[实用新型]一种高温多模式永久禁固型智能螺栓及螺栓阵列

说明书

本实用新型涉及一种连接件，尤其是基于压电薄膜的在线监测、离线诊断、离线快速装载的智能螺栓及螺栓阵列。一种高温多模式永久禁固型智能螺栓，包括螺栓和预紧力监控装置，所述螺栓上设有压电传感器；所述的压电传感器从上到下依次为金属电极层、保护层和压电层；所述的压电层为掺杂有居里温度高的微粒的锆钛酸铅基复合薄膜。本实用新型通过实时监测装载螺栓的预紧力，离线快速装载，离线诊断获取编辑存储预紧力值，达到精确控制螺栓预紧力，快速装载目的。由于压电复合薄膜中加入居里温度高的微粒，使螺栓能够在高温环境下工作。压电复合薄膜通过溶胶凝胶法喷涂或旋涂制备，实现一定范围内的薄膜厚度控制，避免了耦合剂的使用。

技术领域

本实用新型涉及一种连接件，尤其是基于压电薄膜的在线监测、离线诊断、离线快速装载的智能螺栓及螺栓阵列。

背景技术

螺栓连接件，广泛用于核工业设备，深海航空航天设备及石油化工设备管道。质检过关的螺栓，发生意外事故主要在安装和检测维修方面。

在螺栓安装过程中必须拧紧，在承受工作载荷之前这个预加的作用力称为预紧力。若螺栓预载荷超过范围上限，螺栓会发生非弹性形变，甚至被拉断；若螺栓预载荷与范围下限，两联接件间产生缝隙，在运行过程中机件的应力最大可比正常时增加95%，造成螺栓断裂。因此，实时精确监测螺栓预紧力对于确保结构的可靠性和安全性具有重要意义，而紧急复杂情况下，离线状态通过扫描二维码或条形码获取和编辑螺栓位置信息ID和长时间内预紧力值变化曲线也是必要的。

很多机械系统，需要在高温下使用，因此可在高温条件下工作是十分必要的。大多数机械螺栓连接件在不同受力状态受力载荷具有很大不同，更小预紧力可以保证材料的耐用度，提高机械使用的安全性。本实用新型提出与现分析常用运动模式下的连接件受力情况作为运动模式的预紧力分析，更加精准有效的分析不同受力模式下的预紧力和实际载荷的大小，选取更小预紧力，增加材料得到使用时间，减少事故的发生。

中国实用新型专利202020598691.0提供的一种具有应力传感功能的紧固件及薄膜换能传感系统，其中该紧固件包括紧固件基体，超声波薄膜传感器，第一电极引线和第二电极引线；当第一电极引线和第二电极引线被输入脉冲电信号后，超声波薄膜传感器利用压电层的逆压电效应将脉冲电信号转换成超声波声信号，超声波声信号沿杆部传输到超声波反射面，再由超声波反射面反射后沿杆部传输回到超声波薄膜传感器的压电层，由压电层的压电效应转换为带有应力信息的电信号输出；该紧固件的传感模块体积小，加工过程对紧固件本身没有改变，通过安装过程的布线连接可以实现离线检测和在线监测两种不同的应用模式，节约成本操作方便。但该实用新型的紧固件同样不能在高温下使用，不涉及螺栓阵列，不涉及网页存储及可编辑网页信息，不涉及多模式监测如运动及静力模式下的监测。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于压电薄膜可在高温下使用，可控薄膜厚度，在线高效监测运动模式、静力模式下的预紧力，离线诊断，离线快速装载的一种多模式永久禁固新型智能螺栓阵列，目的在于可在高温下远距离在线高效监测运动模式静力模式的预紧力，离线诊断获取存储预紧力值，获取螺栓位置等信息，离线快速装载。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多模式高温智能螺栓，包括螺栓和预紧力监控装置，所述螺栓上设有压电传感器；所述的压电传感器从上到下依次为金属电极层、保护层和压电层；所述的压电层为掺杂有居里温度高的微粒的锆钛酸铅（PZT）基复合薄膜。

进一步优选地，所述的居里温度高的微粒为钛酸铋（BIT）粉末或铌酸锂（LN）粉末。

进一步优选地，所述的PZT基复合薄膜的厚度为10-200微米。

进一步优选地，所述的PZT基复合薄膜通过溶胶凝胶法喷涂或旋涂在所述螺栓的表面。