[發(fā)明專利]緊固件預(yù)緊力的光學(xué)測量

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410798317.4
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104791351A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L·佩爾茨;R·E·格瑞普;J·J·布朗
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: F16B35/00
• 分類號: F16B35/00;G01L1/24
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及緊固件、緊固件的安裝方法、相關(guān)機器及緊固件預(yù)緊力的光學(xué)測量方法。

背景技術(shù)

商用飛機可包括數(shù)千個夾住不同組件的螺紋緊固件?？稍陬A(yù)定扭矩下安裝螺紋緊固件。

然而，預(yù)定扭矩未必會產(chǎn)生預(yù)定預(yù)緊力(例如，由于緊固件和螺母之間的摩擦)。為了確保實現(xiàn)預(yù)定預(yù)緊力，使緊固件的尺寸過大并且超扭。

過大尺寸的緊固件不是理想的。對于具有數(shù)千個緊固件的商用飛機，使用過大尺寸的緊固件使飛機重量增加，因此，增加了燃料成本和其它操作成本。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本文的實施方式，一種緊固件包括：頭部；桿，其具有外表面和在所述外表面中軸向延伸的通道。光學(xué)透射的應(yīng)變敏感材料填充所述通道。

根據(jù)本文的另一個實施方式，一種方法包括：安裝緊固件，所述緊固件包括一桿，該桿具有被應(yīng)變敏感光學(xué)材料填充的通道；在測量緊固件預(yù)緊力的同時，端接所述緊固件；當(dāng)測得的預(yù)緊力達(dá)到目標(biāo)值時，停止端接所述緊固件。測量預(yù)緊力的步驟包括將光耦合到所述通道的輸入口中，測量被填充的通道的輸出口處光的頻率，根據(jù)測得的頻率確定所述預(yù)緊力。

這些特征和功能可獨立地在各種實施方式中實現(xiàn)或者可在其它實施方式中組合。可參照下面的描述和附圖，發(fā)現(xiàn)實施方式的其它細(xì)節(jié)。

附圖說明

圖1是包括軸桿和被填充的通道的緊固件的圖示，被填充的通道在軸桿的外表面中。

圖2是被填充的通道的一部分的橫截面的圖示。

圖3是圖1的緊固件的頭部的圖示。

圖4是確定圖1的緊固件中的預(yù)緊力的方法的圖示。

圖5至圖10是包括具有不同幾何形狀的被填充的通道的緊固件的圖示。

圖11是用于確定緊固件上的預(yù)緊力的機器的圖示。

圖12是將緊固件安裝在飛機中的方法的圖示。

圖13是制造包括軸桿、軸桿外表面中的通道和通道中的光學(xué)材料的緊固件的方法的圖示。

具體實施方式

緊固件包括頭部和桿。通道沿著桿的外表面徑向延伸。光學(xué)透射的應(yīng)變敏感材料填充該通道。如本文使用的，“被填充的通道”是指被填充有光學(xué)透射的應(yīng)變敏感材料的通道。被填充的通道可用作波導(dǎo)或諧振器。可通過將光耦合到被填充的通道的輸入來確定桿的應(yīng)變。這將表現(xiàn)為填充通道的諧振變化或被填充的通道中的反射之間的干涉。根據(jù)被填充的通道的輸出處光的頻率變化，確定應(yīng)變?？筛鶕?jù)該應(yīng)變確定緊固件上的預(yù)緊力。

可在正安裝緊固件時確定預(yù)緊力。安裝期間預(yù)緊力的準(zhǔn)確確定允許實現(xiàn)預(yù)定預(yù)緊力。有利地，緊固件不用不得不通過尺寸過大和/或超扭來確保已經(jīng)實現(xiàn)了預(yù)定預(yù)緊力。

如將根據(jù)隨后的描述清楚的，被填充的通道不限于任何特定的幾何形式。被填充的通道的一些幾何形式包括單個筆直部分，而其它構(gòu)造更復(fù)雜并且具有為不同形狀的多個部分。這些幾何形式被特別設(shè)計以測量不同參數(shù)。

參照圖1，圖1示出包括頭120和桿130的緊固件110，桿130具有螺紋部分132和非螺紋部分134。桿130在軸向方向(用箭頭A表示)上從頭部120延伸。

緊固件110還在非螺紋部分134的外表面中具有被填充的通道140。圖1的被填充的通道140具有U形幾何形狀。被填充的通道140的第一部分142在桿130的非螺紋部分134上沿軸向向下方向從頭部120延伸。被填充的通道140的第二部分144從第一部分142周向延伸。被填充的通道140的第三部分146沿軸向方向從第二部分144延伸并且終止于頭部120。圖1中的被填充的通道140的寬度不一定成比例，而是被夸大以便可見到。實際上，被填充的通道140的各部分142-146可具有不超過100微米的寬度和深度。填充這些部分142-146的光學(xué)透射材料可以是均質(zhì)的。

目前，考慮被填充的通道140的第一部分142。在圖2中示出第一部分142的橫截面。光學(xué)透射材料150填充第一部分142。光學(xué)透射材料150可包括光學(xué)芯152和在桿130和光學(xué)芯152之間的覆層154。