[发明专利]一种内置测力传感器的紧固螺栓

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧固螺栓，尤其是涉及一种内置有测力传感器的紧固螺栓。

背景技术

螺栓是各种大型装备和工程结构中最重要的连接件，在工程领域中大量应用。由螺栓松动、疲劳和锈蚀等因素导致的连接失效不易被发现，容易发生安全事故，造成经济损失和人员伤亡；由于螺栓特殊的工作状态及结构特点，对用于连接设备及工件的紧固螺栓的受力状态需进行实时监测。通过实时在线监测可以及时发现螺栓受力是否过载，预见事故和险情，以便及时采取措施，同时还可以对监测到的螺栓受力数据进行综合分析，指导施工和安装，确保设计和施工的合理性和经济性。但是由于螺栓在施工和安装后往往位于主体结构中，常规的检测手段无法实现对其受力情况的连续监测。现有的测量螺栓内部受力的传感器通常使用光纤，并且需要在螺杆上开设沟槽，加工不便，且容易影响螺杆结构强度，连续测量的准确性和稳定性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单且测力准确稳定的内置测力传感器的紧固螺栓。

本发明的技术解决方案是：一种内置测力传感器的紧固螺栓，包括螺杆和设置在螺杆一端的螺栓头，在朝向所述螺杆一侧的所述螺栓头表面上设有至少一个盲槽，在盲槽底部设有带引线的传感器，盲槽内设有一个端面延伸至盲槽外的压力传导元件，引线穿过所述螺栓头并延伸至所述螺栓头外，所述压力传导元件为滚珠，且滚珠的直径大于所述盲槽的深度，所述盲槽顶端设有直径小于所述滚珠直径的滚珠压盖，所述滚珠端面延伸至滚珠压盖外。

在螺栓头内表面上设有盲槽，在盲槽底部铺设外接引线的传感器，当紧固螺栓安装在工件上时，螺栓头所受工件的压力通过压力传导元件持续传递至盲槽内的传感器上，通过引线连接传输至数据采集设备上，完成对螺栓的实时在线监测。传感器内置在螺栓头内，体积小，整体外形与普通紧固螺栓基本一致，安装方便，能适应复杂环境和远距离传输，结构稳定性强，数据测量准确且稳定性高。滚珠结构强度高，受力均匀，压力传递直接，数据的稳定性高。通过滚珠压盖将滚珠固定在盲槽内，防止滚珠的散失。

在所述传感器和压力传导元件之间设有垫片。垫片既可以保护传感器，又可以将压力均布传导至传感器上。

所述垫片的水平截面形状与所述盲槽水平截面形状相同。垫片可以填充满盲槽的水平面，更好的保护传感器和更均匀的传递压力。

在朝向所述螺杆一侧的所述螺栓头表面螺栓头内表面上环形布设有若干个盲槽。使压力测试分布均匀，进一步提高了测量的准确性和稳定性。

在远离所述螺杆一侧的螺杆头表面设有接头槽，在接头槽内设有带贯通插孔的绝缘胶环，所述引线穿设在插孔内。在螺杆头的另一侧设有带插孔的绝缘胶环，将引线穿设在插孔内，通过外接接头实现引线与数据采集装置的连接，从而防止旋转螺栓头紧固螺栓时带来的引线扭曲现象。

本发明的优点是：结构强度高，使用方便，测量数据容易，且精确性和稳定性高，使用寿命长，能适应复杂环境和远距离传输。

附图说明

附图1为本发明实施例1的结构示意图；

附图2为本发明实施例2的结构示意图；

附图3为本发明实施例3中螺栓头的正视图；

附图4为本发明实施例3中螺栓头的剖视图；

1、螺栓头，2、螺杆，3、第一工件，4、第二工件，5、盲槽，6、滚珠，7、传感器，8、引线，9、滚珠压盖，10、垫片，11、接头槽，12、内螺纹，13、绝缘胶环，14、插孔。

具体实施方式

实施例1：

参阅图1，一种内置测力传感器的紧固螺栓，包括螺杆2和设置在螺杆2一端的螺栓头1，在朝向螺杆2一侧的螺栓头1表面上对称设有两个盲槽5，在每个盲槽5底部设有带引线8的传感器7，盲槽5内设有滚珠6，滚珠6的直径大于盲槽5的深度。

滚珠6的端面延伸至盲槽5外，当使用紧固螺栓将第一工件3和第二工件4连接时，螺杆2带螺纹部分延伸至第二工件4内，螺栓头1的侧面靠近第一工件3，在盲槽5内的滚珠6的端面与第一工件3接触，当紧固螺栓头1时，滚珠6与第一工件3紧密接触，并将压力持续传递至盲槽5底部的传感器7上，传感器7通过引线8将测量数据输出至外界的数据采集设备上，实现对紧固螺栓受力状态的实时在线监控。

本实施例中使用滚珠6为压力传导元件，还可以使用压柱等元件传递压力。此外可以在朝向螺杆2一侧的螺栓头1表面环形布设盲槽，增加压电传感器的数量，进一步提供测量数据的准确性和稳定性。传感器7可以是压电式传感器，也可以电阻应变式传感器。

实施例2：