连接件的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及机械连接技术领域，尤其涉及一种连接件。
【背景技术】
[0002]螺柱连接是机械部件的装配中普遍应用的连接形式之一，其可靠性直接影响整体设备的运行状态和质量。例如，对于例如变桨轴承的部分重要部件通过螺柱连接的风力发电机组来说，一旦螺柱连接失效，风力发电机组中的被连接件可能会分离，从而影响风力发电机组的正常运行，甚至会造成风力发电机组的质量事故。因此，在螺柱的装配过程和使用过程中，确保螺柱的连接强度，对螺柱连接的预紧力等进行检测和监测，有效地提高螺柱连接的可靠性，才能减少螺柱连接失效的概率。
[0003]螺柱连接的失效形式主要有疲劳断裂、脆性断裂和韧性断裂，目前螺柱连接时，螺柱需要承受来自被连接件的交变载荷、不规律载荷作用，疲劳断裂成为螺柱连接失效的主要原因。因此，在螺柱的工作过程中需要监测螺柱轴向载荷，用于防止螺柱由载荷过大而引起失效。
[0004]螺柱连接主要被用于连接较厚的零件，螺柱除受到拉力外，需要承受来自被连接件的弯矩作用。当螺柱受到弯矩作用时，其应力集中或存在裂纹处就会发生断裂而造成螺柱连接失效。因此，需要对螺柱受到的弯矩进行检测及监测，以防止螺柱失效发生事故。
[0005]但是，现有技术中并没有理想的技术手段，能够有效地检测螺柱连接的预紧力、螺柱轴向载荷以及螺柱受到的弯矩进行有效检测。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种连接件，以有效监测连接件受到的弯矩，提高连接件的可靠性。
[0007]为达上述目的，本实用新型提供一种连接件，所述连接件具有螺纹段和非螺纹段，在所述非螺纹段的轴向外表面上沿周向贴附有多个应变片，所述多个应变片分别与应变检测设备连接。
[0008]可选地，所述多个应变片沿同一圆周的周向均匀地排布。
[0009]可选地，所述应变检测设备包括带电桥回路的应变测量仪。
[0010]可选地，所述连接件配有垫圈，所述垫圈开设有自其内侧通至外侧的沟槽，所述多个应变片的连接线分别自所述沟槽穿出并与所述应变检测设备电连接。
[0011]可选地，自所述连接件的一端轴向开设有通孔，在所述非螺纹段的轴向外表面上还设有分别与所述多个应变片相应的开孔，所述多个开孔分别与所述通孔相通，所述多个应变片的连接线分别自所述开孔穿入所述通孔并自所述通孔穿出，连接至所述应变检测设备。
[0012]可选地，在所述连接件开设所述通孔处还固定有与所述应变检测设备连接的插头，所述多个应变片的连接线与所述插头连接。
[0013]可选地，所述插头为航空插头。
[0014]可选地，所述连接件还配有与所述螺纹段相配合的螺母。
[0015]可选地，所述应变片为丝式电阻应变片或箔式电阻应变片，所述连接件为双头螺柱或六角螺栓。
[0016]可选地，所述应变检测设备通过以太网或总线分别与通用PC、数据采集服务器、嵌入式工控机和PLC当中的至少一个通讯连接。
[0017]本实用新型实施例提供的连接件，通过在非螺纹段的轴向外表面贴附多个应变片，利用应变片原理来检测连接件的预紧力、轴向载荷以及连接件受到的弯矩，进而有效提高连接件的连接作用的可靠性，并对连接件的连接作用是否失效进行精确监测。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的实施例一的连接件的结构示意图；
[0019]图2为图1中示出的连接件的A-A向剖视图；
[0020]图3为本实用新型的实施例一的连接件的布置位置示意图；
[0021 ]图4为本实用新型的实施例一的连接件的第一受力分析示意图；
[0022]图5为本实用新型的实施例一的连接件的应变检测设备的工作状态示意图；
[0023]图6为本实用新型的实施例一的连接件的第二受力分析示意图；
[0024]图7为本实用新型的实施例二的连接件的结构示意图；
[0025]图8为图7中示出的连接件的B-B向剖视图；
[0026]图9为本实用新型的实施例二的连接件的头部的结构示意图。
[0027]附图标号说明
[0028]1:双头螺柱;2:螺母;3:垫圈；4:沟槽;5:连接线;6:应变检测设备;7、7-1、7-2、7-
3、7-4:应变片;8:保护套;9、10:被连接件；11:应变片方向标记线；12:通孔;13:开孔;14:插头；15:粘接剂；16:通用PC; 17:数据采集服务器;18:嵌入式工控机；19: PLC; F:力;Fx、Fy:力F的分力;F’x、F’y:应力;M:力矩;Ml:弯矩。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本实用新型的实施例的连接件进行详细描述。
[0030]实施例一
[0031]图1为本实用新型一的实施例的连接件的结构示意图，该连接件可用于连接风力发电机组的结构组件，通过对连接件的预紧力、轴向载荷以及连接件受到的弯矩进行检测和监测，来提高连接件的可靠性以及对连接件的连接作用是否失效进行有效监测。当然，该连接件还可用于连接铁塔、桥梁等钢结构中的结构组件。
[0032]如图1和图2所示，该连接件具有螺纹段和非螺纹段，在非螺纹段的轴向外表面上沿周向贴附有多个应变片7，该多个应变片7分别与应变检测设备6连接。本实施例中，该连接件为具有螺纹段和非螺纹段的双头螺柱I，对被连接件9和被连接件10进行紧固连接。在其它实施例中，该连接件还可以为其他类型的具有螺纹段和非螺纹段的连接件，例如六角头螺栓。此外，应变片7可以是例如，但不限于，丝式电阻应变片或箔式电阻应变片等。
[0033]这里，应变检测设备6根据从多个应变片7检测的形变数据(例如应变片7的电阻改变值)来检测连接件的预紧力、轴向载荷和受到的弯矩。具体地，应变检测设备6可包括带电桥回路的应变测量仪。根据实际需要，电桥回路可采用单臂回路、半桥回路或全桥回路。此夕卜，根据本实用新型的构思，应变片7与应变检测设备6的连接可以是电连接，也可以是无线通信连接。
[0034]在双头螺柱I连接被连接件9和被连接件10的装配过程中，贴附在双头螺柱I的非螺纹段的多个应变片7可以检测双头螺柱I的形变，与多个应变片7连接的应变检测设备6将应变片7检测到形变数据转化为双头螺柱I的预紧力，根据检测到的预紧力可以有效地控制双头螺柱I的预紧力，使双头螺柱I对被连接件9和被连接件10进行可靠地紧固连接。此外，在双头螺柱I装配完成之后并进行工作时，应变检测设备6根据多个应变片7检测到的双头螺柱I的形变数据来确定双头螺柱I的轴向载荷以及双头螺柱I受到的弯矩，对双头螺柱I的轴向载荷和弯矩进行精确监测，进而判断双头螺柱I的紧固连接是否失效。
[0035]将应变片贴附在双头螺柱I的非螺纹段的轴向外表面，对双头螺柱I的损伤较小，几乎不会对其连接强度造成影响。应变片的价格低廉，应变片检测技术成熟，测量成本低，可以在使用较低成本的情况下，来检测该连接件的预紧力以及监测连接件的紧固连接是否失效，提高该连接件的可靠性。
[0036]在实际应用场景中，多个应变片7可以通过与双头螺柱I的弹性模量相同的胶水，并利用合理的粘贴方式贴附在双头螺柱I的工况敏感区，用于精确地检测双头螺柱I的形变。多个应变片7位于被连接件9的内部，可以分别通过连接线5与应变检测设备6连接，将应变片7检测到的形变信号传输到应变检测设备6。为了保护应变片7以及束缚连接线5，可以设置紧贴双头螺柱I轴向外表面的保护套8(例如塑料保护套、橡胶保护套等)，使保护套8遮盖多个应变片7以及部分连接线5。
[0037]优选地，该连接件配有垫圈3，垫圈3开设有自其内侧通至外侧的沟槽4，多个应变片7的连接线5分别自沟槽4穿出并与应变检测设备6电连接，以使应变检测设备6从多个应变片7采集形变数据(如电阻改变值)。
[0038]垫圈3设置在被连接件9的外侧，垫圈3的开槽面应该打毛，防止垫圈3转动而影响连接线5整体布局。沟槽4用于容纳自被连接件内部导出连接线5，沟槽4的开槽位置、开槽深度、开槽宽度以及数量可以根据实际应用进行确定，例如图1中的沟槽4为一个，其开槽深度的范围可以为2mm?3mm，其开槽宽度的范围可以为2mm?3mm。连接线5从被连接件中引出与应变检测设备连接，可以方便测量操作。
[0039]优选地，该连接件还配有与其螺纹段相配合的螺母2。
[0040]为了保证双头螺柱I的紧固连接的可靠性，需要螺母2与双头螺柱I的螺纹段之间的螺纹副相配合并具有一定的摩擦力矩，该摩擦力矩是由拧紧螺母2时螺纹副产生预紧力而获得。因此，预紧力的合适控制是确保双头螺柱I的紧固连接质量的关键，通过应变片7以及应变检测设备6可以精确地获取双头螺柱I的预紧力，根据此预紧力来拧紧螺母2以及双头螺柱I，以实现对双头螺柱I的预紧力的精确控制，防止预紧力过小导致双头螺柱I的紧固连接松动而失效，以及防止预紧力过大导致双头螺柱I变形，同时还能加快双头螺柱I的装配效率。
[0041]在风力发电机组中，双头螺柱I的布置方式通常为圆周均匀布置，如图3和图4所示，双头螺柱I受到的载荷指向被连接件的圆心，双头螺柱I工作时，其受到的力通常经过双头螺柱I的轴心。当双头螺柱I受到任意方向的力F作用时，根据力的分解，可以将力F分解为沿水平方向(双头螺柱I的径向)的力Fx和沿竖直方向(双头螺柱I的轴向)的力Fy。
[0042]当双头螺柱I无轴向外载荷作用时，沿水平方向的力Fx等于零，沿竖直方向的力Fy即为螺母2被拧紧时产生的预紧力，其大小等于双头螺柱I产生的沿竖直方向的应力F’y，该力的大小可以通过应变片7测量，此时应变检测设备6检测到的力即为双头螺柱I的预紧力。在双头螺柱I的装配过程中，可以根据该预紧力对双头螺柱I的预紧过程进行精确控制，使双头螺柱I可靠地对被连接件9和被连接件1进行紧固连接。
[0043]当双头螺柱I还受到来自被连接件的载荷作用时，力Fy发生变化，此时应变检测设备6检测到的力为双头螺柱I的预紧力与轴向载荷之和，则轴向载荷的大小等于应变检测设备6检测到的力减去双头螺柱I的预紧力，该预紧力为应变检测设备6存储的先前检测到的双头螺柱I的预紧力。
[0044]当双头螺柱I还受到来自被连接件的弯矩作用时，沿水平方向的力Fx不等于零，则Fx产生沿水平方向的力矩M，M的