本实用新型涉及一种螺栓，特别涉及一种精确预紧螺栓。
背景技术：
作为一种广泛使用的机械紧固和连接件，螺栓在钢铁、石油化工、重型装备等领域起着至关重要的作用。运行时，螺栓预紧力应达到预定的设计值，才能保证设备运行时不至因振动、滑动、疲劳和压力温度变化等因素造成应力松弛。据统计，90％的螺栓连接失效，是由安装时预紧力不够造成的。对于压力容器、风力发电机等设备，螺栓连接失效会造成有毒有害气体泄漏、设备倒塌等重大损失。
传统的螺栓安装方式有人工敲打、扭矩扳手和液压螺栓拉伸器。这三种安装方式存在预紧力误差大、需要预紧工具、所需操作空间大和无法判断螺栓预紧是否松弛的问题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种精确预紧螺栓，该精确预紧螺栓能够解决预紧安装时预紧力误差大、进行预紧不方便和无法判断螺栓预紧是否松弛的问题。
包括头部、螺杆、芯轴和指示轮；头部的端面上设有通孔，螺杆的一端上设有盲孔，螺杆上设有盲孔的一端与头部固定，通孔与盲孔同轴；芯轴同时位于通孔和盲孔内，芯轴的一端设置在盲孔底部，芯轴的另一端穿出通孔并与指示轮固定，指示轮至头部端面之间的距离为精确预紧螺栓安装后达到要求的预紧力时盲孔高度增加的距离。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：指示轮外套有指示帽，指示帽内壁面与指示轮外壁面配合，指示轮在指示帽内运动但不会脱离指示帽。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：头部的端面上设有旋转槽，旋转槽为圆环形凹槽，指示帽的帽口边缘在于旋转槽内旋转；旋转槽的壁面上设有旋转槽卡环，旋转槽卡环为环形，指示帽的帽口边缘上设有指示帽卡环，指示帽卡环为环形；旋转槽卡环与指示帽卡环配合将指示帽的帽口边缘卡在旋转槽内。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：盲孔、通孔和指示帽内填充有润滑脂。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：盲孔底部设有螺纹孔，芯轴与盲孔底部固定的一端上设有外螺纹，芯轴通过外螺纹与螺纹孔配合固定在盲孔底部。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：指示轮外套有指示帽，指示帽内壁面与指示轮外壁面配合，指示轮在指示帽内运动但不会脱离指示帽；指示轮的外壁上设有至少一个凸棱，凸棱的长度方向与螺杆预紧拉伸方向相同，指示帽内壁上对应位置设有至少一个凹槽，凸棱和凹槽表面一一配合，凸棱能在凹槽内沿螺杆预紧拉伸方向相对运动。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：指示轮外套有指示帽，指示帽内壁面与指示轮外壁面配合，指示轮在指示帽内运动但不会脱离指示帽；指示轮的外壁上设有至少一个凹槽，凹槽的长度方向与螺杆预紧拉伸方向相同，指示帽内壁上对应位置设有至少一个凸棱，凹槽和所凸棱表面一一配合，凸棱能在凹槽内沿螺杆预紧拉伸方向相对运动。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：指示帽上设有测量槽，通过测量槽可以测量指示轮至头部端面之间的距离。
进一步，本实用新型提供一种精确预紧螺栓，还可以具有这样的特征：指示轮上靠近指示帽内底面的一侧上设有限位块，限位块至指示帽之间的距离小于螺纹孔高度。
本实用新型提供一种精确预紧螺栓，通过在螺杆上设置固定芯轴和指示轮，并根据达到要求的预紧力时盲孔高度因螺杆拉伸而增加的距离确定指示轮至头部端面的距离，使螺栓在预紧时能精确拉伸到确定的长度，实现精确预紧。通过设置指示帽使指示轮和芯轴能够被保护，提高该螺栓耐用度。通过设置旋转槽和用旋转槽卡环和指示帽卡环配合，使指示帽和指示轮不会脱离。通过在盲孔、通孔和指示帽内填充润滑脂，使盲孔内壁、通孔内壁与芯轴之间以及指示帽内壁与指示盘之间都不会发生卡死。通过利用螺纹配合将芯轴固定在盲孔底面使指示轮至头部端面之间的距离可调，使精确预紧螺栓能够在不同预紧力要求的情况下使用。通过在指示轮外壁上设置凸棱或者凹槽，并在指示帽相应位置设置与之配合的凹槽和凸棱，使芯轴更容易被旋转以便于调整指示轮至头部端面之间的距离和判断预紧是否松弛。通过在指示帽上设测量槽，使指示轮至头部端面之间的距离能够测量。通过设置限位块，使芯轴不会脱离螺纹孔。
附图说明
图1是一种精确预紧螺栓的局部剖面结构示意图。
图2是图1的I部分局部示意放大图。
图3是图1的A-A剖面结构示意图。
图4是一种精确预紧螺栓装配使用时的结构示意图。
附图标记：头部101、通孔101-1、旋转槽101-2、旋转槽卡环101-3、螺杆102、盲孔102-1、螺纹孔102-2、芯轴103、外螺纹103-1、指示轮104、凹槽104-1、限位块104-2、指示帽105、凸棱105-1、测量槽105-2、指示帽卡环105-3、润滑脂106、螺母2、法兰3、垫片4、盲孔高度H1、指示轮至头部端面之间的距离H2、纹孔高度h1、限位块至指示帽的距离h2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
如图1和图2所示，一种精确预紧螺栓，包括头部101、螺杆102、芯轴103、指示轮104、指示帽105和润滑脂106。
螺杆102的一端没有螺纹，螺杆102的另一端设有螺纹。螺杆102上没有螺纹的一端端面上设有盲孔102-1。头部101上设有与上述盲孔102-1孔径相同的通孔101-1。螺杆102上没有螺纹的一端与六角形的头部101固定。
芯轴103同时设置在通孔101-1和盲孔102-1内。盲孔102-1的底部靠近螺杆102的设有螺纹的一端，盲孔102-1底部设有螺纹孔102-2，芯轴103的一端上设有外螺纹103-1，芯轴103的一端通过外螺纹103-1与盲孔102-1底部的螺纹孔102-2配合连接。指示轮104为圆柱体，芯轴103的另一端穿出盲孔102-1并与指示轮104的一端固定。指示轮104至头部101端面之间的距离为该螺栓达到要求的预紧力时盲孔高度H1因螺杆102拉伸而增加的距离。
指示轮104外套有指示帽105，指示帽105为圆桶状，指示帽105的内壁和外壁为同轴的圆柱曲面，指示轮104外壁和指示帽105内壁配合。头部101的端面上设有圆环形的旋转槽101-2。指示帽105的帽口边缘设置在旋转槽101-2内，指示帽105的内壁与旋转槽101-2的内侧壁面配合。指示帽105的内壁上设有指示帽卡环105-3，指示帽卡环105-3位于指示帽105的帽口边缘处。旋转槽101-2内侧壁面上设有旋转槽卡环101-3，旋转槽卡环101-3位于旋转槽101-2的槽口位置。旋转槽卡环101-3和指示帽卡环105-3配合卡紧，指示帽105的帽口边缘在旋转槽101-2内旋转且不会脱离旋转槽101-2。
指示轮104的另一端上固定有限位块104-2，限位块104-2为圆柱体。限位块104-2至指示帽105的距离小于螺纹孔高度h1。指示帽105的桶口端面上开有测量槽105-2，测量槽105-2垂直指示轮104的端面，测量槽105-2的高度为指示轮104至头部101端面之间的距离最大值，测量槽105-2用于测量指示轮104至头部101端面之间的距离。盲孔102-1和指示帽105内填充有润滑脂106。
头部101、通孔101-1、旋转槽101-2、螺杆102、盲孔102-1、螺纹孔102-2、芯轴103、外螺纹103-1、指示轮104、限位块104-2和指示帽105均同轴。
如图3所示，指示轮104的圆柱曲面上沿圆周方向均布有十个凹槽104-1，凹槽104-1的长度方向与指示轮104轴线平行，指示帽105内壁上设有十个凸棱105-1，凸棱105-1的长度方向与指示帽105轴线平行，凹槽104-1与凸棱105-1的位置一一对应，每个凹槽104-1与一个凸棱105-1配合。
实施例的工作原理及优点：
根据胡克定律，拉伸长度与预紧力成线性关系。因此在精确预紧螺栓安装时，先转动指示帽105，使指示帽105带动指示轮104转动，以调整芯轴103上外螺纹103-2与螺纹孔102-2的配合距离从而调整指示轮104至头部101端面之间的距离H2，利用测量槽105-2测量指示轮104至头部101端面之间的距离H2使该距离为该螺栓达到目标预紧力时盲孔高度H1的拉伸长度。
如图4所示，在该螺栓装配使用时，两个法兰3对正并在两个法兰3之间设置垫片4，该螺栓穿入两个对接的法兰3的螺栓孔内，并旋转与该螺栓配合的螺母2拉伸该螺栓将两个对接的法兰3压紧。在螺母2拉伸该螺栓过程中，芯轴103因为没有受到螺母2的拉伸，所以长度没有变化，而螺杆102因为受到螺母2的拉伸而伸长。在达到目标预紧力时，螺杆102上盲孔高度H1的拉伸长度与指示轮104至头部101端面之间的距离H2相同，指示轮104紧贴头部101端面，螺母2无法再旋转，该螺栓完成预紧。
安装后当该螺栓预紧松弛时，指示盘104离开头部101端面，指示帽105可以带动指示盘104旋转。因此依据指示帽105是否能够旋转可以判断该螺栓预紧是否松弛。
本方案的精确预紧螺栓可以根据胡克定律，通过控制螺栓102的拉伸长度来精确控制螺栓的预紧力，预紧力误差仅为5％，可以满足风力发电机、压力容器等对预紧力控制要求较高的设备。该螺栓预紧操作简单方便，可使用普通的扳手预紧，并通过观察螺母2是否可旋转来确定该螺栓是否达到设定的预紧力。该螺栓在工作状态下，可直接观察指示帽105是否可旋转来确定螺栓预紧是否松弛，而无需专门的检测设备。该螺栓的预紧操作空间小，无需专业设备。