CN209525043U - 大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于紧固件预紧力测试技术，具体为一种大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，包括固定设于被测量螺栓上方的测量杆、设于被测螺栓上方的定位螺栓、设于测量杆上方的百分表，所述的定位螺栓内部设有通孔，所述的测量杆位于定位螺栓的通孔内，且下端伸出定位螺栓。以固定在螺栓底部的测量杆上端为测量平台，利用固定在螺栓上端并在预紧过程中随着螺栓发生位移的百分表实现螺栓在预紧后的位移测量，进而反映螺栓的预紧力，本装置能够准确，实时、可靠的监视螺栓在预紧及使用过程中的预紧力。

Description

大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置

技术领域

本实用新型属于紧固件预紧力测试技术，具体涉及一种预紧力测量及监视装置。

背景技术

聚变堆作为一种高效、经济、环保的能源，在解决能源危机、保护环境能方面有显著优势。聚变堆支撑结构中大量使用高强螺栓连接，如镍基690、718高温合金螺栓、铁基高温A286合金等。其服役于低温环境且设计预紧力一般达材料屈服强度的70％以上，更为严峻的是由于设计预紧力高达数百吨，其只能使用螺栓拉伸器作为预紧工具，在安装过程中其螺纹应力集中最大应力会达到其屈服强度的80％-90％。过大的预紧力会导致螺栓疲劳寿命的大大降低甚至直接断裂，过小的预紧力则影响螺栓紧固结构的可靠性。因此螺栓预紧力是螺栓预紧过程及服役中需要监视的重要数据。保证螺栓的预紧力精度对于提高螺栓连接结构的可靠性和螺栓的疲劳寿命至关重要，目前，测量预紧力的方法一般为以下3种：

1.通过液压张紧器或力矩扳手的在预紧螺栓时的读数间接反应螺栓的预紧力，受限于螺栓的表面状态、预紧工具的精度及人为操作误差，精度不超过5％，且只能反映安装过程中的预紧力。

2.使用自制的测量架测量螺栓预紧前后螺栓的伸长量，此种方法的精度受限于螺栓的弹性模量及螺纹有效受力面积的偏差以及伸长量测量精度，精度亦不超过5％，同时也存在测量位置不可达的情况。

3.通过安装传感器来测量预紧力。此种方法的精度能够达到2％，但是此种方法受限于传感器的安装位置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其能够精确监测螺栓预紧力。

本实用新型的技术方案如下：

一种大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，包括固定设于被测量螺栓上方的测量杆、设于被测螺栓上方的定位螺栓、设于测量杆上方的百分表，所述的定位螺栓内部设有通孔，所述的测量杆位于定位螺栓的通孔内，且下端伸出定位螺栓。

所述的测量杆的下端与被测螺栓通过螺纹连接。

所述的测量杆下端与被测螺栓通过螺栓固定。

所述的测量杆外表面加工有螺纹，定位螺栓的中心通孔加工内螺纹，测量杆通过螺纹安装在定位螺栓内。

所述的定位螺栓的通孔上端，安装百分表，所述的百分表下端的杆状结构位于定位螺栓通孔上端。

所述的定位螺栓一侧安装顶丝，通过调节顶丝使得其底部横向顶紧百分表下端杆状结构。

所述的定位螺栓的外部固定设有隔套。

所述的隔套上方、定位螺栓的外部设有六角螺母。

所述的六角螺母和隔套之间设有垫圈。

本实用新型的有益效果如下：以固定在螺栓底部的测量杆上端为测量平台，利用固定在螺栓上端并在预紧过程中随着螺栓发生位移的百分表实现螺栓在预紧后的位移测量，进而反映螺栓的预紧力，本装置能够准确，实时、可靠的监视螺栓在预紧及使用过程中的预紧力。

附图说明

图1为大直径螺栓高精度预紧力测量装置；

图中：1-被测螺栓；2-测量杆；3-隔套；4-垫圈；5-六角螺母；6-顶丝；7-百分表；8.定位螺栓。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

被测螺栓1中心加工有一个通孔，测量杆2的下端安装在被测螺栓1对的通孔内。

该测量及监视装置包括上述的测量杆2，该测量杆2的主体安装在外部的定位螺栓8内。

测量杆2外表面加工有螺纹，定位螺栓8的中心沿轴向加工有通孔，通孔内壁加工有内螺纹，测量杆2通过螺纹安装在定位螺栓8内，由于是螺纹连接因此测量杆2能够调节上下位移。

通过旋拧测量杆2，使得测量杆2的下端伸出定位螺栓8下端，伸出的部分位于被测螺栓1中心的通孔内。并且可以通过其他定位结构，将测量杆2的下端进一步固定。图中采用的是螺栓从测量杆2底部将其固定在被测螺栓1内。

定位螺栓8的通孔内、上端位置，安装百分表7，百分表7下端的杆状结构位于定位螺栓8通孔上端，在定位螺栓8一侧安装顶丝6，通过调节顶丝6使得其底部横向顶紧百分表7下端杆状结构，使得百分表7在定位螺栓8通孔内的位置固定。

测量时，调整百分表7位置下压，同时调节测量杆2带动被测螺栓1伸长，使得百分表的下压量大于被测螺栓1的伸长量，然后通过顶丝6固定好百分表。

在上述定位螺栓8的外部通过螺纹固定安装隔套3，该隔套3位于被测螺栓1的上方，同时该隔套3上方安装垫圈4，垫圈4上方为六角螺母5，通过六角螺母5和垫圈4使得下方的隔套3固定，同时压紧隔套3下方的被测螺母1。

上述的百分表7实际上起到位移传感器的作用，将测量杆2带动被测螺母1的位移量测量出来，实时通过表盘现实出来。

上述定位螺栓8实际上一个定位和导向结构，其对测量杆2的上下移动起到定位和导向的作用，同时当测量过程中百分表7到达合适2位置后，通过顶丝6将其固定。

本结构中，类似顶丝6的其他定位锁紧机构也可以被使用和替换。

并且在定位螺栓8外部安装的隔套3对下方的被测螺栓1起到定位作用，同时也可以保护定位螺栓8。

为了进一步将隔套3定位固定，通过六角螺母5进一步锁紧固定。六角螺母5和隔套3之间安装垫圈4，进一步起到拧紧和定位的作用。

本实施例中，定位螺栓8中的通孔加工有阶梯状，下端孔径稍大，上端的孔径稍小。

被测量螺栓1的通过同上，下端孔径稍大，上端的孔径稍小，并且被测螺栓1上端的孔径与定位螺栓8下端的孔径大小一致。

因此，测量杆2的下端伸出定位螺栓8，深入到被测螺栓1下端孔径稍大的位置，可以在此处通过螺栓将测量杆2的下端固定。

当用拉伸器或力矩扳手对被测螺栓1施加预紧力后，被测螺栓1伸长一定量，由于测量杆2被固定在被测螺栓1的底部，其并不会随着被测螺栓1的伸长，与此同时百分表7将随着被测螺栓1伸长而发生位置变化，被测螺栓1的伸长量将反映在百分表7的读数上。

Claims (9)

1.一种大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：包括固定设于被测量螺栓(1)上方的测量杆(2)、设于被测螺栓上方的定位螺栓(8)、设于测量杆(2)上方的百分表(7)，所述的定位螺栓(8)内部设有通孔，所述的测量杆(2)位于定位螺栓(8)的通孔内，且下端伸出定位螺栓(8)。

2.如权利要求1所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的测量杆(2)的下端与被测量螺栓(1)通过螺纹连接。

3.如权利要求2所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的测量杆(2)下端与被测量螺栓(1)通过螺栓固定。

4.如权利要求1所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的测量杆(2)外表面加工有螺纹，定位螺栓(8)的中心通孔加工内螺纹，测量杆(2)通过螺纹安装在定位螺栓(8)内。

5.如权利要求4所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：定位螺栓(8)的通孔上端，安装百分表(7)，所述的百分表(7)下端的杆状结构位于定位螺栓(8)通孔上端。

6.如权利要求5所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的定位螺栓(8)一侧安装顶丝(6)，通过调节顶丝(6)使得其底部横向顶紧百分表(7)下端杆状结构。

7.如权利要求1～6任意一项所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的定位螺栓(8)的外部固定设有隔套(3)。

8.如权利要求7所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的隔套(3)上方、定位螺栓(8)的外部设有六角螺母(5)。

9.如权利要求8所述的大直径螺栓的高精度预紧力测量及监视装置，其特征在于：所述的六角螺母(5)和隔套(3)之间设有垫圈(4)。