一种具有应力检测功能的垫片的制作方法

1.本实用新型涉及机械连接技术领域，具体涉及一种具有应力检测功能的垫片。


背景技术：

2.在机械领域中，机械结构、部件之间常常需要应用螺栓进行连接安装，螺栓紧固的原理是依靠预紧力使螺纹产生一定的塑形变形，加上金属材料的记忆特性，内外螺纹的恢复应力都施加到其结合面上，达到紧固目的，但是随着螺栓紧固时间的延长，部分塑形变形会变成永久变形，导致恢复应力下降，进而导致螺栓所能提供的锁紧力下降，导致螺栓松动，因此需要一种可监测应力的垫片。
3.公开号：cn211553162u，专利名称为：一种螺栓轴力传感器，其技术方案公开了一种垫片，可以通过将光纤围绕在垫片的周壁上以检测应力变化。在现有技术中，将垫片安装完成后，其垫片主体会受到沿其轴线方向的压力，随后垫片主体在轴向压力的挤压下会产生弹性变形，垫片主体沿其轴线方向的厚度会缩短，并同时沿其径向往外周壁挤压，目前的应力检测光纤通常是直接绕设于垫片主体的外周壁上，垫片主体发生弹性变形后，垫片主体的外周壁会挤压应力检测光纤，使得应力检测光纤拉扯，随后其内部的光纤信号光谱会发生变化，通过信号解调仪器对变化后的光纤信号光谱进行解调即可对应力进行检测，但是直接将应力检测光纤绕设在垫片主体的外周壁上，应力检测光纤与垫片主体为连续式的线式接触，由于垫片主体安装后其受压面不够平整，垫片主体沿其周向的受力并不均匀，因此，垫片主体周壁的弹性变化也并不均匀，从而使得围绕于垫片主体上的光纤的受力也不够均匀，且受力较为分散，导致后续应力检测时精度不够，灵敏度不高。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种具有应力检测功能的垫片，通过将现有技术中光纤光栅的连续式受力改进为点式受力，以解决现有技术中垫片监测受到的应力精度不够、灵敏度不高的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
7.本实用新型提供一种具有应力检测功能的垫片，包括垫片主体，还包括用于将其轴向应力转变为径向应力后径向推动应力检测光纤的应力传递单元，应力传递单元沿所述垫片主体的轴向嵌设于垫片主体内。
8.在一些可选的实施例中，所述应力传递单元包括沿所述垫片主体的轴向嵌设于垫片主体内的应力检测柱；以及用于沿径向推动应力检测光纤的受力弓，受力弓通过至少两个沿轴向有间距的连接点固定于应力检测柱朝向应力检测光纤的侧面上；当应力检测柱受到轴向应力变形后，受力弓通过沿轴向间距缩短的两个连接点沿径向朝推动应力检测光纤的方向变形。
9.在一些可选的实施例中，所述垫片主体上设有用于安装应力检测柱的安装槽口，
安装槽口的侧面与垫片主体的外周壁连通，受力弓通过安装槽口固定于所述应力检测柱的侧面上。
10.在一些可选的实施例中，所述垫片主体上设有贯穿安装槽口并与垫片主体轴线平行的切面，所述应力检测柱具有与切面齐平的顶压面。
11.在一些可选的实施例中，所述受力弓包括用于推动所述应力检测光纤的受力弓主体和至少两个设于受力弓主体上的形变传递点，形变传递点与所述连接点重合，形变传递点均设于远离应力检测光纤一侧的受力弓主体上，受力弓主体通过形变传递点沿所述应力检测柱的轴向与应力检测柱固定连接。
12.在一些可选的实施例中，所述受力弓主体的形状包括一字形、十字形、三角形、菱形、矩形中的至少一种。
13.在一些可选的实施例中，所述受力弓的形状为菱形，菱形的受力弓上设有两个分别设于其相对的两个折角上的形变传递点。
14.在一些可选的实施例中，还包括设于垫片主体底部的受压片，所述应力检测柱的一端固定于受压片上，另一端为自由端并与垫片主体的端面齐平。
15.在一些可选的实施例中，所述垫片主体与所述应力检测柱齐平的一端具有微凸台阶，应力检测柱通过微凸台阶嵌设于垫片主体内。
16.在一些可选的实施例中，所述垫片主体的周壁上设有弧形凹槽。
17.在一些可选的实施例中，所述应力传递单元至少有三个，应力传递单元沿所述垫片主体的周向均匀分布。
18.在一些可选的实施例中，所述应力检测柱和所述受力弓的材质均为金属材质。
19.在一些可选的实施例中，还包括套设于所述垫片主体和所述应力传递单元上的外壳。
20.本实用新型的有益效果：
21.本实用新型的一种具有应力检测功能的垫片，包括垫片主体，还包括用于将其轴向应力转变为径向应力后，沿径向推动应力检测光纤的应力传递单元，应力传递单元沿所述垫片主体的轴向嵌设于垫片主体内。
22.其效果是：通过设置沿垫片主体的轴向嵌设应力传递单元，可以使得应力传递单元可以推动绕设于垫片主体周壁上的应力检测光纤，从而将现有技术中的应力检测光纤与垫片主体周壁的连续式接触受力改进为应力检测光纤与应力传递单元的点式接触受力，从而解决现有技术中由于连续式接触受力导致的受力分布不均、应力精度不够、灵敏度不高的问题。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。
24.图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中不具有外壳时的立体结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例中垫片主体的立体结构示意图；
27.图4为本实用新型实施理料中垫片主体的俯视结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例中受力弓的立体结构示意图；
29.图6为本实用新型实施例中应力检测柱的立体结构示意图；
30.图7为本实用新型实施例中垫片安装就后不具有外壳时的结构示意图；
31.图8为本实用新型实施例中应力传递单元的左视结构示意图。
32.附图标记及对应的零部件名称说明：
33.1-垫片主体，11-安装凹槽，12-微凸台阶，13-切面，14-弧形凹槽，2-外壳，3-应力传递单元，31-应力检测柱，311-顶压面，32-受力弓，321-受力弓主体，322-形变传递点，4-受压片，5-应力检测光纤。
具体实施方式
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
37.如图1-图7所示，本实施例提供一种具有应力检测功能的垫片，包括垫片主体1，还包括用于将其轴向应力转变为径向应力后径向推动应力检测光纤5的应力传递单元3，应力传递单元3沿所述垫片主体1的轴向嵌设于垫片主体1内。
38.如图7和图8所示，通过在垫片主体1的轴向嵌设应力传递单元3，且应力传递单元3可以将其受到的轴向应力转变为径向应力后，推动其支撑的力检测光纤发生沿径向发生拉扯，进而可以通过应力检测光纤5对应力传递单元3受到的轴向应力进行检测。与现有技术中应力检测光纤5绕设于垫片主体1周壁上不同的是，本实施例中的应力检测光纤5通过应力传递单元3固定于垫片主体1上，而通过应力检测光纤5通过应力传递单元3进行固定，使得应力检测光纤5的受力由传统的线式接触受力改进为点式接触受力或线段式接触受力，缩小应力检测光纤5被拉扯的线段长度，使应力检测光纤5的受力点更加集中，进而提高应力检测时的精度以及灵敏性，本实施例中所述的应力检测光纤5现有技术中常见的光纤光栅，在此不再赘述。
39.在一些可选的实施例中，所述应力传递单元3包括沿所述垫片主体1的轴向嵌设于垫片主体1内的应力检测柱31；以及用于沿径向推动应力检测光纤5的受力弓32，受力弓32通过至少两个沿轴向有间距的连接点固定于应力检测柱31朝向应力检测光纤5的侧面上；当应力检测柱31受到轴向应力变形后，受力弓32通过沿轴向间距缩短的两个连接点沿径向朝推动应力检测光纤5的方向变形。应力检测柱31与受力弓32固定连接。垫片安装完成后，
应力检测柱31会受到轴向压力，应力检测柱31在其受到轴向压力后，其轴向长度会缩短，而应力检测柱31产生轴向缩短后，受力弓32与应力检测柱31固定的两个连接点的轴向间距缩短，进而使得与应力检测柱31固定连接的受力弓32会随着其发生缩短沿垫片主体1的径向往外凸，进而推动其上绕设的应力检测光纤5产生拉扯、形变、进行精准测量应力。
40.在一些可选的实施例中，所述垫片主体1上设有用于安装应力检测柱31的安装槽口，安装槽口的侧面与垫片主体1的外周壁连通，受力弓32通过安装槽口固定于所述应力检测柱31的侧面上。
41.在一些可选的实施例中，所述垫片主体1上设有贯穿安装槽口并与垫片主体1轴线平行的切面13，所述应力检测柱31具有与切面13齐平的顶压面311。通过在垫片主体1上设置切面13，且该切面13贯穿安装槽口设置，同时应力检测柱31具有与该切面13齐平的顶压面311，可以使得整个应力传递单元3安装于垫片主体1上后，整个垫片的结构更加的紧凑，可以避免应力检测光纤5绕设在应力传递单元3后，应力检测光纤5与垫片主体1的外周壁产生接触，使得垫片主体1的形变对应力检测光纤5产生推动，造成应力检测的干扰，影响应力检测的精度和灵敏度。
42.在一些可选的实施例中，所述受力弓32包括用于沿径向推动所述应力检测光纤5的受力弓主体321和至少两个设于受力弓主体321上的形变传递点322，形变传递点322与所述连接点重合，形变传递点322均设于远离应力检测光纤5一侧的受力弓主体321上，受力弓主体321通过形变传递点322沿所述应力检测柱31的轴向与应力检测柱31固定连接。受力弓主体321通过两个形变传递点322沿应力检测柱31的轴向固定于应力检测柱31上，可以使得应力检测柱31受到轴向压力产生轴向的缩短变形后，两个形变传递点322沿轴向的距离缩短，进而导致受力弓主体321产生沿轴向的缩短，使得受力弓主体321沿垫片主体1的径向往外凸，使应力检测光纤5受到沿垫片主体1径向的拉扯，进而实现对应力的检测。在一些实施例中，还可以设置三个形变传递点322或四个形变传递点322，但其中至少有两个形变传递点322沿应力检测柱31的径向设置。
43.在一些可选的实施例中，所述受力弓主体321的形状包括一字形、十字形、三角形、菱形、矩形中的至少一种。一些实施例中，受力弓主体321的形状可以为沿竖向设置的一字形，受力弓主体321的形状为一字形时，受力弓32的两个形变传递点322分别设于其两端；在一些实施例中，受力弓主体321的形状可以为十字形，受力弓主体321的形状为十字形时，受力弓32的两个形变传递点322分别设于其两个相对的两端上。
44.在一些可选的实施例中，所述受力弓32的形状为菱形，菱形的受力弓32上设有两个分别设于其相对的两个折角上的形变传递点322。如图5所示，本实施例中的受力弓主体321为菱形，形变传递点322为矩形凸起，菱形的受力弓32通过矩形凸起与应力检测柱31固定连接。固定连接可以为焊接、插接等固定方式，本实施例中的固定连接方式为焊接。
45.在一些可选的实施例中，还包括设于垫片主体1底部的受压片4，所述应力检测柱31的一端固定于受压片4上，另一端为自由端并与垫片主体1的端面齐平。应力检测柱31的端面与垫片主体1的端面齐平，可以避免应力检测柱31的端面伸出垫片主体1的端面，造成应力检测柱31的受力远大于垫片受力的情况，应力检测不准。
46.在一些可选的实施例中，所述垫片主体1与所述应力检测柱31齐平的一端具有微凸台阶12，应力检测柱31通过微凸台阶12嵌设于垫片主体1内。微凸台阶12内设有与安装槽
口连通的通孔，应力检测柱31通过微凸台阶12的通孔安装于垫片主体1的安装槽口内；通过设置微凸台阶12，微凸台阶12略高于垫片主体1的端面，可以避免应力检测柱31由于垫片主体1端面不够平整导致的多个应力检测柱31受力不均的问题。
47.在一些可选的实施例中，所述垫片主体1的周壁上设有弧形凹槽14。如图2和图3所示，本实施例中的垫片主体1的周壁上设置有弧形凹槽14，菱形弓不具有形变传递点322的另外两个折角与弧形凹槽14的高度齐平，通过设置弧形凹槽14，可以避免应力检测光纤5绕设与应力传递单元3上后，应力检测光纤5与垫片主体1的外周壁产生接触，从而对应力检测产生干扰，影响应力检测的精度以及灵敏度。
48.在一些可选的实施例中，所述应力传递单元3至少有三个，应力传递单元3沿所述垫片主体1的周向均匀分布。如图1至图4所述，本实施例中的应力传递单元3为三个，且三个应力传递单元3沿垫片主体1的周向均匀分布。在一些实施例中，应力传递单元3还可以为四个、五个、六个等数量。
49.为避免应力检测柱31和受力弓32的强度不够，在一些可选的实施例中，所述应力检测柱31和所述受力弓32的材质均为金属材质。其中，金属材料可以为铝合金、铁合金材料。
50.在一些可选的实施例中，还包括套设于所述垫片主体1和所述应力传递单元3上的外壳2。外壳2上设置有用于穿插引力检测光纤的通孔(图中未示出)，本实施例中的外壳2为一体化成型的外壳2，外壳2的材质与垫片主体1为材质相同的金属。
51.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变形和改进，这些变形和改进也视为本实用新型的保护范围。