CN110500350B - 一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 - Google Patents
一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110500350B CN110500350B CN201910786334.9A CN201910786334A CN110500350B CN 110500350 B CN110500350 B CN 110500350B CN 201910786334 A CN201910786334 A CN 201910786334A CN 110500350 B CN110500350 B CN 110500350B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bolt
- torque
- bolt connection
- average value
- connection pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000036316 preload Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000011900 installation process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
- F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
- F16B31/028—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load with a load-indicating washer or washer assembly
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bolts, Nuts, And Washers (AREA)
Abstract
本发明具体公开了一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法，包括以下具体步骤：步骤1、将载荷指示垫圈上的凸出物预压成高低不同的两组；步骤2、利用拧紧工具的扭矩传感器，采集扭矩增量的变化来控制拧紧施工时的停止点；步骤3、计算先采集到的部分扭矩增量的平均值，把随后产生的扭矩增量与平均值比较，当连续多个增量小于平均值时，拧紧工具停止工作。本发明实施例螺栓连接副的安装完全摆脱扭矩系数的羁绊，排除了所有由扭矩系数引起的、影响安装质量的不利因素；每个螺栓连接副的增量平均值都在安装过程中产生，通过一对一的动态逻辑控制，避开了扭矩系数对高强度螺栓连接副安装质量的影响，且螺栓连接副的安装过程能够实现自动化控制。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓连接技术领域，具体是一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法。
背景技术
目前，国际上钢结构用高强度螺栓连接副的施工方法有四种：扭矩法，扭剪型螺栓法，螺母转角法和载荷指示垫圈。
扭矩法施工依赖于扭矩系数，其值由高强度螺栓连接副的制造商提供。施工单位施工时，根据制造商质保书提供的扭矩系数和设计单位要求的预载荷值计算出所需施工扭矩进行施工。然而扭矩系数随温度、时间、湿度、储运环境等因素的不同而变化，这会影响用扭矩法施工的螺栓连接副的安装质量。
扭剪型高强度螺栓连接副实质上是应用了扭矩法施工的原理，只是表现形式不同。在拧紧施工时，利用螺母和螺栓尾部梅花头之间的正反扭矩控制预载荷，所以，扭矩法施工的缺点它全部都有。
螺母转角法虽不用扭矩系数，但它受连接板层的厚度、板的平整度、连接板的层数等因素的影响比较大，其中一个因素的改变就会使施工转动的角度不同，没有一个统一值，易造成欠拧、超拧等施工缺陷。
如图1所示，载荷指示垫圈2是在平垫圈上加工出一系列间隔均匀且同心的凸出物21。如图2所示，载荷指示垫圈2与一个淬硬平垫圈3配合使用。当螺母拧紧、对淬硬平垫圈3施加压力时，载荷指示垫圈2的凸出物21被压缩，间隙4逐渐变小。当间隙4小于标准规定值时，螺栓的预载荷也达到规定的值，准确度高。那么，如何知道间隙4的大小呢。传统技术中往往需要用厚薄规测量。所以，在施工过程中，需要不时停止拧紧来使用厚薄规检测间隙4，这就是影响载荷指示垫圈广泛使用的最大弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供了一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法，所述的施工方法包括以下具体步骤：
步骤1、使用与设计预载荷具有一定比例关系的力，将载荷指示垫圈上的凸出物预压成高低不同的两组；
步骤2、利用拧紧工具的扭矩传感器，采集扭矩增量的变化来控制拧紧施工时的停止点；
步骤3、计算先采集到的部分扭矩增量的平均值，把随后产生的扭矩增量与平均值比较，当连续多个增量小于平均值时，控制拧紧工具停止工作。
作为本发明进一步的方案：在上述步骤3中，连续多个增量由两个部分组成：一部分是对应于每一公称直径螺栓连接副的固定量；另一部分是在不同情况下螺栓连接副的补偿量。
作为本发明进一步的方案：螺栓连接副包括用于连接结构件的螺栓以及与所述螺栓相适配的螺母，所述螺栓连接副还包括两个平垫圈，其中一个平垫圈置于螺栓的螺栓头支承面下，经过预压的载荷指示垫圈置于该平垫圈与结构件之间，凸出物面向平垫圈；另一个平垫圈置于螺母的支承面下。
所述载荷指示垫圈的表面具有凸出物，所述凸出物为一组高凸出物和一组低凸出物；
作为本发明进一步的方案：在所述凸出物在预载荷的作用下，所述载荷指示垫圈与所述平垫圈之间形成间隙。
与现有技术相比，在本发明实施例提供的高强度螺栓连接自动控制预载荷的施工方法中，螺栓连接副的安装完全摆脱扭矩系数的羁绊，排除了所有由扭矩系数引起的、影响安装质量的不利因素；每个螺栓连接副的增量平均值都在安装过程中产生，通过一对一的动态逻辑控制，避开了扭矩系数对扭矩的影响。样本检测结果表明，预载荷的平均值、标准偏差和变异系数全部符合相关标准规定；且螺栓连接副的安装过程能够实现自动化控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为现有技术中载荷指示垫圈的立体结构示意图。
图2为现有技术中的载荷指示垫圈与淬硬平垫圈的配合使用示意图。
图3为本发明实施例提供的螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法中施工时经过预压的载荷指示垫圈的放置位置示意图。
图4为本发明实施例提供的螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法中的经过预压的载荷指示垫圈立体结构示意图。
图中：1-螺栓，2-载荷指示垫圈，21-高凸出物，22-低凸出物，3-平垫圈，4-间隙，5-螺母，6-结构件。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
请参阅图3和图4，在本发明提供的一个实施例中提供了一种螺栓连接副，所述的螺栓连接副包括用于连接结构件6的螺栓1以及与所述螺栓1相适配的螺母5，所述螺栓连接副还包括两个平垫圈3，其中一个平垫圈3置于螺栓1的螺栓头支承面下，经过预压的载荷指示垫圈2置于该平垫圈3与结构件6之间，凸出物面向平垫圈；
进一步的，另一个平垫圈3置于螺母5的支承面下。
在本发明实施例中，所述载荷指示垫圈2的表面具有凸出物，所述凸出物为一组高凸出物21和一组低凸出物22，所述凸出物在预载荷的作用下，载荷指示垫圈2与所述平垫圈3之间形成间隙4。
以用于M30螺栓连接副的载荷指示垫圈为例，它具有8个凸出物。图4所示的是经过预压的载荷指示垫圈，它作为本发明实施的一个主要元件，其主要作用是引起扭矩的“突变”。经过预压的载荷指示垫圈的凸出物分为高凸出物21（左、右各3个）和低凸出物（上、下各1个）。
如图3所示，旋转螺母5，连接副的夹紧载荷通过平垫圈3压缩载荷指示垫圈2的高凸出物21，间隙4逐步减小，当高凸出物21与低凸出物22等高时，扭矩增量变化最大。扭矩传感器捕捉到这个信号后进行逻辑运算，以确定施工停止点。
本发明实施例还提供了使用所述螺栓连接副实现自动控制预载荷的施工方法，具体的，所述的施工方法包括以下具体步骤：
步骤1、使用与设计预载荷具有一定比例关系的力，将载荷指示垫圈上的凸出物预压成高低不同的两组，预压力大小与螺栓连接副的规定预载荷成一定比例，使得施工完成后，间隙仍旧符合相关标准的规定，以便用厚薄规验收检查。其中，间隙并不用于施工控制。
步骤2、利用拧紧工具的扭矩传感器，采集扭矩增量（而不是扭矩）的变化来控制拧紧施工时的停止点。施工时，当预压的高点被压缩至与低点等高的过渡区时，扭矩增量变化最大，继续拧紧工具，如同压平垫圈，扭矩增量大幅度减小。由此找出扭矩增量变化的临界点。
步骤3、通过逻辑运算找出停止点：先计算出最先采集到的部分扭矩增量的平均值，把随后产生的扭矩增量与平均值比较，当连续多个增量小于平均值时，即控制拧紧工具停止工作。
其中，在上述步骤3中，连续多个增量由两个部分组成：一个是对应于每一公称直径螺栓连接副的固定量；另一个是螺栓连接副在不同情况下的补偿量，如螺栓长度与直径之比大于标准所规定的长螺栓因拧紧引起的预载荷损失、表面热浸锌处理的螺栓连接副施工引起锌层蠕动的预载荷损失等。
本发明实施例提供的高强度螺栓连接副的安装完全摆脱扭矩系数的羁绊，排除了所有由扭矩系数引起的、影响安装质量的不利因素。每个螺栓连接副的增量平均值都在安装过程中产生，通过一对一的动态逻辑控制，避开了扭矩系数对扭矩的影响。样本检测结果表明，预载荷的平均值、标准偏差和变异系数均符合相关标准规定。且安装过程实现自动化控制。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外…)仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“一”、“二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”、“二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1、用预压力将载荷指示垫圈上的凸出物预压成高低不同的两组；
步骤2、利用拧紧工具的扭矩传感器，采集扭矩增量的变化来控制拧紧施工时的停止点；
步骤3、计算先采集到的部分扭矩增量的平均值，把随后产生的扭矩增量与平均值比较，当连续多个增量小于平均值时，控制拧紧工具停止工作；
在上述步骤3中，连续多个增量包括每一公称直径螺栓连接副的固定量；
在上述步骤3中，连续多个增量还包括在螺栓长度与直径之比大于标准所规定的长螺栓因拧紧引起的预载荷损失、表面热浸锌处理的螺栓连接副施工引起锌层蠕动的预载荷损失这两种情况下的螺栓连接副的补偿量；
螺栓连接副包括用于连接结构件（6）的螺栓（1）以及与所述螺栓（1）相适配的螺母（5），所述螺栓连接副还包括两个平垫圈（3）；
其中一个所述平垫圈（3）置于螺栓（1）的螺栓头端，经过预压的载荷指示垫圈（2）置于该平垫圈（3）与结构件（6）之间，载荷指示垫圈（2）的凸出物（21）面向平垫圈（3）；
另一个所述平垫圈（3）置于螺母（5）的支承面下；
所述凸出物在预载荷的作用下，所述载荷指示垫圈（2）与所述平垫圈（3）之间形成间隙（4）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910786334.9A CN110500350B (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910786334.9A CN110500350B (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110500350A CN110500350A (zh) | 2019-11-26 |
| CN110500350B true CN110500350B (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=68589330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910786334.9A Active CN110500350B (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110500350B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112377510B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-08-05 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种管路法兰螺纹紧固力矩指示方法 |
| CN114352622B (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-07 | 杭州嘉翔高强螺栓股份有限公司 | 一种高装配精度的扭剪型螺栓 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1395659A (zh) * | 2000-01-18 | 2003-02-05 | 沙茨股份公司 | 呈螺丝、螺母或垫片形式的螺纹连接用连接件及其紧固方法 |
| CN1419634A (zh) * | 2000-12-18 | 2003-05-21 | 新日本制铁株式会社 | 强力螺栓连接结构及其螺母固定方法、以及扭剪形强力螺栓及使用其的连接方法 |
| CN103807277A (zh) * | 2014-02-16 | 2014-05-21 | 中化二建集团有限公司 | 一种钢结构工程高强度螺栓及其使用方法 |
| CN204099390U (zh) * | 2013-12-31 | 2015-01-14 | 陈纪平 | 自动控制垫圈 |
| CN104412090A (zh) * | 2012-06-26 | 2015-03-11 | 阿特拉斯·科普柯工业技术公司 | 用于组合扭矩与角度表示的方法和装置 |
| GB2561459A (en) * | 2017-04-11 | 2018-10-17 | Turnasure Llc | Self-Indicating direct tension indicator |
-
2019
- 2019-08-23 CN CN201910786334.9A patent/CN110500350B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1395659A (zh) * | 2000-01-18 | 2003-02-05 | 沙茨股份公司 | 呈螺丝、螺母或垫片形式的螺纹连接用连接件及其紧固方法 |
| CN1419634A (zh) * | 2000-12-18 | 2003-05-21 | 新日本制铁株式会社 | 强力螺栓连接结构及其螺母固定方法、以及扭剪形强力螺栓及使用其的连接方法 |
| CN104412090A (zh) * | 2012-06-26 | 2015-03-11 | 阿特拉斯·科普柯工业技术公司 | 用于组合扭矩与角度表示的方法和装置 |
| CN204099390U (zh) * | 2013-12-31 | 2015-01-14 | 陈纪平 | 自动控制垫圈 |
| CN103807277A (zh) * | 2014-02-16 | 2014-05-21 | 中化二建集团有限公司 | 一种钢结构工程高强度螺栓及其使用方法 |
| GB2561459A (en) * | 2017-04-11 | 2018-10-17 | Turnasure Llc | Self-Indicating direct tension indicator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110500350A (zh) | 2019-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110500350B (zh) | 一种螺栓连接副自动控制预载荷的施工方法 | |
| DE69112856T2 (de) | Lastanzeigendes Bauelement mit Ultraschall. | |
| DE102012111424A1 (de) | Kraftmessvorrichtung zur Messung einer Zug- und/ oder Druckkraftbelastung in einer Struktur | |
| EP0436843A1 (en) | Reduction of relaxation induced tension scatter in fasteners | |
| CN105452686A (zh) | 双螺栓防松方法 | |
| EP0104642A1 (en) | Load indicating flange | |
| CN110715753B (zh) | 一种复合材料推力轴承在线监测油膜温度的装置及方法 | |
| CN1395659A (zh) | 呈螺丝、螺母或垫片形式的螺纹连接用连接件及其紧固方法 | |
| GB1591351A (en) | Tension control of fasteners | |
| US4700576A (en) | Process and device for executing the screwing of a threaded joint for tubes, equipped with a stop | |
| JP2010117334A (ja) | ボルト軸力測定方法およびボルト軸力測定機 | |
| CN112077584B (zh) | 复合材料构件螺栓连接的装配方法 | |
| DE60318872T2 (de) | Gewindeschneidende befestigungselemente zur ultraschalllastmessung und steuerung | |
| US6421902B1 (en) | Method and device for producing and checking screwed connections | |
| CN2844874Y (zh) | 一种测量固体材料内部应力分布的应变片传感头 | |
| CN113530944B (zh) | 一种螺栓预紧方法及系统 | |
| Jiang et al. | An experimental investigation on frictional properties of bolted joints | |
| CN110725866A (zh) | 一种锥轴承间隙检测调整方法 | |
| CN116379060A (zh) | 一种用于检测高强螺栓松动的垫片及制作方法 | |
| CN113155346B (zh) | 一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法 | |
| Matsubara et al. | A novel method for estimating ultimate clamp force in lag screw timber joints with steel side plates | |
| DE19955947A1 (de) | Verfahren zur Überprüfung der katalytischen Aktivität eines Katalysators | |
| WO2019006720A1 (zh) | 一种风电结构螺柱的旋转检测装置及检测方法 | |
| JP4126905B2 (ja) | テーパードローラベアリングの組付け方法，組付け装置及び組付け体 | |
| CN113203512A (zh) | 一种贴合点监测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |