[发明专利]一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓及其系统

权利要求书

1.一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓,包括螺栓杆(1)、螺栓体座(2)、防松螺母(3)、压电作动器(4)、力传感器(5)及垫片(6)；其特征在于：压电作动器(4)中心有圆柱形槽，槽内含有螺纹结构，其直径与螺栓杆(1)一致，能够旋拧并安装于螺栓杆(1)上；力传感器(5)中心含有一个不含螺纹的圆孔，直径需要保证能通过螺栓杆(1)；螺栓杆(1)与螺栓体座(2)是一体成型的；压电作动器(4)先穿过螺栓杆(1)并紧贴于螺栓体座(2)，垫片(6)安装在螺栓杆(1)上，再安装力传感器(5)，再次安装垫片(6)后，最后将防松螺母(3)安装锁死。

2.根据权利要求1所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：还进一步包括连接机体(7)，连接机体(7)是需要采用螺栓连接的对象，为法兰边、柱壳或其他需要连接的薄壁结构。

3.根据权利要求2所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：螺栓杆(1)通过连接机体(7)中的圆孔，该圆孔是普通圆孔或者是螺纹孔，使螺栓杆通过即可。

4.根据权利要求2或3所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)与螺栓体座(2)位于连接机体(7)的一侧，力传感器(5)与防松螺母(3)位于另一侧。

5.根据权利要求1或4所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)为长度为30mm、直径为22mm的圆柱体；力传感器(5)是一个长度为15mm、直径为30mm的圆柱体。

6.根据权利要求1或4所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：垫片(6)采用金属材质。

7.根据权利要求1或4所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)端部含有一个接收口，接有信号传输线；力传感器(5)端部含有一个连接口，接有信号传输线。

8.根据权利要求7所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)与力传感器(5)分别与外接控制系统连接；其中，压电作动器(4)与功率放大器连接，力传感器(5)与信号放大器连接。

9.一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓的外接控制系统，其特征在于：外接控制系统包括微处理器、信号放大器及功率放大器；信号放大器与力传感器通过电路连接，接收力信号并将信号放大后传输给微处理器；微处理器获得力信号并进行计算分析；微处理器的输出端与功率放大器连接，将计算结果通过传输线给功率放大器，功率放大器依据信号再驱动压电作动器，实现对螺栓预紧力的调整控制；整个系统呈现出闭环控制状态。

10.根据权利要求9所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓的外接控制系统，其特征在于：在微处理器内预先设置合理的预紧力范围防松螺母锁死固定，力传感器实时监测并传输螺栓预紧力F；当连接结构因长时间横向振动而导致防松螺母发生松弛，使预紧力F低于合理范围时，力信号被传递给信号放大器，经放大后传输给微处理器；经微处理器计算分析后将控制信号传输于功率放大器，功率放大器依据信号驱动压电作动器，压电作动器加大推力以提升螺栓预紧力F达到合理范围当连接结构的预紧力过载时，预紧力F大于合理范围经由相同过程使预紧力降低至合理范围整体系统实现对预紧力F的主动调控。