[發明專利]一種螺紋緊固件的預緊力控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202111283969.0
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114060391A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李旭健;殷小健;周杰;孫曉軍;石大鵬;殷銀銀;付建建;繩慧潔;王立俊;楊冬梅;田柱;周玉寶;馬建華;余維林;胡杰
• 申請（專利權）人: 河南航天精工制造有限公司
• 主分類號: F16B39/24
• 分類號: F16B39/24;F16B43/00;F16B5/02;G01L5/24
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡曉東

1.一種螺紋緊固件的預緊力控制裝置，包括上墊圈（1），上墊圈（1）的上端面用于與螺栓頭部的支撐面或螺母（6）的支撐面接觸；上墊圈（1）的下方設有下墊圈（2），下墊圈（2）用于向被連接件傳遞螺紋緊固件的軸向壓緊力；上墊圈（1）和下墊圈（2）之間設有預緊力墊圈（3），預緊力墊圈（3）用于套設在螺紋緊固件上，預緊力墊圈（3）在螺紋緊固件鎖緊時被上墊圈（1）和下墊圈（2）壓縮并發生彈性變形以傳遞螺紋緊固件鎖緊所需的預緊力；其特征在于，螺紋緊固件的預緊力控制裝置還包括壓縮控制圈（4），壓縮控制圈（4）可轉動地套設在預緊力墊圈（3）的外側；壓縮控制圈（4）的軸向尺寸小于預緊力墊圈（3）的軸向尺寸；壓縮控制圈（4）用于在預緊力墊圈（3）被壓縮至與壓縮控制圈（4）等高時被上墊圈（1）和下墊圈（2）夾緊；壓縮控制圈（4）的外緣上設有力矩傳遞結構，力矩傳遞結構用于供力矩檢測裝置連接以檢測壓縮控制圈（4）在上墊圈（1）和下墊圈（2）之間的夾緊程度。

2.根據權利要求1所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，上墊圈（1）的下端面和下墊圈（2）的上端面均為平面。

3.根據權利要求1所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，上墊圈（1）的上端面與下墊圈（2）的下端面均為平面。

4.根據權利要求1~3中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，壓縮控制圈（4）的外徑大于上墊圈（1）和下墊圈（2）的外徑。

5.根據權利要求1~3中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，預緊力墊圈（3）由記憶合金或合金鋼制造而成。

6.根據權利要求1~3中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，上墊圈（1）、下墊圈（2）以及壓縮控制圈（4）均由合金鋼40CrNiMoA或者高溫合金GH2132制造而成。

7.根據權利要求1~3中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制裝置，其特征在于，上墊圈（1）的內孔邊沿上設有倒角結構，倒角結構用于當上墊圈（1）的上端面與螺栓頭部的支撐面接觸時避讓螺栓頭部與螺桿的過渡連接段。

8.一種螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一，在螺紋緊固件上安裝上預緊力控制裝置，使螺栓頭部的支撐面或螺母（6）的支撐面與預緊力控制裝置的上墊圈（1）的上端面接觸；

步驟二，鎖緊螺紋緊固件，使得位于預緊力控制裝置的上墊圈（1）和下墊圈（2）之間的預緊力墊圈（3）被壓縮并發生彈性變形；

步驟三，鎖緊螺紋緊固件的過程中，通過檢測驅動壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩來判斷壓縮控制圈（4）被上墊圈（1）和下墊圈（2）夾緊的程度，當壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩大于設定值時，停止鎖緊螺紋緊固件，依靠預緊力墊圈（3）傳遞螺紋緊固件鎖緊所需的預緊力。

9.根據權利要求8所述的螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，檢測驅動壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩通過下述方式實現：鎖緊螺紋緊固件的過程中，持續對壓縮控制圈（4）施加轉動力矩，直至壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩大于設定值。

10.根據權利要求8所述的螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，檢測驅動壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩通過下述方式實現：在預緊力墊圈（3）被壓縮至與壓縮控制圈（4）等高后，每將螺紋緊固件擰緊設定角度，檢測一次壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩，直至壓縮控制圈（4）轉動所需的力矩大于設定值。

11.根據權利要求8~10中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，預緊力墊圈（3）與螺紋緊固件之間被設置為具有徑向間距。

12.根據權利要求11所述的螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，所述徑向間距被設置為大于等于0.3mm。

13.根據權利要求8~10中任意一項所述的螺紋緊固件的預緊力控制方法，其特征在于，上墊圈（1）內孔的邊沿設置有用于避讓螺栓頭部與螺桿的過渡連接段的倒角結構，倒角結構與所述過渡連接段之間被設置為具有間距，所述間距大于等于0.15mm。