CN113358265B - 一种压阻式螺栓松动智能监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压阻式螺栓松动智能监测装置，用以监测螺栓紧固件轴向预紧力，该装置包括中心开设标准螺纹孔的基座，所述的基座上表面开设圆环形槽状的上腔，并且在上腔内设置压阻模块后通过承压片压紧固定，所述的基座下表面开设圆弧形槽状的下腔，并且在下腔内分别设置电源模块、信号处理模块和信号传输模块后通过可拆卸后盖封装，所述的压阻模块分别与电源模块和信号处理模块连接，所述的信号传输模块与信号处理模块连接。与现有技术相比，本发明具有不影响原有螺栓连接强度、结构简单、成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感技术领域，尤其是涉及一种压阻式螺栓松动智能监测装置。
背景技术
当前在机械工程、土木建筑、轨道交通领域，对结构件连接紧固的安装需求量大，就目前普遍使用的螺栓而言，在对构件实施连接紧固作业时，都需要对螺栓施加一定的预紧力，对于重要的连接场合，其对预紧力要求精确控制，但由于振动、热胀冷缩等因素影响，螺栓与螺母可能会发生相对转动，导致螺栓连接松动，进而导致螺栓预紧力发生改变，无法满足预期的预紧力要求，所以需要使用各种检测手段对螺栓连接的预紧力进行检测，以便能及时维护。
目前常见的螺栓防松检测传感器，从原理上讲主要有应变片式、电容式、光栅式、超声波式等，这些传感器虽然能对螺栓预紧力变化起到一定程度的检测作用，但大多会对垫片、螺栓、螺母其中一种或多种的结构造成改变，这些结构上的改变可能会影响螺栓紧固件的强度并给标准螺栓紧固件的生产制造带来困难，导致其生产制造过程更加复杂、生产成本增加。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不影响原有螺栓连接强度、结构简单、成本低廉的压阻式螺栓松动智能监测装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种压阻式螺栓松动智能监测装置，用以监测螺栓紧固件轴向预紧力，该装置包括中心开设标准螺纹孔的基座，所述的基座上表面开设圆环形槽状的上腔，并且在上腔内设置压阻模块后通过承压片压紧固定，所述的基座下表面开设圆弧形槽状的下腔，并且在下腔内分别设置电源模块、信号处理模块和信号传输模块后通过可拆卸后盖封装，所述的压阻模块分别与电源模块和信号处理模块连接，所述的信号传输模块与信号处理模块连接；
在进行检测时，该智能监测装置通过基座上的标准螺纹孔以尾接方式安装在双工作面螺母后与待监测的螺栓连接，当智能监测装置受到压力作用后，压力通过承压片传递给压阻模块，使得压阻材料的电阻率发生变化，导致电路的电流大小发生变化，电流大小的变化通过信号处理模块处理后得到智能监测装置所受压力的大小，进而反映螺栓预紧力的变化，最后通过信号传输模块将预紧力的变化传输到外界。
所述的基座在安装好可拆卸后盖后整体呈六角螺母状。
所述的压阻模块经过防水和防锈处理装配在上腔内并通过承压片压紧固定后，使得压阻模块紧贴上腔底部，所述的压阻模块和承压片的工作面均采用精加工，以保证装配紧密。
所述的压阻模块和承压片在上腔内装配完成后，承压片的上表面高于基座的上表面，使得承压片与双工作面螺母的一个工作面紧贴，用以对压阻模块进行预压。
所述的上腔底部沿周向开设多个螺钉螺纹孔，所述的压阻模块在螺钉螺纹孔的位置处对应开设多个U形槽，所述的承压片在螺钉螺纹孔的位置处对应开设多个沉头孔，所述的螺钉螺纹孔、U形槽和沉头孔通过调节螺钉装配对压阻模块进行预紧，用以使得压阻模块处于合适的工作区间。
所述的调节螺钉为内六角形式，方便安装与拆卸。
所述的上腔与下腔通过导线孔连通，所述的电源模块通过导线孔与压阻模块连接，所述的压阻模块通过导线孔与信号处理模块连接，所述的信号处理模块和信号传输模块在下腔中直接连接，并且，所述的导线孔在完成连接后进行密封处理。
所述的下腔内设有三个定位位置指示台，用以分别对电源模块、信号处理模块和信号传输模块进行安装定位。
所述的信号传输模块由通过螺纹连接的信号储存器和信号发射端构成，所述的信号发射端穿过基座上的信号输出孔将信号发射出去供外界接收，并且在连接完成后信号输出孔进行密封处理。
所述的基座下表面与可拆卸后盖的安装面之间分别设有用以对下腔进行密封的内侧弹性密封片和外侧弹性密封片，所述的可拆卸后盖上设有沉头孔，内侧弹性密封片和外侧弹性密封片上均对应设有通孔，下腔底面对应设有螺纹孔，沉头孔、通孔和螺纹孔通过螺钉进行连接，连接完成后通过可拆卸后盖对下腔实现完整密封。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明不改变原有螺栓连接的整体结构和连接强度，仅仅将智能监测装置通过螺纹在双工作面螺母之后紧贴其一个工作面安装在螺栓上，并且该传感器有锁紧螺母的作用。
二、本发明基于的原理为压阻式压力传感器，压阻模块体积小，可做成薄片状，成本低廉，传感器工作范围大，具有良好的抗温度、湿度、电磁干扰等性能。
三、本发明可实现远程监测，拆卸方便，维护便捷，仅需定期更换电池即可，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的外观示意图。
图2为本发明的基座-上部组件分离示意图。
图3为本发明的基座下视图。
图4为本发明的基座下部组件分离示意图。
图5为本发明各部件分离示意图。
图6为本发明中调节螺钉处的结构剖视图。
图7为本发明中双工作面螺母与监测装置配合工作示意图。
图8为本发明工作时的位置示意图。
图9为本发明的工作逻辑图。
图10为本发明的主剖图。
图中标记说明：
1、基座，1a、标准螺纹孔，1b、上腔，1c、下腔，1d、导线孔，1e、定位位置指示台，1f、信号输出孔，2、压阻模块，3、承压片，4、电源模块，5、信号处理模块，6、信号传输模块，6a、信号储存器，6b、信号发射端，7a、内侧弹性密封片，7b、外侧弹性密封片，8、可拆卸后盖，9a、沉头孔，9b、螺钉螺纹孔，9c、调节螺钉，10a、螺栓，10b、垫片，10c、被连接件，10d、双工作面螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本发明提供一种压阻式螺栓松动智能监测装置，该装置包括基座1、压阻模块2、承压片3、电源模块4、信号处理模块5、信号传输模块6、弹性密封片和可拆卸后盖8。
如图2所示，基座1的上腔1b用于容纳压阻模块2(本例中采用MD30-60薄膜压阻片)和承压片3，三者安装完成后，承压片3的上表面应高于基座1的上表面，使承压片3与双工作面螺母10d的工作面能紧密贴合。
如图3和图4所示，基座1的下腔1c用于容纳电源模块4、信号处理模块5(LM358、AD620模块等)和信号传输模块6(MFRC-522、AD9959、MAX2605、CC11O1模块等)，其中，下腔1c的底面设有三个定位位置指示台1e分别对应三个模块的位置，信号传输模块6由信号储存器6a和信号发射端6b组成，外露的信号发射端6b穿过基座1上的信号输出孔1f与信号储存器6a通过螺纹连接，之后通过可拆卸后盖8分别压在内侧弹性密封片7a和外侧弹性密封片7b上对下腔1c进行整体密封。
如图5所示，上腔1b与下腔1c通过导线孔1d连通，使得电源模块4能与压阻模块2通过导线相连，压阻模块2也能与信号处理模块5通过导线相连。
如图6所示，基座1、压阻模块2、承压片3在沿周向的对应位置处分别开有多个沉头孔9a(基座1上)、U型槽(压阻模块2上)、螺纹孔9b(承压片3上)，调节螺钉9c为内六角形式，便于安装与拆卸。
如图7-图8所示，在使用时，该智能监测装置通过螺纹在双工作面螺母10d之后与螺栓10a连接，并且承压片3高于基座1的上工作面与双工作面螺母10d的一个工作面紧密贴合，同时传感器整体的正六面体造型使其便于安装和拆卸。
该智能监测装置受到压力作用后，压力通过承压片3传递给压阻模块2，导致压阻材料的电阻率发生变化，进而导致电路的电流大小发生变化，电流大小的变化通过信号处理模块5进行处理即可得到智能监测装置所受压力的大小，进而反映出螺栓预紧力的变化，再通过信号传输模块6将预紧力的变化传输到外界。
本发明的尾接压阻式螺栓松动智能监测装置在不改变原有螺栓连接的整体结构和连接强度下，仅仅将智能监测装置通过尾接方式安装在正常连接紧固好的螺母之后紧贴螺母，并以螺纹连接形式安装紧固在螺栓上，并且该智能监测装置还兼具有锁紧螺母的作用，本发明的压阻模块体积小，可做成薄片状、成本低廉，压阻模块工作范围大，具有良好的抗温度、湿度、电磁干扰等性能。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压阻式螺栓松动智能监测装置，用以监测螺栓紧固件轴向预紧力，其特征在于，该装置包括中心开设标准螺纹孔(1a)的基座(1)，所述的基座(1)上表面开设圆环形槽状的上腔(1b)，并且在上腔(1b)内设置压阻模块(2)后通过承压片(3)压紧固定，所述的基座(1)下表面开设圆弧形槽状的下腔(1c)，并且在下腔(1c)内分别设置电源模块(4)、信号处理模块(5)和信号传输模块(6)后通过可拆卸后盖(8)封装，所述的压阻模块(2)分别与电源模块(4)和信号处理模块(5)连接，所述的信号传输模块(6)与信号处理模块(5)连接，所述的压阻模块(2)经过防水和防锈处理装配在上腔(1b)内并通过承压片(3)压紧固定后，使得压阻模块(2)紧贴上腔(1b)底部，所述的压阻模块(2)和承压片(3)的工作面均采用精加工，以保证装配紧密，所述的上腔(1b)底部沿周向开设多个螺钉螺纹孔(9b)，所述的压阻模块(2)在螺钉螺纹孔(9b)的位置处对应开设多个U形槽，所述的承压片(3)在螺钉螺纹孔(9b)的位置处对应开设多个沉头孔(9a)，所述的螺钉螺纹孔(9b)、U形槽和沉头孔(9a)通过调节螺钉(9c)装配对压阻模块(2)进行预紧，用以使得压阻模块(2)处于合适的工作区间；
在进行检测时，该智能监测装置通过基座(1)上的标准螺纹孔(1a)以尾接方式安装在双工作面螺母(10d)后与待监测的螺栓(10a)连接，当智能监测装置受到压力作用后，压力通过承压片(3)传递给压阻模块(2)，使得压阻材料的电阻率发生变化，导致电路的电流大小发生变化，电流大小的变化通过信号处理模块处理后得到智能监测装置所受压力的大小，进而反映螺栓预紧力的变化，最后通过信号传输模块将预紧力的变化传输到外界。
2.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的基座(1)在安装好可拆卸后盖(8)后整体呈六角螺母状。
3.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的压阻模块(2)和承压片(3)在上腔(1b)内装配完成后，承压片(3)的上表面高于基座(1)的上表面，使得承压片(3)与双工作面螺母(10d)的一个工作面紧贴，用以对压阻模块(2)进行预压。
4.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的调节螺钉(9c)为内六角形式，方便安装与拆卸。
5.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的上腔(1b)与下腔(1c)通过导线孔(1d)连通，所述的电源模块(4)通过导线孔(1d)与压阻模块(2)连接，所述的压阻模块(2)通过导线孔(1d)与信号处理模块(5)连接，所述的信号处理模块(5)和信号传输模块(6)在下腔(1c)中直接连接，并且，所述的导线孔(1d)在完成连接后进行密封处理。
6.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的下腔(1c)内设有三个定位位置指示台(1e)，用以分别对电源模块(4)、信号处理模块(5)和信号传输模块(6)进行安装定位。
7.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的信号传输模块(6)由通过螺纹连接的信号储存器(6a)和信号发射端(6b)构成，所述的信号发射端(6b)穿过基座(1)上的信号输出孔(1f)将信号发射出去供外界接收，并且在连接完成后信号输出孔(1f)进行密封处理。
8.根据权利要求1所述的一种压阻式螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述的基座(1)下表面与可拆卸后盖(8)的安装面之间分别设有用以对下腔(1c)进行密封的内侧弹性密封片(7a)和外侧弹性密封片(7b)，所述的可拆卸后盖(8)上设有沉头孔，内侧弹性密封片(7a)和外侧弹性密封片(7b)上均对应设有通孔，下腔(1c)底面对应设有螺纹孔，沉头孔、通孔和螺纹孔通过螺钉进行连接，连接完成后通过可拆卸后盖(8)对下腔(1c)实现完整密封。
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