[发明专利]一种可动态监测螺纹联结预紧力的传感器式弹性垫圈

说明书

本发明公开了一种用于动态监测螺纹联结预紧力的传感器式弹性垫圈，该垫圈可以发生变形，包括垫圈主体、两个应变片、一个集成电路板和嵌入在弹性体上的小支撑件，垫圈外形类似马鞍状，但其和普通常用鞍形弹性垫圈的区别在于：鞍形两边加工出了四个端平面，而且鞍形凹处上、下面多加工出了四个弧面，所述四个弧面的两个下凹面粘贴有相同的两个应变片和嵌入有八个对称的小支撑件，垫圈两侧开设有放置微型集成电路板的凹槽，与一端凹槽相连的有开设的引线槽。本发明实用性强、灵敏度高，并且引线槽和放置微型集成电路板的凹槽的设置使结构与功能具有一体化的特点，在达到实时监测螺栓预紧力和防松目的的前提下，又可以达到降本增效、广泛使用的目的，具有广阔的应用前景，再加上该垫圈和普通鞍形垫圈材质一样，因此可作为智能垫圈长期使用。

技术领域：

本发明涉及一种可动态监测螺纹联结预紧力的传感器式弹性垫圈，属于机械工程螺栓连接技术和传感器技术结合的领域。

背景技术：

螺栓连接应用于各行各业，具有强化连接、密封等作用。在大多情况下，螺栓连接长时间受到碰撞和冲击时，螺栓就会发生松动或失效，最后出现连接件分离、泄露等重大事故。因此，现今大多数螺栓采用增加垫圈的方式进行连接，当垫圈被压后，产生反弹力，增加螺纹间的摩擦力，以此摩擦力来有效防止螺栓的松动。从这一点出发，技术研究人员想到在垫圈里增加监测螺栓松动的传感器来对设备的安全进行预知。随着现代自动化技术的发展，国家对“无人安全监测”技术加大关注，因此采用应变片式垫圈传感器的需求越来越旺盛。

螺栓使用时必须拧紧，在拧紧时螺栓受到拉伸载荷的作用，从而受到轴向的拉力，这种力称为预紧力。当螺栓松动或失效时，其间预紧力会发生变化，以此为出发点，在现有的技术中大多采用监测螺栓预紧力和扭矩的方法。扭矩测量法：当螺栓拧紧时存在一个扭矩力，螺栓松动时，扭矩发生变化，可采用扭矩仪对螺栓连接进行定时检测，但由于扭矩仪感应在动力头上，检测时不稳定，会产生测量误差，且操作人员不能实时监测；应变式传感器法：如上文所述，在垫圈里增加应变片来感应螺栓预紧力的变化，但在现有技术中，垫片里的架构过于复杂，采用应变片过多，外接电路复杂，导致制造成本高，并不能解决根本性问题。

发明内容：

针对上述问题存在的不足，本发明提供一种可动态监测螺纹联结预紧力的传感器式弹性垫圈，在类似鞍形垫圈的结构上设置四个端平面，在垫圈下凹处弧面上嵌入小支撑件和粘贴应变片，两个下凹面粘贴两个相同的应变片，所述应变片的引出线经过引线槽连接到凹槽处的微型集成电路板上。在垫圈主体受到的预紧力改变时，应变片感受到垫圈主体发生形变，经引线传输到微型集成电路板上，通过微型集成电路板把感受到的形变信号经过无线通讯的方式传输出去，能有效提高对螺栓预紧力监测的效率。通过在连接电路无线传输原理、粘贴应变片位置及数量和垫圈外形构造等角度上进行改进，不但能实时监测螺栓的预紧力，也能降低成本问题。

为了达到上述要求，一种可动态监测螺纹联结预紧力的传感器式弹性垫圈，其特征在于，包括类似马鞍状的鞍形垫圈主体、两个应变片、一个集成电路板和八个小支撑件，所述垫圈结构设置有四个端平面、四个弧面、两个引线槽和两个凹槽，在所述四个弧面的下凹面上粘贴有应变片和嵌入有支撑件，所述的支撑件相同，数量为8个，所述的应变片也相同，数量为2个，通过把应变片的引出线经过引线槽引出，接到凹槽处的微型集成电路板上，可接电桥电路、放大器、A/D转换电路等，再经过微处理器、接插件，经过无线通讯模块传输到云端，可再接到数据库，进行数据的传输和工作人员的实时监测。

优选地，所述垫圈主体外形类似马鞍状的鞍形。

优选地，所述鞍形垫圈结构设置有端平面，平面数量为4个。

优选地，所述鞍形垫圈结构设置有弧面，弧面数量为4个，两个下凹面和两个上凸面。

优选地，所述的两个下凹面粘贴有相同的应变片，应变片数量为2个。

优选的，所述的两个下凹面嵌入有相同的支撑件，支撑件数量为8个。