CN203745113U - 一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置 - Google Patents

Abstract

一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，为拉力型螺纹紧固件预紧力测量装置，包括一个圆形应变筒组件，在圆形应变筒组件内安装有串联起来的应变片组；应变筒组件安装在紧固件和被紧固物体之间；所述的应变筒组件分为内应变筒和外应变筒，内应变筒套在外应变筒内，内应变筒上部有一个筒帽，筒帽压在外应变筒的顶面上，内应变筒底部有一个筒底圈，紧固螺帽压在筒底圈；所述的应变片组分为二组，一组串联应变片安装在筒状的内应变筒内；另外一组串联应变片安装在外应变筒内；当应变筒组件被紧固件和被紧固物体压紧时，内应变筒侧部受拉，外应变筒受压，从而使内应变筒上侧面的应变片受拉，外应变筒上的应变片受压，应变片电阻产生变化。

Description

一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置

技术领域

本实用新型涉及一种螺纹紧固件连接的检测装置的部件结构，具体涉及一种螺纹紧固件预紧力（或者称紧固力）的检测辅助作业装置，属于检测技术领域。

背景技术

在许多螺纹连接中，螺纹紧固件预紧力（或者称紧固力）是一项重要的装配技术指标。它关系到产品的密封、导电、导热等性能，也决定紧固件的防松，疲劳能力，因此如何保证螺栓连接中的预紧力符合要求是十分重要的。目前，要保证螺栓连接中的预紧力符合要求最大的困难就是如何准确地检测或判定所施加的预紧力；已有标准对装配操作规定存在大量盲区，而理论计算只能给出很宽泛的值，难以满足实际应用需求。目前虽然已经有关于检测螺纹紧固件预紧力的工具，但是现有的螺纹紧固件预紧力测量工具往往有以下不足：

1、不是直接测量实际使用的紧固件，而是使用陪试螺母、陪试螺孔、陪试垫板等进行测量，不能用于施工现场，从而导致结果不真实，只适用于实验室试验；

2、一个工位只测量一种直径规格紧固件；

3、只适合测量单个螺栓，不能反映螺栓组预紧力特点，也难以测量小规格预紧力；

4、测量结构弹性大、或者难以严格把控测量点的位移，导致不可测量紧固件蠕变松弛；

5、某些设备会因为温度变化产生误差；

6、结构复杂，用材量大，加工精度要求非常高，导致成本高。

因此很有必要对此加以改进。

通过专利文献检索发现一些与本实用新型有关的文献报道，与本实用新型最为直接有关系的主要有以下几个：

1、专利号为CN200820159176.1 ， 名称为“一种螺栓预紧力检测装置”的实用新型专利，该专利公开了一种螺栓预紧力检测装置，其包括螺母、上压板、液压缸和下压板，所述液压缸内设有环形活塞，液压缸的周围固定有导向杆，安装于所述导向杆的上压板设于环形活塞上部，下压板设于液压缸下部，液压缸中心设置有可通过检测螺栓的光孔，液压缸分别与数字压力表和油箱连通。

2、专利号为CN201020300479.8 ， 名称为“一种螺栓预紧力检测仪”的实用新型专利，该专利公开了一种螺栓预紧力检测仪，其包括液压缸、位于液压缸上部的上压板、液压缸下部的下压板，上压板的周围固定有导向杆，导向杆安装在液压缸的通孔I中，液压缸内设置有环形活塞，在液压缸的一条油路引出装有数字压力表，另一油路引出装有油箱，液压缸的圆周缸壁上加工有延伸臂，在延伸臂的端部设有通孔II，下压板中心有凸台，在下压板的圆周方向的相同径向位置设有不同直径的螺孔，延伸臂上的通孔II安装在液压缸的凸台上，液压缸的中心到延伸臂通孔II中心的距离与下压板上的螺孔中心到凸台中心的距离相等。

3、专利号为CN201020224700.6， 名称为“一种多缸型螺栓预紧力检测装置”的实用新型专利，该专利公开了一种多缸型螺栓预紧力检测装置，其包括上压板、下压板和至少两个液压缸，液压缸的中心设有光孔，试验螺栓穿过上压板、液压缸中心光孔，液压缸内设有环形活塞，液压缸外圆周设有延伸臂，延伸臂端部设有通孔，所述下压板中心设有凸台，下压板圆周方向的同一径向位置设有至少两个不同直径的螺纹孔，液压缸通过延伸臂端部通孔与梯形凸台相连，液压缸到延伸臂的距离与下压板上螺纹孔的中心到梯形凸台中心的距离相等，上压板的中心设有轴向通孔，在上压板上还设有与下压板螺纹孔位置相对应的通孔，液压缸与数字压力表和油箱连通。

上面这些专利虽然涉及到了螺栓预紧力检测，但是仔细分析可以发现，这些专利都是采用一种液压检测技术来进行检测的，都是通过测液压反映螺栓预紧力；这种方法都存在反应速度慢，结果不真实，检测准确性不高的不足；而且液压系统结构复杂，维护起来十分麻烦，成本高，同时由于液体和液压机构热胀特性不匹配，在长时间观测中会存在温度漂移的问题，因此有必要对此进一步加以改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有螺栓预紧力检测所存在的一些不足，提供一种结构简单，反应速度块的螺栓预紧力检测辅助作业装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，为拉力型螺纹紧固件预紧力测量装置，包括一个圆形应变筒组件，在圆形应变筒组件内安装有串联起来的应变片组；应变筒组件安装在紧固件和被紧固物体之间；所述的应变筒组件分为内应变筒和外应变筒，内应变筒套在外应变筒内，而且内应变筒上部有一个筒帽，筒帽压在外应变筒的顶面上，内应变筒底部有一个筒底圈，紧固螺帽压在筒底圈；所述的应变片组分为二组，其中，一组串联应变片安装在筒状的内应变筒内，为内应变片组；另外一组串联应变片安装在外应变筒内，为补偿块应变片组；当应变筒组件被紧固件和被紧固物体压紧时，内应变筒侧部受拉，外应变筒受压，从而使内应变筒上侧面的应变片受拉，外应变筒上的应变片受压，应变片电阻产生变化。

作为本实用新型的进一步改进，所述应变片组2是按照均布原则，贴在应变筒组件的侧面上，其中 ，内应变片组贴在内应变筒的外侧面，补偿块应变片组贴在外应变筒的内侧面，且内应变片组和补偿块应变片组分别通过连接线串联起来的，并将输入输出接到计算分析系统，通过计算分析电阻变化，可以获得预紧力的数值。

作为本实用新型的进一步改进，所述的内应变筒和外应变筒为相配的圆形或正多边形筒状应变筒。

作为本实用新型的进一步改进，在所述的内应变筒和外应变筒之间设有密封圈，使得应变片在应变筒组件内处于封闭状态，可以减少外界对应变片的干扰。

作为本实用新型的进一步改进，所述应变片组通过处理电路进行检测（见附图4），处理电路采用桥路，内应变片组为桥路其中一臂，补偿块应变片组为桥路的另外一臂，内应变片组与补偿块应变片组串接组成桥的两臂，在内应变片组与补偿块应变片组中间接入电压源Uo的一个极，另外再加入两个可变电阻组成桥的另外两臂，在两个可变电阻组中间接入电压源Uo的另一个极；电压测量点取在内应变筒的内应变片组和外应变筒的补偿块应变片组与两个可变电阻连接的两极；螺纹未旋紧前，将两个可变电阻进行微调，使初始电压U为0；在紧固件旋紧时，内应变筒的内应变片阻受拉阻值变大，外应变筒的补偿块应变片阻受压阻值变小，这样测得的电压值U会有一个新值；通过处理，就可以知道紧固件施加了多大的力，即所需要测量的预紧力。

本实用新型的优点在于：

1、              置于紧固件与被紧固物间，可以同时满足实验室、施工现场使用需要；

2、              体积小，因此可以对螺栓组进行测量、也可以对单个螺栓进行测量；

3、              刚度高，弹性小，在-50℃~150℃温度范围内，能自动消除温度变化带来的误差，因此可以长期观测、测量螺栓蠕变松弛；

4、              使用应变片作为传感器，因此，适当设计后，量程大（可以达到六位数），同时可以达到较高精度（理论值1/10000）；

5、              可以用一种型号工具测量几种直径规格紧固件的预紧力。

本实用新型装置结构简单，精度要求较低，易于大批量制造，成本低廉，所以便于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的安装结构示意图；

图2为本实用新型正轴测示意图；

图3为本实用新型分解视图；

图4为本实用新型处理电路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步清楚地描述，以便进一步说明本实用新型的目的、技术方案和优点。但它们不是对本实用新型的限定。

附图给出了本实用新型的一个实例，通过附图可以看出，本实用新型涉及到一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，为拉力型螺纹紧固件预紧力测量装置，包括一个圆形应变筒组件1，在圆形应变筒组件1内安装有串联起来的应变片组2；应变筒组件1安装在紧固件3和被紧固物体4之间；所述的应变筒组件1分为内应变筒5和外应变筒6，内应变筒套5在外应变筒6内，而且内应变筒5上部有一个筒帽7，筒帽7压在外应变筒6的顶面上，内应变筒5底部有一个筒底圈10，紧固螺帽11压在筒底圈10；所述的应变片组2分为二组，其中，一组串联应变片安装在筒状的内应变筒内，为内应变片组8；另外一组串联应变片安装在外应变筒内，为补偿块应变片组9；当应变筒组件被紧固件和被紧固物体压紧时，内应变筒侧部受拉，外应变筒受压，从而使内应变筒上侧面的应变片受拉，外应变筒上的应变片受压，应变片电阻产生变化。

作为本实用新型的进一步改进，所述应变片组2是按照均布原则，贴在应变筒组件1的侧面上，其中 ，内应变片组8贴在内应变筒5的外侧面，补偿块应变片组9贴在外应变筒6的内侧面，且内应变片组8和补偿块应变片组9分别通过连接线串联起来的，并将输入输出接到计算分析系统，通过计算分析电阻变化，可以获得预紧力的数值。

作为本实用新型的进一步改进，所述的内应变筒5和外应变筒6为相配的圆形或正多边形筒状应变筒。

作为本实用新型的进一步改进，在所述的内应变筒5和外应变筒6之间设有密封圈12，使得应变片在应变筒组件内处于封闭状态，可以减少外界对应变片的干扰。

作为本实用新型的进一步改进，所述应变片组2通过处理电路进行检测（见附图4），处理电路采用桥路，内应变片组为桥路其中一臂，补偿块应变片组为桥路的另外一臂，内应变片组8与补偿块应变片组9串接组成桥的两臂，在内应变片组8与补偿块应变片组9中间接入电压源Uo的一个极，另外再加入两个可变电阻R3和R4组成桥的另外两臂，在两个可变电阻组R3和R4中间接入电压源Uo的另一个极；电压测量点取在内应变筒5的内应变片组8和外应变筒6的补偿块应变片组9与两个可变电阻R3和R4连接的两极；螺纹未旋紧前，将两个可变电阻R3和R4进行微调，使初始电压U为0；在紧固件旋紧时，内应变筒的内应变片阻8受拉阻值变大，外应变筒的补偿块应变片阻9受压阻值变小，这样测得的电压值U会有一个新值；通过处理，就可以知道紧固件施加了多大的力，即所需要测量的预紧力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，其特征在于：为拉力型螺纹紧固件预紧力测量装置，包括一个圆形应变筒组件，在圆形应变筒组件内安装有串联起来的应变片组；应变筒组件安装在紧固件和被紧固物体之间；所述的应变筒组件分为内应变筒和外应变筒，内应变筒套在外应变筒内，而且内应变筒上部有一个筒帽，筒帽压在外应变筒的顶面上，内应变筒底部有一个筒底圈，紧固螺帽压在筒底圈；所述的应变片组分为二组，其中，一组串联应变片安装在筒状的内应变筒内，为内应变片组；另外一组串联应变片安装在外应变筒内，为补偿块应变片组；当应变筒组件被紧固件和被紧固物体压紧时，内应变筒侧部受拉，外应变筒受压，从而使内应变筒上侧面的应变片受拉，外应变筒上的应变片受压，应变片电阻产生变化。

2.如权利要求1所述的螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，其特征在于：所述应变片组是按照均布原则，贴在应变筒组件的侧面上，其中 ，内应变片组贴在内应变筒的外侧面，补偿块应变片组贴在外应变筒的内侧面，且内应变片组和补偿块应变片组分别通过连接线串联起来的，并将输入输出接到计算分析系统，通过计算分析电阻变化，可以获得预紧力的数值。

3.如权利要求2所述的螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，其特征在于：所述的内应变筒和外应变筒为相配的圆形或正多边形筒状应变筒。

4.如权利要求2所述的螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，其特征在于：在所述的内应变筒和外应变筒之间设有密封圈，使得应变片在应变筒组件内处于封闭状态，减少外界对应变片的干扰。

5.如权利要求2所述的螺纹紧固件预紧力测量辅助作业装置，其特征在于：所述应变片组通过处理电路进行检测，处理电路采用桥路，内应变片组为桥路其中一臂，补偿块应变片组为桥路的另外一臂，内应变片组与补偿块应变片组串接组成桥的两臂，在内应变片组与补偿块应变片组中间接入电压源Uo的一个极，另外再加入两个可变电阻组成桥的另外两臂，在两个可变电阻组中间接入电压源Uo的另一个极；电压测量点取在内应变筒的内应变片组和外应变筒的补偿块应变片组与两个可变电阻连接的两极。