜切面配合且可以保证止退圈34不会周向转动。

当内六角形的反作用力臂套到六角垫圈37的外圈上时，三个圆头销38圆球被压向内运动，推动止退圈34压缩波峰弹簧35向下运动，使得上圈31与止退圈34分离，进而使得上垫圈32与下垫圈33自由旋转；当取下反作用力臂时，在波峰弹簧35弹力作用下将止退圈34上推，使得其上端棘轮齿环与上圈31下端的齿环啮合锁死达到防松的效果，同时圆头销38被顶出，圆球面突出六角平面。

在使用中，如果无需精确显示被锁紧螺栓的拉力值，则防松拉伸测力垫圈可不安装应变片(36)、数据线(39)和数据接口(310)。

尽管已结合附图对本发明的优选实施方式作了示范性描述，但应当理解，本发明不仅限于这些优选实施方式。本领域内技术人员在本发明的基础上可以作出许多修正、改型和其他等同方案，它们均落在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种防松拉伸测力垫圈，其包括：上圈(31)、上垫圈(32)、下垫圈(33)、止退圈(34)、波峰弹簧(35)、六角垫圈(37)、以及圆头销(38)，其特征在于，所述上圈(31)的上端面为逆齿，所述上圈(31)的下端面为平面，所述下端面上具有向下突出的棘轮齿环，所述上垫圈(32)的上端面能与所述上圈(31)的所述下端面配合，且使所述棘轮齿环突出，所述上垫圈(32)的下端面能与所述下垫圈(33)的上端面配合，所述下垫圈(33)的下端面能与所述六角垫圈(37)的上端面配合，其中所述上垫圈(32)的所述上端面、所述下垫圈(33)的所述下端面和所述六角垫圈(37)的所述上端面为一般加工端面，所述上垫圈(32)的所述下端面和所述下垫圈(33)的所述上端面为研磨端面。

2.根据权利要求1所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述止退圈(34)为圆形环，其上端面为棘轮齿环，该棘轮齿环能与所述上圈(31)的所述棘轮齿环啮合，并且所述止退圈(34)具有三等分斜切面。

3.根据权利要求1所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述波峰弹簧(35)的外径和内径与所述止退圈(34)的外径和内径相同，且能被所述止退圈(34)压在所述六角垫圈(37)内，并使所述止退圈(34)能在所述六角垫圈(37)内上下运动。

4.根据权利要求3所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述六角垫圈(37)的下端面为逆齿形，所述六角垫圈(37)的外圈为等分六角形，并且所述六角垫圈(37)具有三等分圆孔。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述止退圈(34)的所述三等分斜切面的倾斜角度为30°-60°。

6.根据权利要求4所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述圆头销(38)被灌封在所述六角垫圈(37)的所述三等分圆孔内，所述圆头销(38)的圆球表面突出，且能向内滑动，所述圆头销(38)的内圆柱端面能与所述止退圈(34)的所述三等分斜切面配合且使所述止退圈(34)不能周向转动，其中所述三等分斜切面的倾斜角度为45°。

7.根据权利要求1所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，还包括应变片(36)、数据导线(39)和数据接口(310)。

8.根据权利要求7所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述应变片(36)安装在所述六角垫圈(37)内圈的凹槽内。

9.根据权利要求7所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，所述数据导线(39)连接在所述应变片(36)和所述数据接口(310)之间。

10.根据权利要求9所述的防松拉伸测力垫圈，其特征在于，还包括连接到所述数据接口(310)的外接显示器。