[发明专利]一种螺纹紧固件的预紧力控制装置及控制方法

说明书

本发明具体涉及一种螺纹紧固件的预紧力控制装置及控制方法。预紧力控制装置包括上垫圈、下垫圈、压缩控制圈以及设在上垫圈和下垫圈之间的预紧力垫圈，压缩控制圈可转动套设在预紧力垫圈外侧，压缩控制圈的轴向尺寸小于预紧力垫圈的轴向尺寸，压缩控制圈的外缘上设有力矩传递结构；预紧力控制装置适用于螺栓头部的支撑面下或螺母的支撑面下，锁紧螺纹紧固件，预紧力垫圈被压缩发生弹性变形；锁紧螺纹紧固件的过程中，通过检测驱动压缩控制圈转动所需的力矩来判断压缩控制圈被上垫圈和下垫圈夹紧的程度，当压缩控制圈转动所需的力矩大于设定值时，停止锁紧螺纹紧固件。本发明可精确控制预紧力且可解决预紧力垫圈压缩量检测不便的问题。

技术领域

本发明属于螺纹紧固连接件技术领域，具体涉及一种螺纹紧固件的预紧力控制装置及控制方法。

背景技术

预紧力是紧固连接系统的关键技术指标之一，预紧力的大小关系到紧固连接系统的可靠与否。当预紧力偏小时，可能会导致被连接件之间产生滑移和分离、松动、噪声、气体或液体泄漏等问题；当预紧力偏大时，可能会导致螺栓被拧断、被连接件受压过大而产生变形或被损坏等问题。因此，需要合理的控制预紧力的大小。

目前，通常采用力矩法安装来控制预紧力的大小，但是据相关研究表示有上百种因素影响螺纹紧固件锁紧时产生的预紧力，因此导致通过力矩法控制的预紧力的误差为±30%。另外，据统计大部分螺纹紧固件锁紧时产生的预紧力的理论值为最大抗拉强度的50%，安装时实际产生的预紧力却位于最大抗拉强度的20%～80%之间，即预紧力的控制误差偏大。

为了降低预紧力的控制误差，申请公布号为CN110513386A的中国发明专利申请公开了一种预紧力指示垫圈及其使用方法，其中预紧力指示垫圈包括上垫圈和下垫圈（上垫圈和下垫圈对应上述专利文献中的上平垫圈和下平垫圈），且上垫圈和下垫圈之间设置有预紧力垫圈。使用时，首先将预紧力指示垫圈安装于螺栓与夹层板之间或螺母与夹层板之间，然后锁紧螺纹紧固件，并适时通过游标卡尺或其他光学、电子检测设备检测预紧力垫圈的压缩量，当预紧力垫圈的压缩量达到预设的压缩量范围值后停止锁紧螺纹紧固件，即完成装配。

上述预紧力指示垫圈具体是通过检测预紧力垫圈的压缩量来控制预紧力的大小，但是由于游标卡尺需要不断的测量和读数，且容易出现读数误差，而其他光学、电子检测设备需要根据检测场地的不同而设置在不同的检测场地上，且也会容易出现压缩量临界报警线设置的不准确，这样不仅会造成压缩量检测的不便，而且也容易出现压缩量测量的误差，进而导致预紧力控制的不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便精确控制预紧力且可解决预紧力垫圈压缩量检测不便的螺纹紧固件的预紧力控制装置；本发明的目的还在于提供一种能够实现预紧力精确控制的螺纹紧固件的预紧力控制方法。

为实现上述目的，本发明中的螺纹紧固件的预紧力控制装置采用如下技术方案：

螺纹紧固件的预紧力控制装置，包括上垫圈，上垫圈的上端面用于与螺栓头部的支撑面或螺母的支撑面接触；上垫圈的下方设有下垫圈，下垫圈用于向被连接件传递螺纹紧固件的轴向压紧力；上垫圈和下垫圈之间设有预紧力垫圈，预紧力垫圈用于套设在螺纹紧固件上，预紧力垫圈在螺纹紧固件锁紧时被上垫圈和下垫圈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，压缩控制圈可转动地套设在预紧力垫圈的外侧；压缩控制圈的轴向尺寸小于预紧力垫圈的轴向尺寸；压缩控制圈用于在预紧力垫圈被压缩至与压缩控制圈等高时被上垫圈和下垫圈夹紧；压缩控制圈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在上垫圈和下垫圈之间的夹紧程度。