[发明专利]一种螺栓组连接的预紧力测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，特别是指一种螺栓组连接的预紧力测量系统及方法。

背景技术

由于螺栓连接可在被连接件间产生很大的夹紧力，能够方便快速地实现可拆卸连接，所以在工程中的各行各业被广泛应用，尤其是机械制造行业。众所周知，螺栓连接最根本的目的是在被连接件产生可靠的夹紧力，即螺栓内部的预紧力。但螺栓预紧力在拧紧过程中很难进行直接的监测与控制，所以实际工程中往往通过扭矩法等间接方法在螺栓内部施加适当的预紧力。而螺栓使用时经常是多个螺栓成组使用，对螺栓组中的所有螺栓施加适当的预紧力使得被连接件夹紧。为了评价螺栓组拧紧工艺以及螺栓组拧紧之后在震动等环境的防松性能，经常需要获得螺栓预紧力并进行实时监测。目前螺栓预紧力的测量主要有以下几种方法:

一：螺栓杆上贴应变片

该方法可直接获得螺栓或螺栓组的预紧力，但这种方法有很多限制。首先该方法在实施过程中需要在每一个被测螺栓的螺杆上贴多个应变片，不仅繁琐，而且对操作者粘贴应变片的水平要求较高；其次，该方法要求被试螺栓与被连接件之间留出足够的空间给应变片引线，且在被连接件上要有可以引出应变片引线的空隙。

二：直接测长法

直接测长法通过在螺栓拧紧前和拧紧后分别测量螺栓的长度，对比两次数据得出螺栓拧紧之后的伸长量，根据螺栓的有效连接长度以及螺栓刚度计算得到拧紧后螺栓的预紧力。该方法可以比较精确地测得螺栓预紧力，但受被连接件形式的限制较大，不能测量箱体等盲孔螺栓组的预紧力。

三：超声波法

超声波法是依据超声波在不同应力状态的螺栓内部传播速度不同的原理实现螺栓预紧力的测量。该方法为无损检测方法，测试较为方便，但需要对螺栓两个端面进行预处理，测量时需要耦合剂并且测量精度受操作者影响较大，并且不适合螺栓组在震动等环境中的预紧力监测；

四：其它方法

为了获得螺栓预紧力，人们想了很多办法，申请号为201020300479.8的实用新型专利提出了一种将螺栓预紧力转化为液压压力的预紧力测量方法，专利号为200720087776.7的实用新型专利提供了一种螺栓组连接整体预紧力测试方法，但这些方法大都针对特定应用领域而开发或需要将螺栓装入特殊的装置，无法对任意螺栓组中各螺栓预紧力进行监测，也不能对现场、震动等环境中螺栓组的预紧力进行直接测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种螺栓组连接的预紧力测量系统及方法，测量方便且适合现场、震动等环境中监测螺栓组拧紧过程中以及拧紧之后的预紧力便携测量，为螺栓组拧紧顺序等拧紧工艺的制定以及使用过程中的防松性能评价提供了有效的工具。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种螺栓组连接的预紧力测量系统，包括：

垫片式力传感器；

与垫片式力传感器连接的测试箱体；以及

与所述测试箱体连接的处理设备；

其中，所述垫片式力传感器具有供螺栓穿过的通孔，并将螺栓在被拧紧时获得的预紧力信号传送给所述测试箱体，并由所述测试箱体对所述预紧力信号进行信号调理，并将调理后的预紧力信号传送给所述处理设备进行处理。

其中，所述垫片式力传感器为贴有应变片的筒形弹性体，且所述弹性体具有供螺栓穿过的通孔。

其中，所述系统还包括：设置于所述螺栓的头部与所述弹性体之间的垫片；以及设置于所述弹性体与被测试件之间的抗磨垫片；其中，所述被测试件具有所述螺栓的螺杆穿过的孔以及内螺纹。

其中，所述测试箱体具有内部供电电源以及外部供电电源。

其中，所述处理设备为便携计算机，用于对所述测试箱体传送过来的预紧力信号进行存储和显示。

其中，所述垫片式力传感器为多个，与螺栓一一对应。

本发明的实施例还提供一种螺栓组连接的预紧力测量方法，包括：

将各垫片传感器穿过螺栓，获得各垫片传感器采集到的预紧力信号；

对所述预紧力信号进行信号调理，得到调理后的预紧力信号；

对所述调理后的预紧力信号进行处理。

其中，获得各垫片传感器采集到的预紧力信号之前还包括：

设置预紧力信号的数据采样间隔。

其中，对所述调理后的预紧力信号进行处理的步骤包括：

存储和/或显示所述预紧力信号，其中，针对同一垫片式力传感器的当前一条预紧力信号与上一条预紧力信号，若二者的差值的绝对值大于设置值时，存储当前的所述预紧力信号。

其中，存储所述预紧力信号的步骤包括：