CN108692850A - 手提式高强度螺栓轴力检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手提式高强度螺栓轴力检测仪，包括轴力计反力盘、轴力计圆盘、主壳体、轮副式压力传感器、显示器、电池盒以及轴力计套；将传感器、仪表、工装集成与一体，专门用于各个规格的高强度螺栓轴力检测，可手提至施工现场对螺栓进行检测同时也可手动将本测量仪固定于现场钢结构。

Description

手提式高强度螺栓轴力检测仪

技术领域

本发明涉及一种螺栓轴力检测设备领域，具体涉及一种手提式高强度螺栓轴力检测仪。

背景技术

现代钢结构设计与施工中，高强度螺栓进行连接时，由于受机件或装备螺栓质量和安装方面的影响，设备事故常有发生。其中，螺栓预紧力不足，造成螺栓松动，机件或装备运行振动过大，螺栓在长期服役下，剪切断裂，最终造成重大事故的比例较大。究其原因，首先，是螺栓本身质量不过关，设计制造过程中出现问题；其次，就是在安装及维护过程中螺栓预紧力不足，运行过程中振动造成的。

在螺栓断裂失效的案例中，通过检查螺栓化学成分、力学性能、金相组织等，发现各项指标基本合格，这就排除了螺栓的质量问题。排除了安装现场特殊工况条件，螺栓失效的焦点就落在了安装施工和调试检修方面。

在安装过程中，如果螺栓预载荷超过了范围上限，螺栓会发生塑性变形，甚至被拉断；如果螺栓预载荷小于范围下限，两连接部件中间会产生缝隙，在运行过程中，特别是恶劣工况时，机件的应力比正常时增加约95％，造成螺栓发生脆性断裂。

螺栓的紧固程度，直接关系着机件或装备的使用寿命。针对螺栓现状，必须对已安装的螺栓进行轴力检测；且劳动强度大、预紧力测量的误差等原因，造成螺栓发生事故。

目前，市面上采用一些新的轴力检测设备应用于高强度螺栓轴力的检测，以保证安装的质量，如中国专利申请号为201120434739.5，实用新型名称为“用于施工现场检测高强度螺栓连接副轴力的移动式轴力计”，该技术特征是“包括：主板；在所述的主板上固定一圆形的压力传感器；所述的圆形的压力传感器通过其内部的电路模块与LED数字显示器相连；在所述的主板和圆形的压力传感器中部留有能穿过螺栓的通孔；在所述的主板下设置一底座。”该技术存在以下不足：

第一点、通过结合其说明书附图2所示，其轴力计检测待测高强度螺栓时，只是将高强度螺栓的一端通过螺母和辅助垫圈固定于所述主板一侧，而另一端螺栓头并没有有效固定，进而在液压扳手对螺母施加作用力时，高强度螺栓整体还会有细微的跟转动，故而影响检测精度。需要强调的是，对所述螺母施加作用力时，不限于液压扳手，任何扳手施拧都有可能造成螺杆跟转，跟转造成的问题是，在相同扭矩下，螺杆跟转和不跟转检测出的轴力差别巨大，这样无法衡量螺栓施工时的真实轴力。

第二点、虽现有技术中采用手拉式和轮子相结合托运，但还没有真正实现轻型化和小型化，特别是在高层作业施工待检测高强度螺栓时，该现有设备整体体积较大，无法满足狭窄空间内检测操作。

第三点、现有技术设备采用的结构形式在对其本身进行计量校准时，无法整体安装在校准设备上，故需要把传感器拆除单独进行校准，校准完成后二次安装，这样的问题是二次安装会再次产生误差，特别是传感器平面与主板平面的接触度和传感器内孔与主板内孔的同轴度，会对最终螺栓检测精度产生较大影响，所以仅仅单独校准传感器而不对设备整体进行校对有违科学的严谨性。

第四点、现有技术采用轮车的形式运载设备，但这种形式无法有效固定设备，现有设备提供反作用力的刚性体仅仅限于自身，在遇到施拧扭矩过大或施拧过快的情况，反作用力无法及时抵消，有可能发生设备翻转，造成安全隐患。

第五点、由于没有有效固定，现有技术只能使用带有反力装置的液压扳手或电动扳手施拧螺栓，无法使用手动扳手进行施拧，限制了现场检测的条件。

综上所述，设计一款轻型化、小型化便于人工手提携带、可固定连接工件上进行实地实时现场检测各种规格的螺栓轴力，便于工人灵活操作的手提式高强度螺栓轴力检测仪尤其重要。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种手提式高强度螺栓轴力检测仪。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

手提式高强度螺栓轴力检测仪，包括轴力计反力盘、轴力计圆盘、主壳体、轮副式压力传感器、显示器、电池盒以及轴力计套；主壳体是由轴力计前板、中间铝壳和轴力计后板组成的一个整体，轮副式压力传感器设于中间铝壳内部，显示器和电池盒均安装在所述主壳体的上部腔体内；所述轴力计前板的中心螺孔内安装所述轴力计圆盘，并通过外部挡板固定；所述轴力计圆盘左侧的前板面上安装轴力计反力盘，所述轴力计后板上设置提手和船型开关，轴力计后板的中心位置设置与所述轴力计套相互配合的插孔，所述主壳体右侧部设置轴力计固定座，所述固定座上设置C型卡槽，安装T型螺栓；所述显示器、电池盒、船型开关以及传感器均通过电路模块连接，所述轴力计套依次插入所述轴力计后板的插孔、轮辐式压力传感器中心腔孔后，其前端部中心孔与轴力计圆盘中心位置的圆孔对应。

进一步的，所述所述电路模块采用HP-02控制板，其分别连接通讯串口、传感器、按键、电池模块、电流适配器、计数脉冲输出、蜂鸣器和显示模块。

进一步的，所述轴力计圆盘的外盘面采用防滑磨砂面设计，轴力计圆盘，外形是多层同心圆台阶设计，目的是保证强度的同时减少整体的厚度，并且能更好的将力传导与轴力计中心。

进一步的，所述轴力计反力盘采用半月牙环抱式凸起，其凸起位置中部设凹型口；凹型口用于固定扳手的反力装置，为扳手拧紧和松卸提供反力刚体，对于无反力装置的手动扳手或冲击式扳手无需此反力盘。

进一步的，所述轴力计套由圆柱和圆饼形连同的一个整体组成，所述圆饼形上下边缘对称水平削平，圆柱内腔面采用内十二角内花键设置，当待测高强度螺栓为扭剪型螺栓时，扭剪型螺栓应为螺杆大头是圆形，轴力计套没有设计内花键，而只是一个圆形内孔，内孔断面设计摩擦面，增大螺栓与轴力计套之间的摩擦力，方式螺栓跟转。

进一步的，所述圆柱内腔的直径与待测高强度螺栓的螺栓头直径一致。

本检测仪的电路工作原理：HP-02控制板通过电池和电源适配器两种模式提供电源，控制板为传感器提供激励电压，当传感器受压后向控制板传递信号，控制板经过计算通过显示模块显示相应单位的轴力值，HP-02控制板可进行两种模式的选择，01模式可对轴力显示峰值进行保值，通过按键可以清零，02模式显示实时轴力值，可以设置目标轴力报警功能，通过按键设置目标，达到目标轴力控制板会控制蜂鸣器和显示模块进行声光报警，同时通过计数脉冲输出信息，可对接客户的计数设备。通讯串口可对控制板程序进行烧录，批量复制。

本发明的有益效果是，本手提式高强度螺栓轴力检测仪采用传感器、仪表、工装集成与一体，将过C型卡槽卡住现场H型槽钢，通过手动旋拧T型螺栓将本测量仪固定于现场钢结构，专门用于各个规格的高强度螺栓轴力检测，可手提至施工现场对螺栓进行检测，轻型化和小型化，方便操作，对螺栓和螺母双向固定检测，进而促使检测精度增高。

附图说明

图1是本发明结构组装示意图；

图2是本发明电路模块示意图；

图3是本发明组装后的成品前侧视图；

图4是本发明组装后的成品后侧视图；

图5是本发明连接工件后的前侧视图；

图6是本发明连接工件后的后侧视图；

图7是本发明的纵向剖面图；

其中1、轴力计反力盘，2、挡板，3、轴力计圆盘，4、显示器，5、轴力计前板，6、传感器，7、铝壳，8、电池盒，9、轴力计后板，10、提手，11、船型开关，12、轴力计套， 13、轴力计固定座，14、T型螺栓，15、垫圈,16、螺母,17、螺栓,101、HP-02控制板，102、显示模块，103、蜂鸣器，104、计数脉冲输片，105、电源适配器，106、电池模块，107、按键，108、传感器，109、通讯串口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

结合说明书附图1至图7所示，手提式高强度螺栓轴力检测仪，包括轴力计反力盘1、轴力计圆盘3、主壳体、轮副式压力传感器6、显示器4、电池盒8以及轴力计套12；主壳体是由轴力计前板5、中间铝壳7和轴力计后板9组成的一个整体，轮副式压力传感器6设于中间铝壳7内部，显示器4和电池盒8均安装在所述主壳体的上部腔体内；所述轴力计前板5的中心螺孔内安装所述轴力计圆盘3，并通过外部挡板2固定；所述轴力计圆盘3左侧的前板5面上安装轴力计反力盘1，所述轴力计后板9上设置提手10和船型开关11，轴力计后板9的中心位置设置与所述轴力计套12相互配合的插孔，所述主壳体右侧部设置轴力计固定座13，所述固定座13上设置C型卡槽，所述卡槽上安装T型螺栓14；所述显示器4、电池盒8、船型开关11以及传感器6均通过电路模块连接，所述轴力计套12依次插入所述轴力计后板9的插孔、轮辐式压力传感器6中心腔孔后，其前端部中心孔与轴力计圆盘3中心位置的圆孔对应，轴力计圆盘3的外盘面采用防滑磨砂面设计，所述轴力计反力盘1采用半月牙环抱式凸起，其凸起位置中部设凹型口，所述轴力计套12由圆柱和圆饼形连同的一个整体组成，所述圆饼形上下边缘对称水平削平，圆柱内腔面采用十二角内花键设置，当待测高强度螺栓为扭剪型螺栓时，扭剪型螺栓应为螺杆大头是圆形，轴力计套 12没有设计内花键，而只是一个圆形内孔，内孔断面设计摩擦面，增大螺栓与轴力计套之间的摩擦力，防止螺栓17跟转。所述圆柱内腔的直径与待测高强度螺栓17的螺栓头直径一致。

结合说明书附图2所示，所述所述电路模块采用HP-02控制板101，其分别连接通讯串口109、传感器6/108、按键107、电池模块106、电流适配器105、计数脉冲输出104、蜂鸣器103和显示模块102。具体工作原理如下：HP-02控制板101通过电池106和电源适配器105两种模式提供电源，控制板101为传感器6/108提供激励电压，当传感器6/108受压后向控制板101传递信号，控制板101经过计算通过显示模块102显示相应单位的轴力值，HP-02控制板101可进行两种模式的选择，01模式可对轴力显示峰值进行保值，通过按键可以清零，02模式显示实时轴力值，可以设置目标轴力报警功能，通过按键设置目标，达到目标轴力控制板101会控制蜂鸣器103和显示模块102进行声光报警，同时通过计数脉冲104输出信息，可对接客户的计数设备。通讯串口109可对控制板101程序进行烧录，批量复制。

结合说明书附图7所示，检测大六角螺栓与扭剪螺栓的方法相同，区别是要更换轴力计套12，和使用专用的扭剪扳手紧固螺栓，将螺栓杆穿入轴力计套12内，螺杆头顶住轴力计套12内面，螺杆穿过套顶面圆孔、轴力计圆盘3中心孔后，用垫圈15和螺母16依次旋拧至螺杆上，螺母16与螺栓17拧紧过程中分别通过轴力计圆盘3和轴力计套12对传感器 6的外圈和内圈产生压力，使传感器6形变产生电信号，电信号进入电路板进行计算，数码管显示相应单位的压力数值。最后用定扭矩电动扳手拧紧螺母16；需要说明是拧紧螺母的不一定用定扭电动扳手，任何扳手都可以；最终显示器4显示轴力数值和相应单位。

实施例2

在实施例1的基础上，检测不同型号的螺栓，只需要更换不同型号的轴力计圆盘3和轴力计套12，不同型号的螺栓17螺栓杆直径和螺栓头尺寸不同，轴力计圆盘3和轴力计套12的中心设计一通孔，孔径略大于相应规格螺栓直径，使螺栓17可以刚好穿过轴力计套 12和轴力计圆盘3，通孔还起到将螺栓17定位在传感器6中心的作用。针对大六角螺栓，轴力计套12设置有内十二角花键，花键尺寸刚好与螺栓六角头尺寸配合，用于固定螺栓防止跟转。针对扭剪型螺栓，因为扭剪型螺栓螺栓头时圆形，所以轴力计套原有十二角花键位置设计成圆形内孔，内孔内径略大于螺栓头外径，与螺栓头接触端面有摩擦面，增加与螺栓头之间的摩擦力，起到限制螺栓跟转的作用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征在于，包括轴力计反力盘、轴力计圆盘、主壳体、轮副式压力传感器、显示器、电池盒以及轴力计套；主壳体是由轴力计前板、中间铝壳和轴力计后板组成的一个整体，轮副式压力传感器设于中间铝壳内部，显示器和电池盒均安装在所述主壳体的上部腔体内；所述轴力计前板的中心螺孔内安装所述轴力计圆盘，并通过外部挡板固定；所述轴力计圆盘左侧的前板面上安装轴力计反力盘，所述轴力计后板上设置提手和船型开关，轴力计后板的中心位置设置与所述轴力计套相互配合的插孔，所述主壳体右侧部设置轴力计固定座，所述固定座上设置C型卡槽，所述卡槽上安装T型螺栓；所述显示器、电池盒、船型开关以及传感器均通过电路模块连接，所述轴力计套依次插入所述轴力计后板的插孔、轮辐式压力传感器中心腔孔后，其前端部中心孔与轴力计圆盘中心位置的圆孔对应。

2.根据权利要求1所述的手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征是，所述所述电路模块采用HP-02控制板，其分别连接通讯串口、传感器、按键、电池模块、电流适配器、计数脉冲输出、蜂鸣器和显示模块。

3.根据权利要求1所述的手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征是，所述轴力计圆盘的外盘面采用防滑磨砂面设计，轴力计圆盘，外形是多层同心圆台阶设计。

4.根据权利要求1或3所述的手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征是，所述轴力计反力盘采用半月牙环抱式凸起，其凸起位置中部设凹型口。

5.根据权利要求4所述的手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征是，所述轴力计套由圆柱和圆饼形连同的一个整体组成，所述圆饼形上下边缘对称水平削平，圆柱内腔面采用内十二角花键设置。

6.根据权利要求5所述的手提式高强度螺栓轴力检测仪，其特征是，所述圆柱内腔的直径与待测高强度螺栓的螺栓头直径一致。