[发明专利]一种螺纹紧固件的预紧力控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种螺纹紧固件的预紧力控制装置，包括上垫圈（1），上垫圈（1）的上端面用于与螺栓头部的支撑面或螺母（6）的支撑面接触；上垫圈（1）的下方设有下垫圈（2），下垫圈（2）用于向被连接件传递螺纹紧固件的轴向压紧力；上垫圈（1）和下垫圈（2）之间设有预紧力垫圈（3），预紧力垫圈（3）用于套设在螺纹紧固件上，预紧力垫圈（3）在螺纹紧固件锁紧时被上垫圈（1）和下垫圈（2）压缩并发生弹性变形以传递螺纹紧固件锁紧所需的预紧力；其特征在于，螺纹紧固件的预紧力控制装置还包括压缩控制圈（4），压缩控制圈（4）可转动地套设在预紧力垫圈（3）的外侧；压缩控制圈（4）的轴向尺寸小于预紧力垫圈（3）的轴向尺寸；压缩控制圈（4）用于在预紧力垫圈（3）被压缩至与压缩控制圈（4）等高时被上垫圈（1）和下垫圈（2）夹紧；压缩控制圈（4）的外缘上设有力矩传递结构，力矩传递结构用于供力矩检测装置连接以检测压缩控制圈（4）在上垫圈（1）和下垫圈（2）之间的夹紧程度。

2.根据权利要求1所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，上垫圈（1）的下端面和下垫圈（2）的上端面均为平面。

3.根据权利要求1所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，上垫圈（1）的上端面与下垫圈（2）的下端面均为平面。

4.根据权利要求1~3中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，压缩控制圈（4）的外径大于上垫圈（1）和下垫圈（2）的外径。

5.根据权利要求1~3中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，预紧力垫圈（3）由记忆合金或合金钢制造而成。

6.根据权利要求1~3中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，上垫圈（1）、下垫圈（2）以及压缩控制圈（4）均由合金钢40CrNiMoA或者高温合金GH2132制造而成。

7.根据权利要求1~3中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制装置，其特征在于，上垫圈（1）的内孔边沿上设有倒角结构，倒角结构用于当上垫圈（1）的上端面与螺栓头部的支撑面接触时避让螺栓头部与螺杆的过渡连接段。

8.一种螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，在螺纹紧固件上安装上预紧力控制装置，使螺栓头部的支撑面或螺母（6）的支撑面与预紧力控制装置的上垫圈（1）的上端面接触；

步骤二，锁紧螺纹紧固件，使得位于预紧力控制装置的上垫圈（1）和下垫圈（2）之间的预紧力垫圈（3）被压缩并发生弹性变形；

步骤三，锁紧螺纹紧固件的过程中，通过检测驱动压缩控制圈（4）转动所需的力矩来判断压缩控制圈（4）被上垫圈（1）和下垫圈（2）夹紧的程度，当压缩控制圈（4）转动所需的力矩大于设定值时，停止锁紧螺纹紧固件，依靠预紧力垫圈（3）传递螺纹紧固件锁紧所需的预紧力。

9.根据权利要求8所述的螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，检测驱动压缩控制圈（4）转动所需的力矩通过下述方式实现：锁紧螺纹紧固件的过程中，持续对压缩控制圈（4）施加转动力矩，直至压缩控制圈（4）转动所需的力矩大于设定值。

10.根据权利要求8所述的螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，检测驱动压缩控制圈（4）转动所需的力矩通过下述方式实现：在预紧力垫圈（3）被压缩至与压缩控制圈（4）等高后，每将螺纹紧固件拧紧设定角度，检测一次压缩控制圈（4）转动所需的力矩，直至压缩控制圈（4）转动所需的力矩大于设定值。

11.根据权利要求8~10中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，预紧力垫圈（3）与螺纹紧固件之间被设置为具有径向间距。

12.根据权利要求11所述的螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，所述径向间距被设置为大于等于0.3mm。

13.根据权利要求8~10中任意一项所述的螺纹紧固件的预紧力控制方法，其特征在于，上垫圈（1）内孔的边沿设置有用于避让螺栓头部与螺杆的过渡连接段的倒角结构，倒角结构与所述过渡连接段之间被设置为具有间距，所述间距大于等于0.15mm。