CN214698692U - 一种可调式螺栓预紧装置 - Google Patents

Abstract

一种可调式螺栓预紧装置，包括螺栓、预紧装置；所述螺栓包括螺栓本体、针型全桥应变片、惠斯通电桥，所述针型全桥应变片设置在所述螺栓内顶部，所述针型全桥应变片与惠斯通电桥电性相连；所述预紧装置包括预紧座、凸轮齿环、滑块；所述预紧座内部中心开设有通孔，所述预紧座的上端沿高度方向周向凸起若干个限位块，所述限位块的外侧下端设置有沿预紧座外周环向延伸的高度相同的放置凸轮齿环的安装槽。本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，结构设计合理，操作方便，可以实时检测正在拧紧的螺栓是否达到了设计预紧力的要求，适用多种规格的螺栓，还减小了预紧装置与螺栓之间的间隙，提高了预紧装置的使用寿命，应用前景广泛。

Description

一种可调式螺栓预紧装置

技术领域

本实用新型涉及螺栓预紧装置技术领域，具体涉及一种可调式螺栓预紧装置。

背景技术

在机械制造领域中，通过螺栓进行预紧是一种应用广泛的螺纹连接方式。螺栓预紧中，一般采用力矩扳手作为六角头螺栓安装和拆卸的常用工具，具有力矩大、精度高、扭转效率高等优点。当力矩扳手通过螺栓套筒对螺栓进行预紧时，螺栓套筒一端为与力矩扳手连接的方孔，另一端为与螺栓六角头相匹配的六边形孔。

现有技术中，由于螺栓套筒为锻造件，每一个套筒只能适用于一种规格的六角头螺栓，而螺栓的规格根据产品设计要求种类繁多，生产制造中就需要配备大量不同规格的螺栓套筒，这样就会带来以下问题：1.采购数量大，增加制造成本；2.反复更换螺栓套筒消耗时间，影响工作效率；3.遇到难以匹配的规格需要重新采购新型号套筒，延误生产进度；4.种类和数量过多不便于管理。因此，需要研发出一种可调式螺栓预紧装置，以来解决上述技术问题。

中国专利申请号为 CN201920329062.5公开了一种新型螺栓预紧力检测装置，目的是为了对螺栓预紧的服役应力大小进行检测，没有对栓预紧装置的可调性、使用灵活性进行提高。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种可调式螺栓预紧装置，结构设计合理，操作方便，可以实时检测正在拧紧的螺栓是否达到了设计预紧力的要求，适用多种规格的螺栓，还减小了预紧装置与螺栓之间的间隙，提高了预紧装置的使用寿命，应用前景广泛。

技术方案：一种可调式螺栓预紧装置，包括螺栓、预紧装置；所述螺栓包括螺栓本体、针型全桥应变片、惠斯通电桥，所述针型全桥应变片设置在所述螺栓内顶部，所述针型全桥应变片与惠斯通电桥电性相连；所述预紧装置包括预紧座、凸轮齿环、滑块；所述预紧座内部中心开设有通孔，所述预紧座的上端沿高度方向周向凸起若干个限位块，所述限位块的外侧下端设置有沿预紧座外周环向延伸的高度相同的放置凸轮齿环的安装槽，相邻限位块之间形成安装和移动滑块的滑槽；所述凸轮齿环通过安装槽套设在预紧座上部外周，所述凸轮齿环沿预紧座轴向转动用于调节适用螺栓孔径；所述滑块通过滑槽安装在限位块上并且紧贴凸轮齿环内壁；所述螺栓通过预紧座中心处通孔伸入滑块组成的夹持空间内，通过旋转凸轮齿环使滑块夹紧所述螺栓。

本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，结构设计合理，操作方便，通过将针型全桥应变片设置在螺栓本体中，当螺栓本体受力时针型全桥应变片产生形变，并通过惠斯通电桥产生电压输出以将受力转换为电信号，电信号输出至控制器的处理器模块进行处理，由控制器将检测到的螺栓紧固力实时输送至上位机或者显示屏上进行显示、储存，实现了螺栓本体预紧时同时测量螺栓紧固力，可以随时判断正在拧紧的螺栓是否达到了设计预紧力的要求；通过凸轮齿环、滑块的配合对螺栓卡紧，适用多种规格的螺栓，还减小了预紧装置与螺栓之间的间隙，提高了预紧装置的使用寿命。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述针型全桥应变片与惠斯通电桥通过引出线相连。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述螺栓还包括橡胶座、温度补偿器，所述橡胶座设置在螺栓本体内顶部，所述引出线的下端贯穿所述橡胶座,并且与位于橡胶座下方的针型全桥应变片连接，所述引出线的另一端与惠斯通电桥连接；所述橡胶座内设置有温度补偿器，所述温度补偿器通过在惠斯通电桥的反向桥臂上接入随温度变化的康铜丝，用来补偿温度对零点的影响。

橡胶座设置在螺栓本体内顶部，用来保护敏感元件，即针型全桥应变片以及引出线，可以避免针型全桥应变片、引出线受到拉力损伤。通过在螺栓本体内设置温度补偿器，可以减少温度变化对针型全桥应变片的影响，提高测量精度。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述温度补偿器在电路输入端串联随温度升高而升高的镍电阻，用来弥补温度对灵敏度的影响，并且在所述镍电阻上并联电阻进行线性化处理。

通过在螺栓本体内设置温度补偿器，在电路输入端串联随温度升高而升高的镍电阻，以弥补温度对灵敏度的影响，由于镍电阻温度系数呈非线性，并在镍电阻上并联电阻进行线性化处理，进一步提高了精度。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述限位块、滑块的数量均为6个。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述限位块为扇形体，所述预紧座侧壁上端与限位块相交处环向向下凹陷形成用于凸轮齿环定位旋转的凸台。

进一步的，上述的可调式螺栓预紧装置，所述凸轮齿环内侧呈凹凸均布的多边形结构，所述凸轮齿环外侧为齿轮，在所述凸轮齿环的内侧底部周向设置有与预紧座的凸台配合的转动槽。

所述凸轮齿环套设在滑块和限位块的外周，旋转凸轮齿环，其凹凸结构的内侧壁会对滑块产生挤压的作用。滑块随着凸轮齿环的强力挤压在滑槽内移动，对通孔内的螺栓产生挤压直至压紧。通过6个滑块的移动，6个滑块构成的夹持空间不断变化，从而能够适用于不同规格的螺栓，实现滑块对螺栓装夹后的径向固定。其中，凸轮齿环内侧波峰与波谷的径向高度差为滑块的滑动行程。当波峰即凸轮齿环内壁凸部与滑块接触时，滑块位于所述预紧装置适用的最小螺栓规格位置；当波谷即凸轮齿环内壁凹部与滑块接触时，滑块位于所述预紧装置适用的最大螺栓规格位置。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，通过将针型全桥应变片设置在螺栓本体中，当螺栓本体受力时针型全桥应变片产生形变，并通过惠斯通电桥产生电压输出以将受力转换为电信号，电信号输出至控制器的处理器模块进行处理，由控制器将检测到的螺栓紧固力实时输送至上位机或者显示屏上进行显示、储存，实现了螺栓本体预紧时同时测量螺栓紧固力，可以随时判断正在拧紧的螺栓是否达到了设计预紧力的要求；

（2）本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，通过凸轮齿环、滑块的配合对螺栓卡紧，适用多种规格的螺栓，还减小了预紧装置与螺栓之间的间隙，提高了预紧装置的使用寿命；

（3）本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，以减少温度变化对针型全桥应变片的影响，提高测量精度。

附图说明

图1为本实用新型所述可调式螺栓预紧装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述可调式螺栓预紧装置的螺栓结构示意图；

图3为本实用新型所述可调式螺栓预紧装置的预紧座结构示意图；

图4为本实用新型所述可调式螺栓预紧装置的凸轮齿环结构示意图；

图5为本实用新型所述可调式螺栓预紧装置的滑块结构示意图；

图中：螺栓1、螺栓本体11、针型全桥应变片12、惠斯通电桥13、引出线14、橡胶座15、温度补偿器16、预紧装置2、预紧座21、限位块211、安装槽212、滑槽213、凸台214、转动槽215、凸轮齿环22、滑块23、通孔24。

具体实施方式

下面结合附图1~5和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1、2、3、4、5所示的上述结构的可调式螺栓预紧装置，1. 一种可调式螺栓预紧装置，其特征在于，包括螺栓1、预紧装置2；所述螺栓1包括螺栓本体11、针型全桥应变片12、惠斯通电桥13，所述针型全桥应变片12设置在所述螺栓内顶部，所述针型全桥应变片12与惠斯通电桥13电性相连；所述预紧装置2包括预紧座21、凸轮齿环22、滑块23；所述预紧座21内部中心开设有通孔24，所述预紧座21的上端沿高度方向周向凸起若干个限位块211，所述限位块211的外侧下端设置有沿预紧座21外周环向延伸的高度相同的放置凸轮齿环22的安装槽212，相邻限位块211之间形成安装和移动滑块23的滑槽213；所述凸轮齿环22通过安装槽212套设在预紧座21上部外周，所述凸轮齿环22沿预紧座21轴向转动用于调节适用螺栓1孔径；所述滑块23通过滑槽213安装在限位块211上并且紧贴凸轮齿环22内壁；所述螺栓1通过预紧座21中心处通孔24伸入滑块23组成的夹持空间内，通过旋转凸轮齿环22使滑块23夹紧所述螺栓1。

此外，如图2所示，所述针型全桥应变片12与惠斯通电桥13通过引出线14相连。

进一步的，所述螺栓1还包括橡胶座15、温度补偿器16，所述橡胶座15设置在螺栓本体11内顶部，所述引出线14的下端贯穿所述橡胶座15,并且与位于橡胶座15下方的针型全桥应变片12连接，所述引出线14的另一端与惠斯通电桥13连接；所述橡胶座15内设置有温度补偿器16，所述温度补偿器16通过在惠斯通电桥13的反向桥臂上接入随温度变化的康铜丝，用来补偿温度对零点的影响。

进一步的，所述温度补偿器16在电路输入端串联随温度升高而升高的镍电阻，用来弥补温度对灵敏度的影响，并且在所述镍电阻上并联电阻进行线性化处理。

此外，如图3、4、5所示，所述限位块211、滑块23的数量均为6个。

进一步的，所述限位块211为扇形体，所述预紧座21侧壁上端与限位块211相交处环向向下凹陷形成用于凸轮齿环22定位旋转的凸台214。

此外，所述凸轮齿环22内侧呈凹凸均布的多边形结构，所述凸轮齿环22外侧为齿轮，在所述凸轮齿环22的内侧底部周向设置有与预紧座21的凸台214配合的转动槽215。

实施例

基于以上的结构基础，如图1~5所示。

本实用新型所述的可调式螺栓预紧装置，结构设计合理，操作方便，通过将针型全桥应变片12设置在螺栓本体11中，当螺栓本体11受力时针型全桥应变片12产生形变，并通过惠斯通电桥13产生电压输出以将受力转换为电信号，电信号输出至控制器（图未示的处理器模块进行处理，由控制器（图未示将检测到的螺栓紧固力实时输送至上位机（图未示或者显示屏（图未示上进行显示、储存，实现了螺栓本体11预紧时同时测量螺栓紧固力，可以随时判断正在拧紧的螺栓1是否达到了设计预紧力的要求；通过凸轮齿环22、滑块23的配合对螺栓1卡紧，适用多种规格的螺栓1，还减小了预紧装置2与螺栓1之间的间隙，提高了预紧装置2的使用寿命。

进一步的，橡胶座15设置在螺栓本体11内顶部，用来保护敏感元件，即针型全桥应变片12以及引出线15，可以避免针型全桥应变片12、引出线13受到拉力损伤。通过在螺栓本体11内设置温度补偿器16，可以减少温度变化对针型全桥应变片12的影响，所述温度补偿器16通过在惠斯通电桥13的反向桥臂上接入随温度变化的康铜丝（图未示，用来补偿温度对零点的影响提高测量精度。

进一步的，通过在螺栓本体11内设置温度补偿器12，在电路输入端串联随温度升高而升高的镍电阻（图未示，以弥补温度对灵敏度的影响，由于镍电阻温度系数呈非线性，并在镍电阻上并联电阻进行线性化处理，进一步提高了精度。

进一步的，所述凸轮齿环22套设在滑块23和限位块211的外周，旋转凸轮齿环22，其凹凸结构的内侧壁会对滑块23产生挤压的作用。滑块23随着凸轮齿环22的强力挤压在滑槽213内移动，对通孔24内的螺栓1产生挤压直至压紧。通过6个滑块23的移动，6个滑块23构成的夹持空间不断变化，从而能够适用于不同规格的螺栓1，实现滑块对螺栓1装夹后的径向固定。其中，凸轮齿环22内侧波峰与波谷的径向高度差为滑块23的滑动行程。当波峰即凸轮齿环内壁22凸部与滑块23接触时，滑块23位于所述预紧装置2适用的最小螺栓规格位置；当波谷即凸轮齿环22内壁凹部与滑块23接触时，滑块位于所述预紧装置2适用的最大螺栓规格位置。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (7)

1.一种可调式螺栓预紧装置，其特征在于，包括螺栓（1）、预紧装置（2）；所述螺栓（1）包括螺栓本体（11）、针型全桥应变片（12）、惠斯通电桥（13），所述针型全桥应变片（12）设置在所述螺栓内顶部，所述针型全桥应变片（12）与惠斯通电桥（13）电性相连；所述预紧装置（2）包括预紧座（21）、凸轮齿环（22）、滑块（23）；所述预紧座（21）内部中心开设有通孔（24），所述预紧座（21）的上端沿高度方向周向凸起若干个限位块（211），所述限位块（211）的外侧下端设置有沿预紧座（21）外周环向延伸的高度相同的放置凸轮齿环（22）的安装槽（212），相邻限位块（211）之间形成安装和移动滑块（23）的滑槽（213）；所述凸轮齿环（22）通过安装槽（212）套设在预紧座（21）上部外周，所述凸轮齿环（22）沿预紧座（21）轴向转动用于调节适用螺栓（1）孔径；所述滑块（23）通过滑槽（213）安装在限位块（211）上并且紧贴凸轮齿环（22）内壁；所述螺栓（1）通过预紧座（21）中心处通孔（24）伸入滑块（23）组成的夹持空间内，通过旋转凸轮齿环（22）使滑块（23）夹紧所述螺栓（1）。

2.根据权利要求1所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述针型全桥应变片（12）与惠斯通电桥（13）通过引出线（14）相连。

3.根据权利要求2所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述螺栓（1）还包括橡胶座（15）、温度补偿器（16），所述橡胶座（15）设置在螺栓本体（11）内顶部，所述引出线（14）的下端贯穿所述橡胶座（15）,并且与位于橡胶座（15）下方的针型全桥应变片（12）连接，所述引出线（14）的另一端与惠斯通电桥（13）连接；所述橡胶座（15）内设置有温度补偿器（16），所述温度补偿器（16）通过在惠斯通电桥（13）的反向桥臂上接入随温度变化的康铜丝，用来补偿温度对零点的影响。

4.根据权利要求3所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述温度补偿器（16）在电路输入端串联随温度升高而升高的镍电阻，用来弥补温度对灵敏度的影响，并且在所述镍电阻上并联电阻进行线性化处理。

5.根据权利要求1所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述限位块（211）、滑块（23）的数量均为6个。

6.根据权利要求5所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述限位块（211）为扇形体，所述预紧座（21）侧壁上端与限位块（211）相交处环向向下凹陷形成用于凸轮齿环（22）定位旋转的凸台（214）。

7.根据权利要求6所述的可调式螺栓预紧装置，其特征在于，所述凸轮齿环（22）内侧呈凹凸均布的多边形结构，所述凸轮齿环（22）外侧为齿轮，在所述凸轮齿环（22）的内侧底部周向设置有与预紧座（21）的凸台（214）配合的转动槽（215）。

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