[发明专利]一种具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈及监测方法

权利要求书

1.一种具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，包括依次叠放的均带有中孔的金属上片(2)、绝缘片(3)、监测片(4)、超弹性片(5)和金属下片(6)，其中所述中孔供螺栓穿过，监测片(4)的底面外边沿设置有环形的限位凸台(8)，监测片(4)的底面设置有若干长度不完全相同的金属触头(7)，超弹性片(5)上预留有与金属触头(7)一一对应匹配的若干贯通的导向孔位(10)，所述金属触头(7)和金属下片(6)分别通过导线(9)连接至监测模块(11)构成监测电路，各所述金属触头(7)的长度满足如下要求：在螺栓连接正常即保持有规定的拧紧力矩时，至少有一个金属触头(7)穿过导向孔位(10)与金属下片(6)接触，并至少有一个金属触头(7)与金属下片(6)不接触；且在螺栓连接松动即螺栓连接尚未完全失效但其预紧力低于要求阈值时，至少有一个金属触头(7)与金属下片(6)的接触状态发生变化。

2.根据权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，所述金属上片(2)的底面和金属下片(6)的顶面分别开有环形内槽，金属上片(2)和金属下片(6)沿环形内槽槽口相对扣合形成一个整体的环形腔体，绝缘片(3)放置于金属上片(2)的底面，超弹性片(5)放置于金属下片(6)的顶面，监测片(4)的底面与超弹性片(5)相接触，绝缘片(3)和超弹性片(5)均由绝缘材料制成，使监测电路与金属上片(2)、金属下片(6)互不导通。

3.根据权利要求1或2所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，所述绝缘片(3)和超弹性片(5)均为环形片。

4.根据权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，所述限位凸台(8)高度小于金属触头(7)，以保证金属触头(7)受压力作用在金属下片(6)表面的形变控制在一定范围内，防止金属触头(7)因预紧力过大失效。

5.根据权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，所述超弹性片(5)的厚度满足智能垫圈在受压时产生一个持续的弹性回复力，该弹性回复力使螺母与螺栓的螺纹连接副保持摩擦力，产生阻力矩，防止螺栓松动。

6.根据权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，将金属触头(7)按长度排列时，相邻的长度不同的金属触头(7)的长度差是螺距的1/36～1/18。

7.根据权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈，其特征在于，所述监测模块(11)的监测对象为监测电路的通断状态变化，以此表征螺栓的连接状态。

8.基于权利要求1所述具有防松功能的监测螺栓紧固状态的智能垫圈的监测方法，其特征在于，利用监测模块(11)进行实时监测：

当螺栓连接有效时，监测电路导通；

当在螺栓连接松动时，螺栓预紧力在警戒范围内，超弹性片(5)因上下两侧受压减小，致使其弹性形变回复，承托监测片(4)运动，使至少一个金属触头(7)与金属下片(6)分离，监测电路通断状态发生改变，监测模块(11)发出报警信号。

9.根据权利要求8所述监测方法，其特征在于，在使用前根据使用工况进行标定，标定方法为：智能垫圈在规定拧紧力矩下，至少有一个金属触头(7)未和金属下片(6)接触，同时至少有一个金属触头(7)与金属下片(6)接触，监测电路导通。

10.根据权利要求8所述监测方法，其特征在于，对于单个螺栓连接的关重件，采用单点有线或无线监测开展紧固状态监测；对于采用多个螺栓连接的结构件，先采用短距有线组网方式连接，然后采用有线或无线的方式将信号传递于监测模块(11)。