[发明专利]一种光栅智能环槽铆钉

说明书

本发明公开了一种光栅智能环槽铆钉。包括光栅传感器和环槽铆钉，环槽铆钉轴中心由冒头至铆钉杆设置具有台阶结构的盲孔，光栅传感器测量端位于盲孔内并与盲孔底部接触，光栅传感器设置端部固定装置与环槽铆钉的盲孔台阶部通过螺纹连接固定。本发明解决了环槽铆钉在安装和使用过程中轴力无法实时监测的问题，同时通过不锈钢保护套铠装的光栅传感器，提高了传感器的使用寿命；光栅传感器和环槽铆钉之间采用螺纹连接，光栅传感器可拆卸，多次使用，提高了光栅传感器的使用率，可节约成本；本发明中光栅传感器的设置可以减少对环槽铆钉的强度损伤，同时适用于尾部拉断型环槽铆钉，实现对铆接过程轴力的监测。

技术领域

本发明属于铆接技术领域，尤其属于一种拉铆钉铆接紧固件的设计与制造，属金属机械加工的铆接类(B21J)和紧固件类(F16B)，特别涉及一种光栅智能环槽铆钉。

背景技术

紧固件轴力的检测是工业中普遍存在又亟待解决的一个共性问题。在航天航空、轨道交通、建筑钢结构、风力发电、核电阀门、发电厂、化工、锅炉、水泵等工业领域的一些关键设备，都有对紧固件轴力检测的需求，常规的检测方法由轴力传感器或通过扭矩来间接计算，暂无能够在紧固件安装和运用中实时检测轴力的方法。

环槽铆钉属于一种变形连接技术，通过轴向拉伸铆钉，径向挤压套环，使套环的金属流动到铆钉的环型牙内，形成永久的紧固连接。其在安装和使用中的轴力无法检测，因此有必要设计一种能够实时检测紧固轴力的环槽铆钉。

中国申请201520131780.3公开了一种智能螺栓，包括内部开设有通孔的螺栓本体，光纤光栅传感器本体通过固定螺塞固定设置在螺栓本体的通孔内。该申请的光纤光栅传感器位于螺栓本体的内部，克服了螺栓结构与传感器安装空间的矛盾，在保护光纤光栅传感器的同时，还有助于提高光纤光栅传感器的可靠性；该申请的智能螺栓是螺栓本体与光栅传感器通过螺纹连接，一是应用在计量或结构健康监控领域，用于感知温度、载荷、压力等环境因素，二是数字标签功能，用于数据存储和身份识别。

在紧固联接技术领域，螺栓联接与拉断型铆钉铆接有实质性不同，该申请不能实现对拉断型铆接中铆接轴力的监测。

发明内容

本发明公开了一种光栅智能环槽铆钉。本发明的目的是提供一种可实时检测紧固轴力的环槽铆钉，解决现有技术中环槽铆钉在安装和运用过程中紧固轴力实时检测的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

光栅智能环槽铆钉，包括光栅传感器和环槽铆钉，所述环槽铆钉包括顺序设置的冒头、无环槽段、环槽段和尾牙，其特征在于：所述环槽铆钉轴中心由冒头至铆钉杆设置具有台阶结构的盲孔，光栅传感器测量端位于盲孔内并与盲孔底部接触，光栅传感器设置端部固定装置与环槽铆钉的盲孔台阶部通过螺纹连接固定。

所述光栅传感器由光栅本体、端部固定装置、外层不锈钢保护套、固定胶层组成，端部固定装置外周上设置有与环槽铆钉盲孔台阶结合的螺纹，光栅本体与外层不锈钢保护套之间由固定胶层固定。

所述环槽铆钉盲孔的台阶结构内侧孔内设置有与光栅传感器端部固定装置结合的内螺纹，套装光栅传感器内侧段的盲孔直径1mm～1.5mm，长度为铆钉无环槽段长度的1/2～2/3。

所述端部固定装置与环槽铆钉盲孔台阶结合部之间涂覆有用于固定的螺纹锁固胶层；锁固胶层可减少由于内外螺纹之间的间隙带了的误差。

本发明的工作原理是：利用光栅传感器谐振波长对应力应变和温度变化的敏感，可测量应力应变，通过使的光栅传感器与环槽铆钉有机的结合，利用光栅传感器来测量环槽铆钉在工作过程中的应变，从而间接的测量其轴力。本发明光栅智能铆钉核心采用光栅传感器测量端与盲孔接触，使得光栅在与环槽铆钉结合后产生预压缩量，环槽铆钉铆接后，铆钉杆发生弹性变形，使得光栅的预压缩量减小，通过预压缩量的变化即可间接的测量出铆钉的轴力。