一种可检测螺栓轴力的垫片论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及螺栓轴力检测技术领域，特别涉及一种可检测螺栓轴力的垫片。所述垫片包括上垫片和下垫片，所述上垫片套接于所述下垫片，所述上垫片和下垫片套接后，所述上垫片和下垫片之间设置有间隙。本实用新型中的检测螺栓轴力的垫片可直接应用于各类螺栓的工程实际中。该垫片在轴向压缩载荷作用下，产生的弹性变形将引起垫片外侧间隙的变化，通过测量垫片外侧间隙的高度，根据垫片性能特征曲线数据可以快速得到螺栓的轴向力。且该垫片在使用过程中储存了弹性应变能，具有弹簧垫片的功能。

主设计要求

1.一种可检测螺栓轴力的垫片，其特征在于：包括上垫片和下垫片，所述上垫片套接于所述下垫片，所述上垫片和下垫片套接后，所述上垫片和下垫片之间设置有间隙。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种可检测螺栓轴力的垫片，其特征在于：所述上垫片与下垫片相对的面上设置有凹陷部，所述下垫片上设置有与凹陷部相贴合的凸台，所述凸台的高度高于所述凹陷部的深度。

3.根据权利要求2所述的一种可检测螺栓轴力的垫片，其特征在于：所述凸台的截面设置为梯形。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及螺栓轴力检测技术领域，特别涉及一种可检测螺栓轴力的垫片。

背景技术

螺栓连接作为一种方便可靠的连接形式已广泛应用于航空航天、交通运输、桥梁建筑及机械重工等各个行业。对于螺栓尤其是高强度预紧螺栓在使用过程中经常要承受复杂的交变载荷、温度载荷等，加之接触面的沉降及材料的蠕变，螺栓轴向预紧力往往发生变化，进而诱导螺栓连接的破坏。因此，对螺栓轴力的检测需求日益迫切。然而，对螺栓轴力的测试比较困难。

目前，需要借助专门的测试系统或传感器，如螺栓轴力超声波测试系统和环形预紧力传感器等等。该类传感器或测试系统通常存在使用不方便的问题，并且，属于测试设备，只能在实验室中对螺栓预紧力进行测试，在工程实际中很难对使用中的螺栓轴向力进行实时监测。

因此，现在亟需研发一种便于对使用中的螺栓轴向力进行实时监测，并且简单的螺栓轴向力检测装置。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供一种可检测螺栓轴力的垫片。

本实用新型的技术方案为：

一种可检测螺栓轴力的垫片，包括上垫片和下垫片，所述上垫片套接于所述下垫片，所述上垫片和下垫片套接后，所述上垫片和下垫片之间设置有间隙。

进一步的，所述上垫片与下垫片相对的面上设置有凹陷部，所述下垫片上设置有与凹陷部相贴合的凸台，所述凸台的高度高于所述凹槽的深度。

进一步的，所述凸台的截面设置为梯形。

本实用新型所达到的有益效果为：

本实用新型中的检测螺栓轴力的垫片可直接应用于各类螺栓的工程实际中。该垫片在轴向压缩载荷作用下，产生的弹性变形将引起垫片外侧间隙的变化，通过测量垫片外侧间隙的高度，根据垫片性能特征曲线数据可以快速得到螺栓的轴向力。且该垫片在使用过程中储存了弹性应变能，具有弹簧垫片的功能。

附图说明

图1是本实用新型中垫片的剖面图。

图2是本实用新型中垫片的性能特征曲线示意图。

其中，1、上垫片；101、凹陷部；2、下垫片；201、凸台；3、间隙。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种可以检测螺栓轴力的垫片，包括上垫片1和下垫片2两部分。使用时，上垫片1和下垫片2之间在垫片外侧存在间隙3，该外侧间隙3在螺栓未施加预紧力时存在，在预紧后以及使用过程中仍然存在，只是高度会发生相应变化。通过测量间隙3的高度，根据图2所示的垫片性能特征曲线，可以得到螺栓受到的轴向载荷。

上垫片1内侧设有凹陷部101，下垫片2内侧相应位置有凸台201，使用时下垫片2的凸台201的上表面与上垫片1的凹陷部101的下表面相接触。凸台201的高度大于凹陷部101的深度，保证在螺栓使用的整个过程中间隙3始终存在。

为保证上垫片1和下垫片2配合良好，不会发生相关位移，凹陷部101的侧向表面与凸台201的外表面相互贴合。

凸台201的断面为梯形或近似形状，其尺寸根据螺栓直径、性能等级、预紧载荷、工作载荷以及材质进行精确设计，确保该垫片在全寿命周期内处于弹性阶段，不会出现永久性的塑性变形。

使用过程中，垫片在螺栓轴向压缩载荷作用下，垫片发生弹性变形，垫片外侧的间隙3将发生可逆的变化，通过测量间隙3变化值可以检测螺栓轴向力。

使用过程中，在轴向压缩载荷作用下，垫片发生弹性变形，具有弹簧垫片的功能，实际使用时可替代弹簧垫片。

每批次或每个垫片需进行轴向压缩试验，得到其性能特征曲线，即间隙-压力曲线。采用试验室实测方法得到，数据分为静态特征曲线和动态特征曲线两种。静态特征曲线为垫片在静态载荷(加载速度缓慢)条件下测得的间隙高度和轴向压缩载荷的关系，用于表征静态工作载荷间隙\/压力对应关系。动态特征曲线为垫片在动态载荷(载荷按照一定的频率进行加载)条件下测得的间隙高度和压力的关系，用于表征交变载荷下间隙\/压力对应关系。

本实施例中获得的某垫片的性能特征曲线(如图2所示)为：

y＝2E-7x^{4<\/sup>-0.0001x^{3<\/sup>+0.0199x^{2<\/sup>-1.8699x+95.52}}}

其中，x：间隙的高度；

y：垫片所受到的轴向压力；

E：科学计数法中的字母，表示以10为底的指数。

其中，间隙3的高度可以通过塞尺或其它工具进行测量，根据性能特征曲线可以得到螺栓此时的轴向载荷值。

作为可选项，垫片外侧间隙3的测量可由上垫片1和下垫片2表面高度测量或上垫片1下垫片2任意两点距离的测量替代。

本实施例在实际使用时，可以根据需要，在上述可检测螺栓轴力垫片结构中配备以下装置系统，以及增加相应的功能：

1)间隙实时采集装置：如光学距离探测设备等，对间隙3的高度进行实时动态测量、保存\\回传，获取该垫片的瞬态间隙3高度以及间隙3高度的时间历程。

2)临界状态报警装置：现场或远程报警装置，通过对间隙3高度的实时监控，通过处理系统自动转换为螺栓轴力，当螺栓轴力超过临界值时，实施现场或远程的声、光、点等等型式的报警。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

设计图

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