[实用新型]一种光纤轴力螺栓

说明书

本实用新型提供了一种光纤轴力螺栓，包括螺栓和内置的光纤光栅传感器，螺栓中间为盲孔，盲孔内内置光纤光栅传感器，盲孔为台阶型，上部为大直径，下部为小直径，光纤光栅传感器一端固定于小直径盲孔的中部，另一端沿盲孔延深到螺栓外；光纤轴力螺栓直接监测螺栓所受轴向力，所受非线性因素的影响较小，精度高，结构简单，适用于各种材料螺栓，并且具有耐腐蚀，受环境影响小等优点，有效解决了螺栓轴向力测试问题。

技术领域

本发明属于机械连接技术领域，具体涉及测力螺栓结构及其制作方法。

背景技术

螺栓作为常用的紧固件，在航空航天、轨道交通、国防、电力等领域中应用十分广泛。螺栓作为连接零件，在受到外界拉压力以及安装时螺栓受到预紧力,如果控制不当或偶然过载会导致连接失效。在航天等一些关键领域，这种事故造成的生命财产损失是巨大的。因此直接准确的监测与控制螺栓的轴向应力，以保证其工作的安全性与可靠性，具有重大的意义。螺栓轴向力是虽然存在通用计算方法，可以计算得到粗略的螺栓轴向力，但由于螺栓在安装过程中所受影响因素比较多，所以需要对螺栓的轴向力进行测试。

在实际工程应用中.国内外通常采用的螺栓轴向力的测量技术有力矩扳手控制法、电阻应变片法，其具体特点和存在的问题如下。

1力矩扳手控制法

力矩扳手控制法是目前工程中应用最普遍的一种测量和控制螺栓预紧力方法。其原理是根据扭矩来间接控制螺栓预紧力.但是在实际情况中，由于螺母与螺栓的螺纹面和螺母与被连接件的接触面之间的摩擦因数的离散性，导致转矩系数离散.另外.螺纹连接中存在严重的应力集中现象.在螺纹牙根部等局部区域的材料总会产生较大的弹塑性变形.这也在一定程度上影响预紧力的控制。

2电阻应变片测量法

电阻应变片测量法也是工程中常使用的一种螺栓应力的测量方法.它虽然该方法测量精度较高.但仅能反映被测螺栓表面的应力.同样受到局部应力集中的影响.并且螺栓在施拧时表面会产生一定的剪切形变.导致测量结果与实际轴向应力有偏差.此外在已经紧固而不能拆卸的螺栓上的应用具有很大的局限性。

综上所述，现有技术中螺栓轴向力的测量受到非线性因素和环境的影响，造成测量的不准确。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了消除螺栓轴向力测试时，非线性因素及环境因素影响，本发明采用光纤光栅传感器,测试螺栓所受的轴向力。

(二)技术方案

本发明一种光纤轴力螺栓，包括螺栓和内置的光纤光栅传感器，螺栓中间为盲孔，盲孔内内置光纤光栅传感器，盲孔为台阶型，上部为大直径，下部为小直径，光纤光栅传感器一端固定于小直径盲孔的中部，另一端沿盲孔延深到螺栓外。

进一步地，所述光纤光栅传感器的采用灌胶方式与固定胶一起固定于盲孔内。

进一步地，在盲孔外固定密封防潮层。

进一步地，所述固定胶为loctiteE-30CL固体胶。

进一步地，所述防潮层采用GD414固体胶。

进一步地，光纤光栅传感器的外端套入光纤套管。

进一步地，在盲孔外增加硅橡胶进行加固防护

工作原理：将光纤轴力螺栓固定在实际结构中，当螺栓承受载荷时,光纤光栅传感器接收到应变变化,通过光纤将传感器接收的信号传导至光纤光栅解调，同时根据实际光栅信号在解调仪软件上进行相应设置，实现数据采集。

(三)本发明的有益效果：