一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件

本发明涉及机械紧固件，具体的说是一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件。

背景技术：

1、螺栓作为重要的紧固件和连接件，在机械连接中起着至关重要的作用，其紧固效果直接关系到整个机械系统的稳定性和安全性，安装过程中，螺栓预紧力应达到预定的设计值，才能保证设备运行时不会因振动、滑动、疲劳和压力温度变化等因素造成应力松弛。

2、传统的螺栓紧固方式主要依赖于操作人员的经验、手感或者查询机械手册，通过旋转螺栓来达到所需的紧固程度，即达到预定的预紧力，但是，这种操作方式导致预紧力的控制不够精确，预紧力小于设计值容易引发连接松动、泄漏等问题，进而影响机械系统的整体性能；预紧力大于设计值导致螺栓或连接件的损坏。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中预紧力控制不精确的问题，本发明提供一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件，能够精确控制预紧力，使螺栓预紧力达到设计值。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种自识别预紧力的螺栓，包括同轴固定设置的螺栓头和螺栓杆，所述螺栓头开设有一端开口的容纳孔，容纳孔内滑动设置有警示柱和用于推动警示柱伸出容纳孔的弹簧，容纳孔的一侧设置有滑槽孔，滑槽孔内滑动设置有卡入警示柱内将警示柱限制在容纳孔内的推动块，推动块由一控制单元通过伸缩件推动其卡入或脱离警示柱，且控制单元的信号输入接口与压力传感器连接，压力传感器设置在螺栓头与连接件接触端面上，以获取螺栓头与连接件之间的预紧力，并将检测到的预紧力传输至控制单元，控制单元依据预紧力控制伸缩件的伸缩。

3、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的一种优化方案：所述伸缩件的材料为电活性聚合物。

4、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：所述推动块具有倾斜面，警示柱外侧壁开设有卡槽，卡槽的一个侧壁倾斜设置且能够与倾斜面贴合。

5、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：所述卡槽靠近推动块的一侧具有切入贴合区，切入贴合区位于推动块的滑动轨迹上。

6、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：所述螺栓头靠近螺栓杆的端面固定设置有与螺栓杆同轴的环形件，压力传感器镶嵌在环形件内。

7、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：所述压力传感器与控制单元通过连接线相连接，螺栓头开设有穿线孔，连接线的一端与压力传感器相连接，连接线的另外一端穿过穿线孔与控制单元相连接。

8、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：环绕所述容纳孔内侧壁设置有朝向其中心延伸的限位环，环绕所述警示柱外侧壁设置有限位块，限位块与限位环相配合限制警示柱伸出螺栓头的长度。

9、作为上述一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件的另一种优化方案：所述螺栓头与连接件接触的端面同轴设置有第一环形片，第一环形片内侧壁设置有第一环形尖端，第一环形尖端能够挤入螺栓杆与连接件通孔内侧壁之间的间隙内。

10、一种紧固组件，包括螺栓和螺母，螺栓的螺栓杆穿过连接件的通孔后与螺母相配合，所述螺栓为上述的螺栓。

11、作为上述一种紧固组件的一种优化方案：所述螺母的端面所述螺母的端面设置有第二环形尖端，第二环形尖端能够挤入螺栓杆与连接件通孔内侧壁之间的间隙内。

12、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

13、1、本发明提供了一种自识别预紧力的螺栓，螺栓安装之前，伸缩件处于伸长状态，推动块卡入警示柱内将警示柱限制在螺栓头内，弹簧处于压缩状态；螺栓安装过程中，压力传感器采集预紧力并将采集到的数据传输至控制单元，当采集到的预紧力达到设计值后，控制单元控制伸缩件缩短，进而带动推动块朝背离警示柱方向移动，弹簧推动警示柱移动直至警示柱顶端伸出螺栓头，表明螺栓的预紧力到达设计值，完成螺栓紧固，即本发明能够精确控制预紧力，便于螺栓的安装。

14、2、本发明中，螺栓使用过程出现松动时，压力传感器采集到的预紧力小于设计值，则控制单元控制伸缩件伸长，带动推动块伸入卡槽内将警示柱压进螺栓头部内，缩短警示柱伸出螺栓头的长度，便于工作人员察觉，并及时对螺栓进行紧固，进一步提高了整个机械系统的稳定性和安全性。

15、3、本发明中，限位环和限位块配合能够限制警示柱伸出螺栓头的长度，使切入贴合区位于推动块的滑动轨迹上，进而保证螺栓松动时，推动块的自由端能够顺利进入卡槽内。

16、4、本发明提供了一种紧固组件，螺栓和螺母安装过程中，第一环形尖端和第二环形尖端进入螺栓杆与连接件通孔之间的间隙内，保证螺栓杆与通孔同轴，使螺栓的受力更加均衡，提高了螺栓的使用寿命；通过第一环形尖端和第二环形尖端的挤压，提高了螺栓的最大受力。

技术特征：

1.一种自识别预紧力的螺栓，包括同轴固定设置的螺栓头(1)和螺栓杆(2)，其特征在于：所述螺栓头(1)开设有一端开口的容纳孔(102)，容纳孔(102)内滑动设置有警示柱(7)和用于推动警示柱(7)伸出容纳孔(102)的弹簧(702)，容纳孔(102)的一侧设置有滑槽孔(103)，滑槽孔(103)内滑动设置有卡入警示柱(7)内将警示柱(7)限制在容纳孔(102)内的推动块(6)，推动块(6)由一控制单元(4)通过伸缩件(5)推动其卡入或脱离警示柱(7)，且控制单元(4)的信号输入接口与压力传感器(3)连接，压力传感器(3)设置在螺栓头(1)与连接件接触端面上，以获取螺栓头(1)与连接件之间的预紧力，并将检测到的预紧力传输至控制单元(4)，控制单元(4)依据预紧力控制伸缩件(5)的伸缩。

2.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述伸缩件(5)的材料为电活性聚合物。

3.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述推动块(6)具有倾斜面(601)，警示柱(7)外侧壁开设有卡槽(701)，卡槽(701)的一个侧壁倾斜设置且能够与倾斜面(601)贴合。

4.如权利要求3所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述卡槽(701)靠近推动块(6)的一侧具有切入贴合区(703)，切入贴合区(703)位于推动块(6)的滑动轨迹上。

5.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述螺栓头(1)靠近螺栓杆(2)的端面固定设置有与螺栓杆(2)同轴的环形件，压力传感器(3)镶嵌在环形件内。

6.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述压力传感器(3)与控制单元(4)通过连接线相连接，螺栓头(1)开设有穿线孔(101)，连接线的一端与压力传感器(3)相连接，连接线的另外一端穿过穿线孔(101)与控制单元(4)相连接。

7.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：环绕所述容纳孔(102)内侧壁设置有朝向其中心延伸的限位环，环绕所述警示柱(7)外侧壁设置有限位块，限位块与限位环相配合限制警示柱(7)伸出螺栓头(1)的长度。

8.如权利要求1所述的一种自识别预紧力的螺栓，其特征在于：所述螺栓头(1)与连接件接触的端面同轴设置有第一环形片(10)，第一环形片(10)内侧壁设置有第一环形尖端(1001)，第一环形尖端(1001)能够挤入螺栓杆(2)与连接件通孔内侧壁之间的间隙内。

9.一种紧固组件，包括螺栓和螺母(9)，螺栓的螺栓杆(2)穿过连接件的通孔后与螺母(9)相配合，其特征在于：所述螺栓为权利要求1-8任一权利要求所述的螺栓。

10.如权利要求9所述的一种紧固组件，其特征在于：所述螺母(9)的端面设置有第二环形尖端(902)，第二环形尖端(902)能够挤入螺栓杆(2)与连接件通孔内侧壁之间的间隙内。

技术总结
一种自识别预紧力的螺栓及紧固组件，包括同轴固定设置的螺栓头和螺栓杆，所述螺栓头开设有一端开口的容纳孔，容纳孔内滑动设置有警示柱和用于推动警示柱伸出容纳孔的弹簧，容纳孔的一侧设置有滑槽孔，滑槽孔内滑动设置有卡入警示柱内将警示柱限制在容纳孔内的推动块，推动块由一控制单元通过伸缩件推动其卡入或脱离警示柱，且控制单元的信号输入接口与压力传感器连接，压力传感器设置在螺栓头与连接件接触端面上，以获取螺栓头与连接件之间的预紧力，并将检测到的预紧力传输至控制单元，控制单元依据预紧力控制伸缩件的伸缩，本发明中，能够精确控制预紧力，便于螺栓的安装。

技术研发人员：张亚龙,李天中,席俊杰,焦晨佳,刘元朋,余海伟
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：
技术公布日：2025/3/6