基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，包括壳体、上盖板、弹性体、支撑环、周向布置在弹性体上的4组应变片和安装在壳体一侧的传输线，壳体为环形，内圆环处固定有支撑环，上盖板与壳体通过螺钉连接，上盖板与壳体之间包括上部弹性体和下部弹性体，弹性体中间开弧形凹槽，弹性体凹槽内侧周向均匀贴合若干应变片，传输线与应变片电性连接。与现有技术相比，本发明专利技术设置悬臂结构和反拱形弹性体四角星形中空结构以放大垫片受到螺栓预紧力时的形变量，通过应变片直接监控螺栓预紧力变化，可以作为垫片直接用于螺栓连接副中，结构简单，可实时准确地监测螺栓预紧力变化。栓预紧力变化。栓预紧力变化。

【技术实现步骤摘要】
基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器


[0001]本专利技术涉及压力传感器
，尤其是涉及一种基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器。

技术介绍

[0002]螺栓预紧力是在螺栓联接中，为了增强连接的可靠性与紧密性，通过拧紧力矩产生的螺栓与被联接件之间的轴向应力，在土木建筑及重要机械安装等领域中，通常使用高强度螺栓作为紧固件，由于其承受载荷巨大，因此需要高达十几吨的预紧力，为了防止螺栓松动而引发的安全事故，对螺栓预紧力的实时监控有重大意义。
[0003]传统对于螺栓预紧力的监测主要采用力矩测量法和环形传感器法，力矩测量法通过人工采用力矩扳手定期逐一排查，无法实时检测螺栓是否松动，检测效率极低，且其检测结果易受外界环境影响，精度较低。环形传感器法可以将传感器放置于螺栓与垫片之间，实时监控预紧力的变化，但现有的环形传感器外壳材料无法承受高强度螺栓的超高预紧力，而碳钢材料在螺栓预紧力作用下的微小变形难以被应变片检测，因此需要设计合理的垫片传感器结构以增大由于预紧力引起的变形。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，包括可拆卸连接的构成悬臂结构的上盖板和壳体，所述壳体包括环形壁、设于环形壁底部的圆形底板以及设于圆形底板的中央位置的中央圆孔，所述壳体的内圆环处设有支撑环，所述支撑环的顶部与所述上盖板之间设有一定高度差。
[0007]所述支撑环、所述上盖板与所述壳体之间设有圆环状的上部弹性体和下部弹性体，各弹性体分别设有侧壁为弧形的用以安装传输线的凹槽，上部弹性体和下部弹性体呈上、下对称设置，各弹性体的内圆半径大于所述支撑环的外圆半径。各弹性体的高度均小于所述支撑环的高度。各弹性体的凹槽构成四角星形中空结构，各弹性体的弧形侧壁的内侧周向均匀贴合有多组应变片，各组应变片与传输线电性连接，所述传输线连接外部设计电路。
[0008]进一步地，所述壳体的中央圆孔处设有用以定位所述支撑环的卡槽，所述支撑环的底部设有与卡槽的位置、结构和尺寸相匹配的卡钩。
[0009]进一步地，所述支撑环的顶部与所述上盖板之间的高度差为2mm。
[0010]进一步地，各弹性体的内圆半径与所述支撑环的半径差为0.5mm
‑
1mm。
[0011]进一步地，各弹性体的弧形侧壁内侧周向均匀贴合有四组应变片。
[0012]所述上部弹性体和所述下部弹性体的对应相同侧设有用以传输线与外界连接的
圆孔，所述壳体的环形壁的侧面设有用以传输线与外界连接的外侧连接圆孔，各弹性体上的圆孔与所述壳体上的外侧连接圆孔位于同一轴心，各组应变片的传输线依次通过各弹性体的凹槽、圆孔及壳体的外壁上的外侧连接圆孔后与外界连接。
[0013]进一步地，所述上盖板、所述壳体和所述支撑环均采用碳钢材料。
[0014]本专利技术提供的基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，相较于现有技术至少包括如下有益效果：
[0015]1)本专利技术设置悬臂结构和反拱形弹性体四角星形中空结构以放大垫片受到螺栓预紧力时的形变量，通过应变片直接监控螺栓预紧力变化，可以作为垫片直接用于螺栓连接副中，结构简单，可实时准确地监测螺栓预紧力变化。
[0016]2)本专利技术采用四组应变片感应螺栓受到预紧力时的变化，提高检测精度和准确性；通过设置壳体和上盖板的悬臂结构，增大垫片受预紧力时的形变量，该形变量通过上盖板传递给与其相接触的弹性体，通过设置弹性体的凹槽，凹槽设有弧形外壁，可进一步增大应变，提高应变片的感应效果。
[0017]3)本专利技术采用碳钢作为壳体、上盖板及支撑环的材料，能在承受高强度螺栓高达十几吨的预紧力的同时，保护弹性体不受重压而破坏。
附图说明
[0018]图1为实施例中基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器的外部结构示意图；
[0019]图2为实施例中上盖板与壳体的连接关系示意图；
[0020]图3为实施例中壳体的结构示意图；
[0021]图4为实施例中基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器的内部结构截面示意图；
[0022]图5为实施例中基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器的结构拆分示意图；
[0023]图6为实施例中基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器的弹性体结构示意图；
[0024]图7为实施例中基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器的弹性体组合示意图；
[0025]图中标号所示：
[0026]1、上盖板，2、壳体，2
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1、中心圆孔，2
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2、圆形底板，2
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3、环形壁，2
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4、外侧连接圆孔，3、支撑环，4
‑
1、上部弹性件，4
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2、下部弹性件，5、应变片，6、传输线，7、沉头螺钉，8、凹槽，9、弧形外壁，10、卡钩。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例
[0029]本专利技术涉及一种基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，如图1～图7所示，包括上盖板1、壳体2、支撑环3、弹性体、应变片5和传输线6。
[0030]所述上盖板1设置在所述壳体2的顶部，与所述壳体2组成悬臂结构，如图2所示，上盖板1与壳体2通过沉头螺钉7连接，即上盖板1的外缘处与壳体2的外缘处对应位置设有螺孔，通过沉头螺钉7连接形成悬臂结构。所述上盖板1为中央设有圆形通孔的圆形板结构。如图3所示，所述壳体2为设有圆形底板2
‑
2的环形柱体，圆形底板2
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2固定在环形壁2
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3的底部，圆形底板2
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2的外径尺寸与环形壁2
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3的最外侧圆形截面尺寸相同。圆形底板2
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2的中央位置设有中心圆孔2
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1。壳体2的最外侧圆形截面尺寸与上盖板1的圆形截面尺寸与相同。壳体2的环形壁2
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3的顶部设有螺孔。壳体2的环形壁2
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3的侧面设有外侧连接圆孔2
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4，用于连接传输线6。
[0031]所述壳体2的内圆环处连接支撑环3，支撑环3为圆环结构，其中央位置设有用以安装所需监测螺栓的螺栓通孔，螺栓通孔的尺寸与待测螺栓尺寸相匹配。支撑环3的上部与所述上盖板1之间不接触，高度差为2mm。所述支撑环3、所述上盖板1与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，其特征在于，包括可拆卸连接的构成悬臂结构的上盖板(1)和壳体(2)，所述壳体(2)包括环形壁(2
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3)、设于环形壁(2
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3)底部的圆形底板(2
‑
2)以及设于圆形底板(2
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2)的中央位置的中央圆孔(2
‑
1)，所述壳体(2)的内圆环处设有支撑环(3)，所述支撑环(3)、所述上盖板(1)与所述壳体(2)之间设有圆环状的上部弹性体(4
‑
1)和下部弹性体(4
‑
2)，各弹性体分别设有侧壁为弧形的用以安装传输线(6)的凹槽(8)，上部弹性体(4
‑
1)和下部弹性体(4
‑
2)呈上、下对称设置，各弹性体的凹槽(8)构成四角星形中空结构，各弹性体的弧形侧壁的内侧周向均匀贴合有多组应变片(5)，各组应变片(5)与传输线(6)电性连接，所述传输线(6)连接外部设计电路。2.根据权利要求1所述的基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，其特征在于，所述壳体(2)的中央圆孔(2
‑
1)处设有用以定位所述支撑环(3)的卡槽，所述支撑环(3)的底部设有与卡槽的位置、结构和尺寸相匹配的卡钩(10)。3.根据权利要求1所述的基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器，其特征在于，所述支撑环(3)的顶部与所述上盖板(1)之间设有一定高度差。4.根据权利要求3所述的基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：简小刚，彭薪颖，杨天，胡吉博，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：