[发明专利]一种开式螺栓预紧力在线快速检测装置

说明书

本发明公开了一种开式螺栓预紧力在线快速检测装置，属于传感器标定技术领域。装置包括螺栓、复合垫圈、开口传感器、卡环、上连接件、下连接件、螺母和预紧力测量系统；螺栓穿过上连接件和下连接件上的过孔后通过螺母和复合垫圈锁紧在下连接件的下表面，螺栓的螺帽与上连接件的上表面之间安装开口传感器和复合垫圈，开口传感器的上表面和下表面分别与复合垫圈的下表面和上连接件的上表面接触，复合垫圈的上表面与螺帽的底面接触，卡环对开口传感器进行径向限位；对螺栓施加扭矩加载紧固产生的轴向力通过开口传感器检测校正后传送给预紧力测量系统。本发明能够低成本、快捷方便的实现每个螺栓预紧力现场使用时的检测应用。

技术领域

本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及一种开式螺栓预紧力在线快速检测装置。

背景技术

螺栓连接是一种简单、低成本、使用最为广泛的一种连接方式，广泛应用于航空航天、交通运输、机械制造、医疗卫生、石油化工、等各行各业，起着强化连接、密封等重要作用。大多数螺栓在使用时必须拧紧，在拧紧时螺栓受拉伸载荷作用，而被连接件则受到压缩，这种在螺栓工作前受到的轴向拉力称为预紧力，螺栓预紧可以使螺栓连接更加牢固、可靠、紧密，是保证螺栓连接可靠性、防止连接失效等生产事故发生的重要手段。

在螺栓作为连接构件的使用过程中，由于结构受到各种外载荷的作用或者由于温度变化等不可控的因素，有可能导致螺栓连接构件松动，并且这种松动是很难被检测到的，最终这种隐患会造成连接件的损坏、重要设备的损坏、造成更为严重地不可预估的经济损失或人员伤亡等事故。然而，螺栓连接时由于预紧力而所产生的轴向应力，对它的使用性能、状态、寿命都有很大程度的影响。

在螺栓使用过程中，预紧力太大或者预紧力过小都会对螺栓连接件造成严重的后果。直接控制预紧力的大小非常困难，一般通过间接的方法，如通过拧紧扭矩来控制预紧力、通过拧紧角度控制预紧力等等。螺栓的预紧力决定螺栓连接的质量，螺栓连接质量可以直接影响到被连接结构的安全性和可靠性，因此对螺栓预紧力的研究就具有了十分重要的实际意义。

现有的螺栓预紧力检测通常采用环式压力传感器或超声传感器，检测传感器的标定是决定预紧力检测精度的重要环节。通常采用拉压试验机等设备，对螺栓或其预紧力检测传感器进行力加载，通过拉压试验机上的标准力传感器获取标准加载力值，通过测量仪表获取预紧力检测传感器的输出信号，建立标准加载力值与输出信号之间的映射关系，完成预紧力检测传感器的标定。上述标定过程需要使用到拉压试验机这类大型设备，操作过程复杂，标定成本较高，仅适用于在实验室内完成标定过程，无法满足检测现场快速标定需要。

由于目前还没有任何方便可行的方法可以在装配过程中直接测出压紧力，只能通过间接的方法来获得。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开式螺栓预紧力在线快速检测装置，能够低成本、快捷方便的实现每个螺栓预紧力现场使用时的检测应用。

一种开式螺栓预紧力在线快速检测装置，装置包括螺栓、复合垫圈、开口传感器、卡环、上连接件、下连接件、螺母和预紧力测量系统；

所述螺栓穿过上连接件和下连接件上的过孔后通过螺母和复合垫圈锁紧在下连接件的下表面，螺栓的螺帽与上连接件的上表面之间安装开口传感器和复合垫圈，开口传感器的上表面和下表面分别与复合垫圈的下表面和上连接件的上表面接触，复合垫圈的上表面与螺帽的底面接触，所述卡环从螺栓的头部装入对开口传感器进行径向限位；所述预紧力检测系统与开口传感器电连接，对螺栓施加扭矩加载紧固产生的轴向力通过开口传感器检测校正后传送给预紧力测量系统。

进一步地，所述开口传感器为半环结构，两个开口传感器对接后形成一个完整的圆环。

进一步地，所述螺栓和复合垫圈之间保留一定的间隙。

进一步地，所述预紧力测量系统用于确定螺栓的预紧力，同时记录螺栓在紧固过程中的加载速度和轴向力。