测力螺栓的制作方法

本实用新型涉及螺栓预紧监测技术领域，特别是涉及一种测力螺栓。

背景技术：

螺栓受轴向拉力作用时会发生伸长，其内部产生相应的应变。在材料的弹性范围内，应变的大小与螺栓所受拉力的大小成线性关系。使用由敏感栅等构成的敏感元件，将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。通过应变的测量和信号的标定，可以较为精确地获得螺栓轴向力的大小，从而为与螺栓轴向力相关的设计选型、装配工艺参数确定等提供依据。

传统的螺栓轴向力的测试，是在螺栓的表面贴4个敏感元件，将其接入惠斯通电桥。通过特殊设计的工装，对螺栓施加预紧力，通过采集输出信号与预紧力的关系进行标定，从而实现对螺栓预紧力的测量。

但是，该种测试方式在螺栓表面粘贴敏感元件，测试结果的精度受环境因素影响较大；表面贴片的方案，无法排除螺栓弯矩和扭矩对测试结果的影响；测试结果受环境、螺栓弯曲和扭转等因素较大，并且敏感元件的引出线容易受到拉力断裂，测试方案的健壮性较差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对无法排除螺栓弯矩和扭矩对测试结果的影响；测试结果受环境、螺栓弯曲和扭转等因素较大，并且敏感元件的引出线容易受到拉力断裂，测试方案的健壮性较差的问题，提供一种测力螺栓。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种测力螺栓，包括螺栓本体、敏感元件和保护装置；螺栓本体轴向开设有安装孔，敏感元件设置在安装孔内，敏感元件的引出线用于与外部测试电路的导线电连接；保护装置设置在安装孔的开口端，用于保护引出线与外部测试电路的导线的连接处。

在其中的一个实施例中，保护装置包括弹性固定座，弹性固定座上设置有空心部位，空心部位用于容置引出线与外部测试电路的导线的连接处，并通过胶黏剂将引出线与外部测试电路的导线的连接处固定在空心部位。

在其中的一个实施例中，弹性固定座为橡胶固定座。

在其中的一个实施例中，橡胶固定座通过胶黏剂固定在螺栓本体的头部。

在其中的一个实施例中，保护装置包括插接头；插接头设置在安装孔的开口端，插接头用于与敏感元件的引出线电连接。

在其中的一个实施例中，插接头通过螺纹连接在安装孔的开口端。

在其中的一个实施例中，插接头与安装孔的开口端之间填充有胶黏剂。

在其中的一个实施例中，敏感元件呈长条状，且敏感元件的长度方向与螺栓本体的延伸方向一致。

在其中的一个实施例中，敏感元件为长方形，且敏感元件沿长度方向的中心线与螺栓本体的轴线位于同一条直线上。

在其中的一个实施例中，敏感元件通过胶黏剂固定在安装孔内。

上述测力螺栓，将敏感元件封装于螺栓本体的安装孔内，这样，可以减少温度、油污等外部环境因素以及弯矩和扭矩对于测量的影响，进一步地，将敏感元件沿螺栓本体的轴线安装，能够实现对螺栓轴向预紧力的高度精度测量。另外，通过保护装置保护敏感元件的引出线，可以避免引出线受到拉力而断裂，提高测试件的健壮性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的测力螺栓的结构示意图；

图2为本实用新型另一个实施例提供的测力螺栓的结构示意图。

其中：

100-螺栓本体；

110-安装孔；

200-敏感元件；

300-保护装置；

310-弹性固定座；311-空心部位；

320-插接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的测力螺栓进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1或图2所示，本实用新型一实施例的测力螺栓，包括螺栓本体100、敏感元件200和保护装置300；螺栓本体100轴向开设有安装孔110，敏感元件200设置在安装孔110内，敏感元件200的引出线用于与外部测试电路的导线电连接；保护装置300设置在安装孔110的开口端，用于保护引出线与外部测试电路的导线的连接处。

其中，敏感元件200的种类可以为多种，例如：压电薄膜、光栅传感器或者应变片等等，较佳地为电阻应变片，电阻应变片的引出线与外部测试电路的导线电连接，从而能够通过监测应变片电阻的变化，获得螺栓受力的变化。

敏感元件200的形状也可以有多种，优选地，敏感元件200呈长条状，且敏感元件200的长度方向与螺栓本体100的延伸方形一致。其中，敏感元件200较佳地为长方形，还可以为圆筒状，敏感元件200的中心线与螺栓本体100的轴线位于同一条直线上，换句话说，也就是固定安装敏感元件200的安装孔110的中心线与螺栓本体100的轴线位于同一直线上，而敏感元件200沿安装孔110的中心线固定安装。

安装孔110的截面形状可以为多种，例如：圆形、椭圆形、方形或者多边形等等，本领域技术人员可以根据需要来选择安装孔110的截面形状，较佳地为圆形。安装孔110的结构形式也可以为多种，如光孔或者台阶孔等等，优选地，安装孔110为光孔，其直径小于2mm；或者，安装孔110为台阶孔，采用上端为M6螺纹孔和下端为直径2mm光孔组合而成。

另外，敏感元件200安装在安装孔110的方式可以为多种，优选地，使用胶黏剂，通过灌胶、固化等工艺完成敏感元件200的安装和固定，敏感元件200固定安装在距离安装孔110底面2mm-3mm处，从而使敏感元件200能够基本位于螺栓本体100的轴心位置处，利于测量数据的精准。

敏感元件200具有与外部测试电路连接的引出线，其中，引出线和外部测试电路的导线的连接方式可以为多种，例如：粘结、焊接等等，较佳地为焊接。保护装置300的结构形式可以为多种，例如：保护装置300可以为胶套管，利用胶套管套设在引出线和外部测试电路的导线的连接处，并与胶套管进行胶粘固定，从而对上述连接处起到保护作用，避免敏感元件200的引出线因受到外力拉扯而断裂。当然，保护装置300还可以为其他结构。

本实施例中的测力螺栓，在螺栓本体100轴向开设安装孔110，且安装孔110的中心线与螺栓本体100的轴线位于同一直线上，并将敏感元件200固定安装在安装孔110内，这样，敏感元件200位于螺栓的轴心处，可以减少温度、油污等外部环境因素以及弯矩和扭矩对于测量的影响，进而能够实现对螺栓轴向预紧力的高度精度测量。另外，通过保护装置300保护敏感元件200的引出线，可以避免引出线受到拉力而断裂，提高测试件的健壮性。

参见图1，作为一种优选的实施方式，保护装置300包括弹性固定座310，弹性固定座310上设置有空心部位311，空心部位311用于容置引出线与外部测试电路的导线的连接处，并通过胶黏剂将引出线与外部测试电路的导线的连接处固定在空心部位311。

其中，弹性固定座310的材质可以为橡胶或者硅胶等等具有弹性的材料，较佳地，弹性固定座310为橡胶固定座。

弹性固定座310与螺栓本体100的连接方式可以为多种，例如：卡接、粘结或者螺纹连接等等。较佳地为，弹性固定座310粘结在螺栓本体100的头部，即橡胶固定座通过胶黏剂固定在螺栓本体100的头部。这样可以尽可能的减少弹性固定座310从螺栓本体100上脱落的几率，提高保护装置300的稳定性。

在本实施例中，利用弹性固定座310保护引出线，从而在螺栓受外力牵扯时通过弹性固定座310的形变来缓冲外力对引出线的作用力，从而对引出线起到保护的作用。

参见图2，作为另一种优选的实施方式，保护装置300包括插接头320；插接头320设置在安装孔110的开口端，插接头320用于与敏感元件200的引出线电连接。这样，本实施例中的测力螺栓不需要一直与外部测试电路电连接，可以仅在需要测量时连接外部电路，即通过将外部测试电路的插头插入插接头320中，实现外部测试电路与敏感元件200的电连接，使用更加便捷。而插接头320与安装孔110开口端的连接方式可以为多种，例如：螺纹连接、胶黏或者卡接等等。

进一步地，插接头320与安装孔110的开口端之间填充有胶黏剂。在插接头320和安装孔110的开口端之间填充胶黏剂可以尽可能的减少插接头320松动的可能性，提高保护装置300的稳定性。

本实用新型实施例以敏感元件200为电阻式应变片为例说明，应变片的引出线接入惠斯通电桥，进而完成对螺栓轴向力的标定和测试。

在使用时，螺栓拧固在连接件上，应变片的引出线接入惠斯通电桥，螺栓工作时，由于螺栓受力变形，引起螺栓本体100内应变片电阻的变化，且两者之间存在线性关系，通过惠斯通电桥能够精准地测量出电阻的变化数据。通过监测螺栓应变的变化情况，可以获得螺栓受力的变化，从而为与螺栓轴向力相关的设计选型、装配工艺参数确定等提供依据。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。