[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

本發明具體涉及一種螺紋緊固件的預緊力控制裝置及控制方法。預緊力控制裝置包括上墊圈、下墊圈、壓縮控制圈以及設在上墊圈和下墊圈之間的預緊力墊圈，壓縮控制圈可轉動套設在預緊力墊圈外側，壓縮控制圈的軸向尺寸小于預緊力墊圈的軸向尺寸，壓縮控制圈的外緣上設有力矩傳遞結構；預緊力控制裝置適用于螺栓頭部的支撐面下或螺母的支撐面下，鎖緊螺紋緊固件，預緊力墊圈被壓縮發生彈性變形；鎖緊螺紋緊固件的過程中，通過檢測驅動壓縮控制圈轉動所需的力矩來判斷壓縮控制圈被上墊圈和下墊圈夾緊的程度，當壓縮控制圈轉動所需的力矩大于設定值時，停止鎖緊螺紋緊固件。本發明可精確控制預緊力且可解決預緊力墊圈壓縮量檢測不便的問題。

技術領域

本發明屬于螺紋緊固連接件技術領域，具體涉及一種螺紋緊固件的預緊力控制裝置及控制方法。

背景技術

預緊力是緊固連接系統的關鍵技術指標之一，預緊力的大小關系到緊固連接系統的可靠與否。當預緊力偏小時，可能會導致被連接件之間產生滑移和分離、松動、噪聲、氣體或液體泄漏等問題；當預緊力偏大時，可能會導致螺栓被擰斷、被連接件受壓過大而產生變形或被損壞等問題。因此，需要合理的控制預緊力的大小。

目前，通常采用力矩法安裝來控制預緊力的大小，但是據相關研究表示有上百種因素影響螺紋緊固件鎖緊時產生的預緊力，因此導致通過力矩法控制的預緊力的誤差為±30%。另外，據統計大部分螺紋緊固件鎖緊時產生的預緊力的理論值為最大抗拉強度的50%，安裝時實際產生的預緊力卻位于最大抗拉強度的20%～80%之間，即預緊力的控制誤差偏大。

為了降低預緊力的控制誤差，申請公布號為CN110513386A的中國發明專利申請公開了一種預緊力指示墊圈及其使用方法，其中預緊力指示墊圈包括上墊圈和下墊圈（上墊圈和下墊圈對應上述專利文獻中的上平墊圈和下平墊圈），且上墊圈和下墊圈之間設置有預緊力墊圈。使用時，首先將預緊力指示墊圈安裝于螺栓與夾層板之間或螺母與夾層板之間，然后鎖緊螺紋緊固件，并適時通過游標卡尺或其他光學、電子檢測設備檢測預緊力墊圈的壓縮量，當預緊力墊圈的壓縮量達到預設的壓縮量范圍值后停止鎖緊螺紋緊固件，即完成裝配。

上述預緊力指示墊圈具體是通過檢測預緊力墊圈的壓縮量來控制預緊力的大小，但是由于游標卡尺需要不斷的測量和讀數，且容易出現讀數誤差，而其他光學、電子檢測設備需要根據檢測場地的不同而設置在不同的檢測場地上，且也會容易出現壓縮量臨界報警線設置的不準確，這樣不僅會造成壓縮量檢測的不便，而且也容易出現壓縮量測量的誤差，進而導致預緊力控制的不準確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方便精確控制預緊力且可解決預緊力墊圈壓縮量檢測不便的螺紋緊固件的預緊力控制裝置；本發明的目的還在于提供一種能夠實現預緊力精確控制的螺紋緊固件的預緊力控制方法。

為實現上述目的，本發明中的螺紋緊固件的預緊力控制裝置采用如下技術方案：

螺紋緊固件的預緊力控制裝置，包括上墊圈，上墊圈的上端面用于與螺栓頭部的支撐面或螺母的支撐面接觸；上墊圈的下方設有下墊圈，下墊圈用于向被連接件傳遞螺紋緊固件的軸向壓緊力；上墊圈和下墊圈之間設有預緊力墊圈，預緊力墊圈用于套設在螺紋緊固件上，預緊力墊圈在螺紋緊固件鎖緊時被上墊圈和下墊圈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，壓縮控制圈可轉動地套設在預緊力墊圈的外側；壓縮控制圈的軸向尺寸小于預緊力墊圈的軸向尺寸；壓縮控制圈用于在預緊力墊圈被壓縮至與壓縮控制圈等高時被上墊圈和下墊圈夾緊；壓縮控制圈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在上墊圈和下墊圈之間的夾緊程度。