一种自监测、自修复、恒力紧固件制造技术

本发明专利技术公开了一种自监测、自修复、恒力紧固件，包括螺栓、螺纹连接在螺栓上的螺母、两个导电垫片、位于两个导电垫片之间的弹性波纹垫圈、自修复套筒、环绕设置在自修复套筒周侧的电阻加热带、控制电路和电源。本发明专利技术具有以下优点和效果：通过借助紧固件松动过程中弹性波纹垫圈与两侧的导电垫片之间的接触面减小导致两个导电垫片之间的电阻增大的原理，实现在线监测功能；且利用弹性波纹垫圈在其弹性变形范围内给紧固件提供持续的紧固力实现恒力紧固功能；同时利用自修复套筒在电阻加热带加热后沿轴向膨胀伸长，使得松动的紧固件重新紧固，起到自修复功能。起到自修复功能。起到自修复功能。

【技术实现步骤摘要】
一种自监测、自修复、恒力紧固件


[0001]本专利技术涉及紧固件领域，特别涉及一种自监测、自修复、恒力紧固件。

技术介绍

[0002]传统的紧固件如紧固螺栓在应用于高铁、风力发电机、桥梁等周期性振动场景时，容易出现松动的问题。大型风力发电机的紧固螺栓安装位置较高，又常处于高山、海洋等偏远位置，存在检查、维修不方便的问题，因此迫切需要发展集自监测、自修复为一体的智能紧固件。
[0003]目前也有一些专利提出了自监测紧固件的解决方法，如专利号为CN216922366U专利提出用激光位移传感器监测螺栓松动程度；专利号为CN114396968A的专利提出用FBG光纤光栅监测螺栓松动程度，专利号为CN215521135U的专利提出在螺栓正中内置基于电阻式应变片的轴向位移传感器进行松动检测。但上述方案（如激光位移传感器与光纤位移传感器）或存在成本高昂，或存在功能单一的问题，距离智能紧固件仍然较大差距。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种自监测、自修复、恒力紧固件，解决现有紧固件不够智能，或成本高昂、功能单一的问题。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自监测、自修复、恒力紧固件，包括螺栓、螺纹连接在螺栓上的螺母，还包括两个导电垫片、位于两个导电垫片之间的弹性波纹垫圈、自修复套筒、环绕设置在自修复套筒周侧的电阻加热带、控制电路和电源，当所述螺栓穿过两个待连接的连接件时，两个所述导电垫片和弹性波纹垫圈构成的整体、自修复套筒和电阻加热带构成的整体任意先后套设在螺栓上，所述螺母最后旋紧在螺栓上；所述弹性波纹垫圈在受到螺母旋紧过程中的预紧力后逐渐压平且与两侧的导电垫片紧密贴合，所述自修复套筒采用具备形状记忆效应的形状记忆合金制成，所述自修复套筒在安装前沿轴向施加预压缩应变且在加热后实现沿轴向膨胀伸长；所述控制电路和两个导电垫片之间通过导线电连接以实现监测两个导电垫片之间的电阻，所述控制电路和电阻加热带电连接，所述控制电路和电源电连接；随着紧固件的连续松动，所述弹性波纹垫圈和两侧导电垫片之间的接触面逐渐缩小且控制电路监测的两个导电垫片之间的电阻逐渐增大；当所述控制电路监测两个导电垫片之间的电阻大于设定值时，所述控制电路控制电阻加热带加热自修复套筒。
[0006]本专利技术的进一步设置为：所述弹性波纹垫圈采用高弹性材料制成，高弹性材料可为弹簧钢、65锰钢、钛镍基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、铜基形状记忆合金的任意一种。
[0007]本专利技术的进一步设置为：所述弹性波纹垫圈所采用的高弹性材料为钛镍基形状记忆合金。
[0008]本专利技术的进一步设置为：所述导电垫片的内圈涂有用于实现导电垫片与螺栓之间
绝缘的绝缘树脂。
[0009]本专利技术的进一步设置为：所述自修复套筒所采用形状记忆合金可为钛镍形状记忆合金、钛镍铌形状记忆合金、铁锰硅形状记忆合金中的任意一种。
[0010]本专利技术的进一步设置为：所述自修复套筒所采用的形状记忆合金为钛镍铌形状记忆合金。
[0011]本专利技术的进一步设置为：紧固件的使用方法包括以下步骤：S1：在自修复套筒在安装前沿轴向施加有预压缩应变，在螺栓穿过两个被连接的连接件以后，先将两个导电垫片和弹性波纹垫圈构成的整体、自修复套筒和电阻加热带构成的整体任意先后套设在螺栓上，再将螺母旋紧以提供预紧力并使得弹性波纹垫圈逐渐压平且与两侧的导电垫片紧密贴合；S2：随着紧固件的连续松动，弹性波纹垫圈逐渐复位过程中与两侧导电垫片之间的接触面积缩小，使得控制电路监测的两个导电垫片之间的电阻逐渐增大，通过电阻的大小判断紧固件的松动程度，实现自检测功能；且通过弹性波纹垫圈在其弹性变形范围内给紧固件提供持续的紧固力实现恒力紧固功能；S3：当控制电路检测到两个导电垫片之间的电阻大于设定值后，控制电路控制电阻加热带加热自修复套筒，自修复套筒在加热后沿轴向膨胀伸长，使得松动的紧固件重新紧固，起到自修复功能。
[0012]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：通过借助紧固件松动过程中弹性波纹垫圈与两侧的导电垫片之间的接触面减小导致两个导电垫片之间的电阻增大的原理，实现在线监测功能；且利用弹性波纹垫圈在其弹性变形范围内给紧固件提供持续的紧固力实现恒力紧固功能；同时利用自修复套筒在电阻加热带加热后沿轴向膨胀伸长，使得松动的紧固件重新紧固，起到自修复功能；且该方式具有以下有益效果：（1）在螺栓上安装有两个导电垫片以及两个导电垫片之间的弹性波纹垫圈，通过监测两个导电垫片之间的电阻实现紧固件松动的自监测，该方法相比于激光位移传感器、光纤位移传感器具有成本低廉的优势，相比于粘贴应变片，具有安装方便，不易脱落，耐候性好的优点；（2）弹性波纹垫圈的弹性应变范围内给紧固件提供持续的紧固件，具有干涉量大的优点，实现恒力紧固功能；（3）弹性波纹垫圈采用高弹性材料制成，高弹性材料可为弹簧钢、65锰钢、钛镍基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、铜基形状记忆合金的任意一种，具有弹性应变大的优点，以具有钛镍基形状记忆合金为例，其超弹性可恢复应变可达8%以上，远高于普通的弹簧钢材料的弹性应变；（4）安装有自修复套筒，在安装前对自修复套筒进行预压缩应变处理，在检测到紧固件松动后对自修复套筒进行加热就可使自修复套筒沿轴向膨胀伸长，从而实现自修复功能；（5）集自监测、自修复以及大干涉量（恒力紧固）等多种优点于一体，相比于传统的紧固件更智能，维护成本更低，在大型风机、海上平台等不方便人工维护的场合有广阔的应用前景。
附图说明
[0013]图1是实施例1的结构示意图（弹性波纹垫圈处于未受压状态）；
图2是实施例1中弹性波纹垫圈结构示意图；图3是实施例1的使用状态过程演示图；附图标记：1、螺栓；2、螺母；3、导电垫片；4、弹性波纹垫圈；5、自修复套筒；6、电阻加热带；7、控制电路；8、电源；9、连接件。
具体实施方式
[0014]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0015]实施例1：一种自监测、自修复、恒力紧固件，如图1和图2所示，包括螺栓1、螺纹连接在螺栓1上的螺母2、两个导电垫片3、位于两个导电垫片3之间的弹性波纹垫圈4、自修复套筒5、环绕设置在自修复套筒5周侧的电阻加热带6、控制电路7和电源8，当螺栓1穿过两个待连接的连接件9时，两个导电垫片3和弹性波纹垫圈4构成的整体、自修复套筒5和电阻加热带6构成的整体任意先后套设在螺栓1上，螺母2最后旋紧在螺栓1上。本实施例中先将两个导电垫片3和弹性波纹垫圈4构成的整体套设在螺栓1上，再将自修复套筒5和电阻加热带6构成的整体套设在螺栓1上。
[0016]如图1所示到图2所示，制备导电垫片3时，导电垫片3采用导电性能良好的铜合金制备，在应用于腐蚀性环境时，也可以采用抗腐蚀性良好同时导电的不锈钢制备。同时为了避免导电垫片3和螺栓1导电，在导电垫片3的内圈涂有绝缘树脂（图中未示意）。同时用导线使得两个导电垫片3和控制电路7的电阻测试端口电连接。
[0017]如图1所示，制备弹性波纹垫圈4时，弹性波纹垫圈4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自监测、自修复、恒力紧固件，包括螺栓（1）、螺纹连接在螺栓（1）上的螺母（2），其特征在于：还包括两个导电垫片（3）、位于两个导电垫片（3）之间的弹性波纹垫圈（4）、自修复套筒（5）、环绕设置在自修复套筒（5）周侧的电阻加热带（6）、控制电路（7）和电源（8），当所述螺栓（1）穿过两个待连接的连接件（9）时，两个所述导电垫片（3）和弹性波纹垫圈（4）构成的整体、自修复套筒（5）和电阻加热带（6）构成的整体任意先后套设在螺栓（1）上，所述螺母（2）最后旋紧在螺栓（1）上；所述弹性波纹垫圈（4）在受到螺母（2）旋紧过程中的预紧力后逐渐压平且与两侧的导电垫片（3）紧密贴合，所述自修复套筒（5）采用具备形状记忆效应的形状记忆合金制成，所述自修复套筒（5）在安装前沿轴向施加预压缩应变且在加热后实现沿轴向膨胀伸长；所述控制电路（7）和两个导电垫片（3）之间通过导线电连接以实现监测两个导电垫片（3）之间的电阻，所述控制电路（7）和电阻加热带（6）电连接，所述控制电路（7）和电源（8）电连接；随着紧固件的连续松动，所述弹性波纹垫圈（4）和两侧导电垫片（3）之间的接触面逐渐缩小且控制电路（7）监测的两个导电垫片（3）之间的电阻逐渐增大；当所述控制电路（7）监测两个导电垫片（3）之间的电阻大于设定值时，所述控制电路（7）控制电阻加热带（6）加热自修复套筒（5）。2.根据权利要求1所述的一种自监测、自修复、恒力紧固件，其特征在于：所述弹性波纹垫圈（4）采用高弹性材料制成，高弹性材料可为弹簧钢、65锰钢、钛镍基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、铜基形状记忆合金的任意一种。3.根据权利要求2所述的一种自监测、自修复、恒力紧固件，其特征在于：所述弹性波纹垫圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：左舜贵，宋伟栋，
申请(专利权)人：绍兴山耐高压紧固件有限公司，
类型：发明
国别省市：