一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓及其系统技术方案

本发明专利技术提出一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓及其系统，包括螺栓主体、压电作动器、力传感器、径向防松螺母、垫片；压电作动器穿过螺栓主体的螺栓杆并紧贴螺栓体座，在螺栓杆穿过安装孔后，力传感器穿过螺栓杆并紧贴于安装面，最后加装垫片与防松螺母锁死固定。压电作动器与螺帽位于法兰的一侧，力传感器与螺母位于法兰另一侧。压电作动器与力传感器分别连接外接控制电路。外接控制电路包括微处理器，信号放大器，功率放大器。力传感器与信号放大器通过电路连接，将力信号放大后传输至微处理器，微处理器连接功率放大器，功率放大器接收处理信号并连接压电作动器，形成整体闭环系统。环系统。环系统。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓及其系统


[0001]本专利技术属于结构健康监测
，具体涉及一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓连接结构及其系统。

技术介绍

[0002]螺栓连接具有结构简单，安装便利、固定效果好等优势，因此被广泛应用于机械结构中。目前航空发动机中存在大量薄壁、柱壳结构(如毂筒、机匣等)，多采用螺栓法兰连接。由于航空发动机工作于恶劣环境且需要持续提供大推力，内部常受到较强的冲击载荷、机械载荷等，使得结构振动问题突出。这种振动会导致螺栓预紧力的松弛乃至连接结构疲劳失效，严重影响发动机的可靠性。已有研究表明，只要有足够长时间的横向振动，任何具有防松功能的先进螺栓结构仍旧会发生磨损、松弛、疲劳等现象，这也使得螺栓连接结构失效成为航空飞行器故障的主要原因之一。因此，普通螺栓连接结构已不能满足航空发动机高可靠性的要求，需要一种能够自动调节并维持刚度的智能螺栓连接结构。
[0003]智能螺栓一般是指具有监测螺栓预紧力变化功能的螺栓。预紧力值是判断螺栓连接是否发生松动、断裂或超载的标志。目前已有的智能螺栓主要通过在螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓,包括螺栓杆(1)、螺栓体座(2)、防松螺母(3)、压电作动器(4)、力传感器(5)及垫片(6)；其特征在于：压电作动器(4)中心有圆柱形槽，槽内含有螺纹结构，其直径与螺栓杆(1)一致，能够旋拧并安装于螺栓杆(1)上；力传感器(5)中心含有一个不含螺纹的圆孔，直径需要保证能通过螺栓杆(1)；螺栓杆(1)与螺栓体座(2)是一体成型的；压电作动器(4)先穿过螺栓杆(1)并紧贴于螺栓体座(2)，垫片(6)安装在螺栓杆(1)上，再安装力传感器(5)，再次安装垫片(6)后，最后将防松螺母(3)安装锁死。2.根据权利要求1所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：还进一步包括连接机体(7)，连接机体(7)是需要采用螺栓连接的对象，为法兰边、柱壳或其他需要连接的薄壁结构。3.根据权利要求2所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：螺栓杆(1)通过连接机体(7)中的圆孔，该圆孔是普通圆孔或者是螺纹孔，使螺栓杆通过即可。4.根据权利要求2或3所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)与螺栓体座(2)位于连接机体(7)的一侧，力传感器(5)与防松螺母(3)位于另一侧。5.根据权利要求1或4所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：压电作动器(4)为长度为30mm、直径为22mm的圆柱体；力传感器(5)是一个长度为15mm、直径为30mm的圆柱体。6.根据权利要求1或4所述的一种兼具实时监测与主动防松功能的智能螺栓，其特征在于：垫片(6)采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚光，高钱，范雨，李琳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：