[發明專利]一種可實時監控是否松動的螺栓及其方法

在審

• 申請號: 202110274837.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112945423A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 鄭義;王躍文
• 申請（專利權）人: 天津動網信息科技有限公司
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 劉書元

本發明涉及一種可實時監控是否松動的螺栓及其方法。一種可實時監控是否松動的螺栓，包括：螺桿，位于螺桿上的螺紋，螺栓頭；還包括：位于螺栓頭端面上的盲孔，所述盲孔的軸線與螺栓的中心線平行或重合，位于盲孔底部的感應圓盤，粘貼在感應圓盤盤面上的應力傳感器；所述感應圓盤與盲孔孔壁為過盈配合。本發明相對于現有技術的優點在于：本發明巧妙的設計，將螺栓軸線方向的壓力大小轉化為盲孔徑向的位移變化，通過應力傳感器將這種變化采集下來，實現了對螺栓是否松動的監控。

技術領域：

本發明涉及特種螺栓，具體涉及一種可實時監控是否松動的螺栓及其方法。

背景技術：

作為緊固件的螺栓已廣泛應用于鐵路橋梁、水電水利、風電核電、交通運輸、航空航天等領域,科學地控制螺栓軸向預緊力的大小以及及早發現螺栓內部缺陷對設備的安全運行,提高設備壽命等都有重要的意義。由于栓體結構的特殊性以及軸向加載后螺紋部分的形變，給螺栓軸向應力測量帶來了非常大的不確定性以及測量難度，近幾十年來國內外都在積極地探索解決這一問題的辦法。

目前，工業現場常用扭力扳手來簡易確定螺栓軸向應力值大小，用扭矩推算螺栓軸向力的關鍵是使螺紋之間及螺母與構件間的摩擦系數恒定。這在實際工作中是不可能的,因為控制力矩是達不到控制螺栓軸向力的。

除此以外，采用脈沖回波反射法、渡越時間法、相位法等技術的超聲縱波螺栓軸向應力的無損檢測技術也能夠有效的獲取螺栓軸向應力值大小，但針對已安裝螺栓或埋深地腳螺栓等原長度未知的栓體軸向應力測量則無能為力。

發明內容：

本發明旨在設計一種可實時監控是否松動的螺栓及其方法。具體技術方案如下：

一種可實時監控是否松動的螺栓，包括：螺桿，位于螺桿上的螺紋，螺栓頭；還包括：位于螺栓頭端面上的盲孔，所述盲孔的軸線與螺栓的中心線平行或重合，位于盲孔底部的感應圓盤，粘貼在感應圓盤盤面上的應力傳感器；所述感應圓盤與盲孔孔壁為過盈配合。在上述螺栓上實現的螺栓松動監測方法，包括如下過程：

步驟S001：感應圓盤與盲孔實現過盈配合，此時應力傳感器所測得的應力狀態為自由狀態下的數據Y₀；

步驟S002：螺栓進入工作環境，隨著螺母的旋緊，開始在其軸向形成拉力，進而轉化為徑向的收縮，感應圓盤上的應力傳感器可以感應到徑向壓力的增加，當旋緊到位后，記錄傳感器的徑向壓力數據Y_M；

步驟S003：實時記錄傳感器的徑向壓力數據Y_t；

步驟S004：當Y_t維持在Y_M附近，表示螺栓未松動；Y_t小于Y_M且大于Y₀，表示螺栓有松動，Y_t等于Y₀，表示螺栓完全松動或斷裂。

優選方案一，還包括：溫度補償片，消除應力傳感器受溫度變化的影響。

優選方案二，還包括：電源、應力傳感器數據轉換電路、數據傳輸電路、功率放大電路；所述應力傳感器的輸出的模擬信號經過應力傳感器數據轉換電路轉換為數字信號；所述功率放大電路實現對藍牙信號功率的放大。進一步，還包括：位于螺栓頭端面上的密封空腔，密封空腔內放置應力傳感器數據轉換電路、數據傳輸電路、功率放大電路以及電池。更進一步，還包括：溫度補償片，消除應力傳感器受溫度變化的影響。

本發明相對于現有技術的優點在于：本發明巧妙的設計，將螺栓軸線方向的壓力大小轉化為盲孔徑向的位移變化，通過應力傳感器將這種變化采集下來，實現了對螺栓是否松動的監控。

附圖說明：

圖1是本發明實施例中螺栓結構示意圖；圖中，1代表螺栓頭，2代表螺桿，3代表盲孔，4代表感應圓盤，5代表PCB電路板，6代表電池，7代表溫度補償片。