一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置的制作方法

本发明涉及螺栓预紧力设备，具体为一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置。

背景技术：

1、螺栓在拧紧的过程中会产生一个与拧紧力矩成正比的轴向预紧力，拧紧后预紧力保持在螺栓上以达到紧固、可靠连接的目的。核定预紧力为一个与抗拉强度或屈服强度成一定比例的值。预紧力过大则容易造成螺栓屈服或断裂，过小则使得螺栓更容易受到扰动的影响而变得松动，以上这个都是造成设备失效、安全事故的重要因素，因此，使得螺栓在拧紧时能够准确地达到核定预紧力值，并在服役过程中保持在核定预紧力值上则显得尤为重要。

2、在实际工程实践中，拧紧螺栓的常规工具是扭矩扳手，由于摩擦力的存在，采用扭矩扳手拧紧螺栓对螺栓施加预紧力存在较大的误差。螺栓在拧紧后的服役期间由于受扰动或应力的影响，可能会出现松动或者因为超载而屈服、断裂。为了避免出现以上问题，可采取的方案是在螺栓安装和服役的过程中准确地测量出螺栓预紧力，从而可以在拧紧过程中不依赖扭矩扳手的示数值而是根据实际施加的预紧力将螺栓拧紧到核定值，在螺栓服役过程中当测量到的预紧力不在核定范围内则使用扳手将螺栓重新拧到核定值上。现有技术中，可以通过超声、应变、光纤等方式测量出螺栓的预紧力，如中国发明专利申请号cn201811066580.9、cn201410518888.0、cn202211155505.6中所提供的，虽然测量精度能够满足要求，但以上技术都需要涉及传感测量、信号采集处理等模块，不仅成本较高，而且还需要有电源供电,但是无论是有线供电、无线供电还是采取电池供电都将会增加系统的复杂度，而且很大一部分螺栓装配的环境并不具备供电条件。由stress indicators公司生产的smartbolts（智慧螺栓）内置有视觉张力指示计，智慧螺栓在被拧紧后视觉张力指示计会改变颜色来指示螺栓所受的预紧力，但是通过颜色的改变来指示预紧力大小精度较低，另外由于要感应螺栓内部张力的大小，螺栓的轴向中心位置被设计为通孔或盲孔用于填充以上的视觉张力指示剂，这样也会严重影响螺栓的强度等级。

技术实现思路

1、针对以上存在的问题，本发明的目的是提供一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，采用垫片式的结构，利用莫尔条纹的移动来定量的指示出预紧力的大小，无需电源供电、适用于各种头型的螺栓、结构简单、体积小、成本低。

2、实现上述目的的技术方案是：包括套筒和叠放在套筒一侧的第一板材和第二板材，第二板材设置在第一板材的外侧，第二板材采用透明材料，第一板材和第二板材分别与套筒固定、并相对活动设置，第一板材与套筒的连接部位位于套筒一端、第二板材与套筒的连接部位位于套筒的另一端；

3、第一板材和第二板材上均设置有相同纹样的直线条纹，并且第一板材和第二板材上直线条纹的纹样从上向下位置一一对应，第一板材和第二板材上对应位置的直线条纹之间均设置有夹角生成莫尔条纹，莫尔条纹的排列方向与套筒的轴向方向不平行；

4、所述套筒套设在螺栓上，螺栓被拧紧时，套筒受力被压缩带动莫尔条纹同步地移动，莫尔条纹的移动量与套筒压缩力的大小成正比。

5、进一步地，所述莫尔条纹的排列方向与套筒的轴向方向垂直。

6、进一步地，所述套筒的上端外壁和下端外壁分别设置有凸缘，第一板材固定在位于上端外壁的凸缘上，第二板材固定在位于下端外壁的凸缘上，套筒的顶端向上凸出第一板材、第二板材以及位于上端的凸缘，套筒的底端向下凸出第一板材、第二板材以及位于下端的凸缘。

7、进一步地，第一板材和第二板材上的直线条纹宽度相同, 第一板材和第二板材上的直线条纹的间距相同、并与直线条纹宽度相同，设直线条纹宽度为d、螺栓的核定预紧力为f0、套筒的截面积为s、套筒的弹性模量为m、上下凸缘之间的距离为h，。

8、进一步地，所述直线条纹设置在第一板材和第二板相对侧面上。

9、进一步地，所述第二板材的正面设置有与莫尔条纹移动方向平行的刻度。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、本发明基于莫尔条纹的螺栓预紧力测量装置不使用任何电子原件无需电源供电，因此不受电源供电限制，结构简单、成本低，在使用时，操作人员可直接通过莫尔条纹的移动量读出螺栓的预紧力大小。

12、本发明套筒式的结构无需对螺栓做任何改动，对螺栓头部的形状、槽型结构没有使用限制，在用螺栓螺母紧固工件时，套筒既可以套设在螺栓的螺帽端，也可以套设在螺母端，因此具有使用范围广的优点。

技术特征：

1.一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：包括套筒和叠放在套筒一侧的第一板材和第二板材，第二板材设置在第一板材的外侧，第二板材采用透明材料，第一板材和第二板材分别与套筒固定、并相对活动设置，第一板材与套筒的连接部位位于套筒一端、第二板材与套筒的连接部位位于套筒的另一端；

2.根据权利要求1所述的一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：所述莫尔条纹的排列方向与套筒的轴向方向垂直。

3.根据权利要求1所述的一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：所述套筒的上端外壁和下端外壁分别设置有凸缘，第一板材固定在位于上端外壁的凸缘上，第二板材固定在位于下端外壁的凸缘上，套筒的顶端向上凸出第一板材、第二板材以及位于上端的凸缘，套筒的底端向下凸出第一板材、第二板材以及位于下端的凸缘。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：第一板材和第二板材上的直线条纹宽度相同, 第一板材和第二板材上的直线条纹的间距相同、并与直线条纹宽度相同，设直线条纹宽度为d、螺栓的核定预紧力为f0、套筒的截面积为s、套筒的弹性模量为m、上下凸缘之间的距离为h，。

5.根据权利要求1所述的一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：所述直线条纹设置在第一板材和第二板相对侧面上。

6.根据权利要求1所述的一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，其特征在于：所述第二板材的正面设置有与莫尔条纹移动方向平行的刻度。

技术总结
一种基于莫尔纹的螺栓预紧力测量装置，涉及螺栓预紧力设备技术领域。包括套筒和叠放在一起的第一板材和第二板材，第一板材与套筒的连接部位位于套筒一端、第二板材与套筒的连接部位位于套筒的另一端，第一板材和第二板材上均设置有相同纹样的直线条纹，第一板材和第二板材上直线条纹之间均设置有夹角生成莫尔条纹，套筒套设在螺栓上，螺栓被拧紧时，套筒受力被压缩带动莫尔条纹同步地移动，莫尔条纹的移动量与压缩力的大小成正比。本发明利用莫尔条纹的移动来定量的指示出预紧力的大小，无需电源供电、适用于各种头型的螺栓、结构简单、体积小、成本低。

技术研发人员：王勇,刘茂杏,郭德安
受保护的技术使用者：安徽精亘机械科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16