本發(fā)明涉及螺栓預緊力監(jiān)測，特別涉及一種螺栓預緊力監(jiān)測裝置。

背景技術：

1、螺栓連接在工程結構領域中有著廣泛、重要的應用。它具有拆卸方便、可靠性強、成本低等優(yōu)點，廣泛用作航空航天及海上風力發(fā)電等領域的重要連接部件。為保證螺栓連接質量，需要對螺栓施加預緊力，目前監(jiān)測螺栓預緊力的方法主要有扭矩緊固法和應變片測試法。

2、扭矩緊固法是利用扭矩扳手施加扭矩，而由于螺紋副之間的摩擦力與螺栓與被連接件間的摩擦力受潤滑條件、自身粗糙度等因素的影響，分散性很大，因此，采用扭矩扳手作為螺栓預緊力的測試工具時，會存在較大的測試誤差。

3、應變片測試法主要包括基于超聲波、聲發(fā)射及振動傳遞分析等方式。

4、超聲波法是一種無損測量方法，可以根據超聲波信號的變化確定螺栓預緊力的變化。超聲波的變化是由螺栓連接中的反射、共振等現(xiàn)象產生的，它包含了螺栓預緊力的狀態(tài)信號，雖然這種方法在實驗階段精度比較好，但它很容易受到環(huán)境振動，噪聲和其他信號的干擾，使其實際應用具有挑戰(zhàn)性。

5、聲發(fā)射方法是一種無損監(jiān)測方法，其利用結構處于應力狀態(tài)下時，其可能會產生初始裂紋或發(fā)生裂紋擴展等現(xiàn)象，結構內部會在短時內釋放一定的能量，從而在結構中激起瞬態(tài)彈性波。其完全依賴于結構自身發(fā)射微弱的信號進行檢測，因而其不能實現(xiàn)實時檢測。同時，由于工程結構的復雜性，其自身的材振動乃至應力釋放均會對信號的產生與信號特征帶來影響，因此聲發(fā)射技術尚不能廣泛地在實際工程中使用。

6、基于機電阻抗技術通過向粘貼在工件上的壓電元件上施加正弦交變電壓激勵，通過電致伸縮效應，使壓電元件產生受迫振動，并通過與結構的耦合作用，將該振動傳遞到結構上，同時，結構在振動時又會使壓電元件產生變形，從而通過正壓電效應使電路中的電流產生改變，進而使得壓電元件的電阻抗發(fā)生改變。基于機電阻抗技術對螺栓預緊力進行監(jiān)測，難以實現(xiàn)對單螺栓預緊力的精確量化，并且螺栓結構的復雜性，其與壓電元件的耦合系統(tǒng)難以通過解析方式描述，需要借助有限元軟件進行仿真，并提取不同預緊力下的壓電元件電導納參數進行分析，存在一定的誤差。

7、由于螺栓的長時間處于高負載、高溫高濕、振動沖擊、噪聲大、干擾信號強等惡劣工作環(huán)境，目前現(xiàn)有的測試方法很難對螺栓預緊力進行精確化的監(jiān)測。研究表明螺栓頭部的正應力與螺栓的預緊力呈線性關系，因此利用材料的壓阻性可以實現(xiàn)對壓力變化的長期監(jiān)測是有效的，在一定的外力作用下，其電阻率會發(fā)生變化，能夠可靠有效地監(jiān)測工程結構的連接狀態(tài)，但在面對風電螺栓惡劣的工作環(huán)境，普通的壓阻材料難以保證其精確度。

8、利用材料的壓阻效應對螺栓預緊力進行監(jiān)測，由于螺栓工作的環(huán)境都是處于高負載、高溫高濕、振動沖擊等惡劣工作環(huán)境，對于大型設備的預緊當中，有些螺栓的預緊力高達數百kn。如果利用材料的壓阻性對螺栓預緊力進行監(jiān)測，讓材料直接長時間承受高負載的應力和惡劣的工作環(huán)境是對材料的極大考驗。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種螺栓預緊力監(jiān)測裝置，能夠減小在對螺栓的預緊力的監(jiān)測過程中應變片實際所受的壓力，達到借助現(xiàn)有的應變片來實現(xiàn)螺栓大預緊力的監(jiān)測的目的。

2、根據本發(fā)明一些實施例的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，包括：底座，所述底座設有第一螺栓孔；多個應變片，多個所述應變片均設置于所述底座上、并沿所述第一螺栓孔的周向排布；應力衰減機構，所述應力衰減機構包括設有第二螺栓孔的連接部、以及一端連接于所述連接部的應力衰減部，所述應力衰減部的數量為多個，多個所述應力衰減部沿所述第二螺栓孔的周向排布，所述連接部設置于所述底座上并使所述第二螺栓孔與所述第一螺栓孔相對、且使多個所述應力衰減部的另一端一一對應地與多個所述應變片相對設置；其中，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔用于供螺栓穿設，所述螺栓向所述連接部施加的預緊力能夠傳遞至各所述應力衰減部，并使各所述應力衰減部擠壓各所述應變片。

3、根據本發(fā)明實施例的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，至少具有如下有益效果：

4、本發(fā)明的螺栓預緊力監(jiān)測裝置中，螺栓依次穿過第二螺栓孔和第一螺栓孔，并使螺栓的螺栓頭位于連接部遠離底座的一側，螺栓在擰緊過程中會產生向下的正壓力(預緊力)，而壓力會傳遞至連接部上，然后在應力衰減部的衰減作用下傳遞給各應變片?？梢岳斫獾氖牵趹λp部的作用下，能夠將連接部受到的壓力進行縮減后再傳遞給應變片，從而使得應變片實際受到的壓力縮小，如此，可以降低應變片被損壞的風險，從而達到借助現(xiàn)有的應變片來實現(xiàn)螺栓大預緊力的監(jiān)測的目的。

5、根據本發(fā)明的一些實施例，所述應力衰減部包括一端與所述連接部連接的柔性鉸鏈、以及連接于所述柔性鉸鏈的另一端的壓塊，所述壓塊與所述應力片相對設置。

6、根據本發(fā)明的一些實施例，所述柔性鉸鏈為直梁型柔性鉸鏈、直圓型柔性鉸鏈、橢圓型柔性鉸鏈、淺切口橢圓型柔性鉸鏈、弓形柔性鉸鏈、三角形柔性鉸鏈、葉狀形柔性鉸鏈、簧片式柔性鉸鏈、拋物線切口型柔性鉸鏈、雙曲線切口型柔性鉸鏈、圓角拋物線切口型柔性鉸鏈、倒圓角直梁型切口柔性鉸鏈、右圓角拋物線型柔性鉸鏈、波紋柔性鉸鏈、指數正弦形柔性鉸鏈、圓形曲線梁柔性鉸鏈、單軸對稱直梁型柔性鉸鏈、單軸柔性鉸鏈、矩形雙軸柔性鉸鏈、雙軸柔性鉸鏈、多軸柔性鉸鏈、圓弧型柔性鉸鏈或葉型柔性鉸鏈。

7、根據本發(fā)明的一些實施例，所述壓塊靠近所述應變片的一側為平面結構，所述應變片靠近所述壓塊的一側也為平面結構。

8、根據本發(fā)明的一些實施例，所述應變片和所述應力衰減部的數量都為四個；

9、四個所述應變片沿所述第一螺栓孔的周向均勻排布；四個所述應力衰減部沿所述第二螺栓孔的周向均勻排布。

10、根據本發(fā)明的一些實施例，所述第一螺栓孔為螺紋孔。

11、根據本發(fā)明的一些實施例，所述底座用于設置在具有螺紋孔的支撐件上，所述螺紋孔與所述第一螺栓孔相對設置。

12、根據本發(fā)明的一些實施例，所述底座設有沿所述第一螺栓孔的周向間隔設置的多個定位槽，多個所述應變片一一對應地設置于多個所述定位槽。

13、根據本發(fā)明的一些實施例，每個所述定位槽的兩側還均設有走線槽。

14、根據本發(fā)明的一些實施例，所述定位槽的各角落處還設有避讓槽。

15、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述應力衰減部包括一端與所述連接部連接的柔性鉸鏈、以及連接于所述柔性鉸鏈的另一端的壓塊，所述壓塊與所述應力片相對設置。

3.根據權利要求2所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述柔性鉸鏈為直梁型柔性鉸鏈、直圓型柔性鉸鏈、橢圓型柔性鉸鏈、淺切口橢圓型柔性鉸鏈、弓形柔性鉸鏈、三角形柔性鉸鏈、葉狀形柔性鉸鏈、簧片式柔性鉸鏈、拋物線切口型柔性鉸鏈、雙曲線切口型柔性鉸鏈、圓角拋物線切口型柔性鉸鏈、倒圓角直梁型切口柔性鉸鏈、右圓角拋物線型柔性鉸鏈、波紋柔性鉸鏈、指數正弦形柔性鉸鏈、圓形曲線梁柔性鉸鏈、單軸對稱直梁型柔性鉸鏈、單軸柔性鉸鏈、矩形雙軸柔性鉸鏈、雙軸柔性鉸鏈、多軸柔性鉸鏈、圓弧型柔性鉸鏈或葉型柔性鉸鏈。

4.根據權利要求2所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述壓塊靠近所述應變片的一側為平面結構，所述應變片靠近所述壓塊的一側也為平面結構。

5.根據權利要求1所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述應變片和所述應力衰減部的數量都為四個；

6.根據權利要求1所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述第一螺栓孔為螺紋孔。

7.根據權利要求1所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述底座用于設置在具有螺紋孔的支撐件上，所述螺紋孔與所述第一螺栓孔相對設置。

8.根據權利要求1所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述底座設有沿所述第一螺栓孔的周向間隔設置的多個定位槽，多個所述應變片一一對應地設置于多個所述定位槽。

9.根據權利要求8所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，每個所述定位槽的兩側還均設有走線槽。

10.根據權利要求8所述的螺栓預緊力監(jiān)測裝置，其特征在于，所述定位槽的各角落處還設有避讓槽。

技術總結
本發(fā)明公開了一種螺栓預緊力監(jiān)測裝置，包括：底座，底座設有第一螺栓孔；多個應變片，多個應變片均設置于底座上、并沿第一螺栓孔的周向排布；應力衰減機構，應力衰減機構包括設有第二螺栓孔的連接部、以及一端連接于連接部的應力衰減部，應力衰減部的數量為多個，多個應力衰減部沿第二螺栓孔的周向排布，連接部設置于底座上并使第二螺栓孔與第一螺栓孔相對、且使多個應力衰減部的另一端一一對應地與多個應變片相對設置；其中，第一螺栓孔和第二螺栓孔用于供螺栓穿設，螺栓向連接部施加的預緊力能夠傳遞至各應力衰減部，并使各應力衰減部擠壓各應變片。

技術研發(fā)人員：張春良,柯炳愛,陳洋洲,鐘國昌,黎東鵬,謝依林,方展基,葉敏睿,李煌
受保護的技術使用者：廣州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6