[发明专利]一种预紧力指示垫圈及其使用方法

说明书

本发明提供了一种预紧力指示垫圈，一种预紧力指示垫圈及其使用方法。本发明所述的包括上平垫圈、下平垫圈以及设置在二者之间的预紧力垫圈，所述上平垫圈、下平垫圈以及指示垫圈上均设置有通孔，所述预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板或螺母与夹层板之间。

技术领域

本发明属于紧固连接件领域，尤其是涉及一种预紧力指示垫圈及其使用方法。

背景技术

预紧力是保证连接结构可靠性的关键因素，最常用的方法是利用扭矩扳手测扳拧力矩，通过扭矩和预紧力之间换算关系间接得到预紧力，但所得预紧力数值会受摩擦力、润滑、材料类型、表面特征等因素影响，据统计，数值偏差达到±25％。在设计或选用紧固件时，一般要求预紧力达到螺栓自身极限抗拉强度的50％，并基于此给出扳拧力矩要求；考虑到通过扳拧力矩换算预紧力存在的约±25％的误差，螺栓实际的预紧力可能低到螺栓抗拉强度的25％，也可能高到螺栓抗拉强度的75％，影响装配可靠性，干扰紧固件设计、选用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种预紧力指示垫圈及其使用方法，以解决现有技术中的通过扳拧力矩换算预紧力误差较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种预紧力指示垫圈，包括上平垫圈、下平垫圈以及设置在二者之间的预紧力垫圈，所述上平垫圈、下平垫圈以及指示垫圈上均设置有通孔，所述预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板或螺母与夹层板之间。

进一步的，所述预紧力垫圈的初始厚度H0的取值范围为0＜H0≤L-L1-P-H2-H3，其中L为螺杆的长度，L1为夹层板的厚度，P为螺杆的螺距，H2上平垫圈的厚度，H3为下平垫圈的厚度；优选地，所述预紧力垫圈的初始厚度H0的取值范围为2*H2≤H0≤L-L1-P-H2-H3。

进一步的，所述上平垫圈和下平垫圈的内径为与预制安装孔径一致，所述上平垫圈和下平垫圈的外径均为不小于螺栓或螺母支撑面外圆直径。

进一步的，所述预紧力垫圈的内径与上平垫圈的内径相同均为初始外径为ΦB0，且优选为B0²≤((A²-C²)H1/H0)+C²。

进一步的，当所述预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板之间时，所述上平垫圈的厚度H2的取值范围为大于0且小于螺母厚度的一半，所述下平垫圈的厚度H3的取值范围为大于0且小于螺母厚度的一半，当所述预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板之间时，所述上平垫圈的厚度H2的取值范围为大于0且小于螺栓头厚的一半，所述下平垫圈的厚度H3的取值范围为大于0且小于螺栓头厚的一半。

进一步的，所述上平垫圈与下平垫圈的厚度相同，且上平垫圈的厚度不小于1mm。

进一步的，所述上平垫圈、下平垫圈、预紧力垫圈的形状为圆柱形、三棱柱、四棱柱、六棱柱中任一或几种的组合。

进一步的，所述上平垫圈和下平垫圈的强度高于配套螺栓、螺母的材料的强度。

进一步的，所述预紧力垫圈的材质为合金钢、不锈钢、高温合金、有色金属或树脂；优选地，所述预紧力垫圈的材质为合金钢。

一种上述预紧力指示垫圈的使用方法包括如下步骤：

(1)对指示垫圈进行压缩性能试验，绘制压缩力-位移曲线，并根据预紧力要求确定压缩位移范围值；

(2)将预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板或螺母与夹层板之间；

(3)扳拧螺栓上的螺母，并适时测试预紧力垫圈的压缩量；

(4)当预紧力垫圈的位移量达到预设的压缩位移范围值后停止拧入即完成装配。

相对于现有技术，本发明所述的预紧力指示垫圈及其使用方法具有以下优势：