連接件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及機(jī)械連接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連接件。
【背景技術(shù)】
[0002]螺柱連接是機(jī)械部件的裝配中普遍應(yīng)用的連接形式之一，其可靠性直接影響整體設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量。例如，對(duì)于例如變槳軸承的部分重要部件通過螺柱連接的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，一旦螺柱連接失效，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的被連接件可能會(huì)分離，從而影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，甚至?xí)斐娠L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量事故。因此，在螺柱的裝配過程和使用過程中，確保螺柱的連接強(qiáng)度，對(duì)螺柱連接的預(yù)緊力等進(jìn)行檢測和監(jiān)測，有效地提高螺柱連接的可靠性，才能減少螺柱連接失效的概率。
[0003]螺柱連接的失效形式主要有疲勞斷裂、脆性斷裂和韌性斷裂，目前螺柱連接時(shí)，螺柱需要承受來自被連接件的交變載荷、不規(guī)律載荷作用，疲勞斷裂成為螺柱連接失效的主要原因。因此，在螺柱的工作過程中需要監(jiān)測螺柱軸向載荷，用于防止螺柱由載荷過大而引起失效。
[0004]螺柱連接主要被用于連接較厚的零件，螺柱除受到拉力外，需要承受來自被連接件的彎矩作用。當(dāng)螺柱受到彎矩作用時(shí)，其應(yīng)力集中或存在裂紋處就會(huì)發(fā)生斷裂而造成螺柱連接失效。因此，需要對(duì)螺柱受到的彎矩進(jìn)行檢測及監(jiān)測，以防止螺柱失效發(fā)生事故。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有理想的技術(shù)手段，能夠有效地檢測螺柱連接的預(yù)緊力、螺柱軸向載荷以及螺柱受到的彎矩進(jìn)行有效檢測。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種連接件，以有效監(jiān)測連接件受到的彎矩，提高連接件的可靠性。
[0007]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種連接件，所述連接件具有螺紋段和非螺紋段，在所述非螺紋段的軸向外表面上沿周向貼附有多個(gè)應(yīng)變片，所述多個(gè)應(yīng)變片分別與應(yīng)變檢測設(shè)備連接。
[0008]可選地，所述多個(gè)應(yīng)變片沿同一圓周的周向均勻地排布。
[0009]可選地，所述應(yīng)變檢測設(shè)備包括帶電橋回路的應(yīng)變測量儀。
[0010]可選地，所述連接件配有墊圈，所述墊圈開設(shè)有自其內(nèi)側(cè)通至外側(cè)的溝槽，所述多個(gè)應(yīng)變片的連接線分別自所述溝槽穿出并與所述應(yīng)變檢測設(shè)備電連接。
[0011]可選地，自所述連接件的一端軸向開設(shè)有通孔，在所述非螺紋段的軸向外表面上還設(shè)有分別與所述多個(gè)應(yīng)變片相應(yīng)的開孔，所述多個(gè)開孔分別與所述通孔相通，所述多個(gè)應(yīng)變片的連接線分別自所述開孔穿入所述通孔并自所述通孔穿出，連接至所述應(yīng)變檢測設(shè)備。
[0012]可選地，在所述連接件開設(shè)所述通孔處還固定有與所述應(yīng)變檢測設(shè)備連接的插頭，所述多個(gè)應(yīng)變片的連接線與所述插頭連接。
[0013]可選地，所述插頭為航空插頭。
[0014]可選地，所述連接件還配有與所述螺紋段相配合的螺母。
[0015]可選地，所述應(yīng)變片為絲式電阻應(yīng)變片或箔式電阻應(yīng)變片，所述連接件為雙頭螺柱或六角螺栓。
[0016]可選地，所述應(yīng)變檢測設(shè)備通過以太網(wǎng)或總線分別與通用PC、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、嵌入式工控機(jī)和PLC當(dāng)中的至少一個(gè)通訊連接。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的連接件，通過在非螺紋段的軸向外表面貼附多個(gè)應(yīng)變片，利用應(yīng)變片原理來檢測連接件的預(yù)緊力、軸向載荷以及連接件受到的彎矩，進(jìn)而有效提高連接件的連接作用的可靠性，并對(duì)連接件的連接作用是否失效進(jìn)行精確監(jiān)測。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1中示出的連接件的A-A向剖視圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的連接件的布置位置示意圖；
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的連接件的第一受力分析示意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的連接件的應(yīng)變檢測設(shè)備的工作狀態(tài)示意圖；
[0023]圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的連接件的第二受力分析示意圖；
[0024]圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8為圖7中示出的連接件的B-B向剖視圖；
[0026]圖9為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的連接件的頭部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)號(hào)說明
[0028]1:雙頭螺柱;2:螺母;3:墊圈；4:溝槽;5:連接線;6:應(yīng)變檢測設(shè)備;7、7-1、7-2、7-
3、7-4:應(yīng)變片;8:保護(hù)套;9、10:被連接件；11:應(yīng)變片方向標(biāo)記線；12:通孔;13:開孔;14:插頭；15:粘接劑；16:通用PC; 17:數(shù)據(jù)采集服務(wù)器;18:嵌入式工控機(jī)；19: PLC; F:力;Fx、Fy:力F的分力;F’x、F’y:應(yīng)力;M:力矩;Ml:彎矩。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例的連接件進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]實(shí)施例一
[0031]圖1為本實(shí)用新型一的實(shí)施例的連接件的結(jié)構(gòu)示意圖，該連接件可用于連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)組件，通過對(duì)連接件的預(yù)緊力、軸向載荷以及連接件受到的彎矩進(jìn)行檢測和監(jiān)測，來提高連接件的可靠性以及對(duì)連接件的連接作用是否失效進(jìn)行有效監(jiān)測。當(dāng)然，該連接件還可用于連接鐵塔、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)組件。
[0032]如圖1和圖2所示，該連接件具有螺紋段和非螺紋段，在非螺紋段的軸向外表面上沿周向貼附有多個(gè)應(yīng)變片7，該多個(gè)應(yīng)變片7分別與應(yīng)變檢測設(shè)備6連接。本實(shí)施例中，該連接件為具有螺紋段和非螺紋段的雙頭螺柱I，對(duì)被連接件9和被連接件10進(jìn)行緊固連接。在其它實(shí)施例中，該連接件還可以為其他類型的具有螺紋段和非螺紋段的連接件，例如六角頭螺栓。此外，應(yīng)變片7可以是例如，但不限于，絲式電阻應(yīng)變片或箔式電阻應(yīng)變片等。
[0033]這里，應(yīng)變檢測設(shè)備6根據(jù)從多個(gè)應(yīng)變片7檢測的形變數(shù)據(jù)(例如應(yīng)變片7的電阻改變值)來檢測連接件的預(yù)緊力、軸向載荷和受到的彎矩。具體地，應(yīng)變檢測設(shè)備6可包括帶電橋回路的應(yīng)變測量儀。根據(jù)實(shí)際需要，電橋回路可采用單臂回路、半橋回路或全橋回路。此夕卜，根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思，應(yīng)變片7與應(yīng)變檢測設(shè)備6的連接可以是電連接，也可以是無線通信連接。
[0034]在雙頭螺柱I連接被連接件9和被連接件10的裝配過程中，貼附在雙頭螺柱I的非螺紋段的多個(gè)應(yīng)變片7可以檢測雙頭螺柱I的形變，與多個(gè)應(yīng)變片7連接的應(yīng)變檢測設(shè)備6將應(yīng)變片7檢測到形變數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為雙頭螺柱I的預(yù)緊力，根據(jù)檢測到的預(yù)緊力可以有效地控制雙頭螺柱I的預(yù)緊力，使雙頭螺柱I對(duì)被連接件9和被連接件10進(jìn)行可靠地緊固連接。此外，在雙頭螺柱I裝配完成之后并進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)變檢測設(shè)備6根據(jù)多個(gè)應(yīng)變片7檢測到的雙頭螺柱I的形變數(shù)據(jù)來確定雙頭螺柱I的軸向載荷以及雙頭螺柱I受到的彎矩，對(duì)雙頭螺柱I的軸向載荷和彎矩進(jìn)行精確監(jiān)測，進(jìn)而判斷雙頭螺柱I的緊固連接是否失效。
[0035]將應(yīng)變片貼附在雙頭螺柱I的非螺紋段的軸向外表面，對(duì)雙頭螺柱I的損傷較小，幾乎不會(huì)對(duì)其連接強(qiáng)度造成影響。應(yīng)變片的價(jià)格低廉，應(yīng)變片檢測技術(shù)成熟，測量成本低，可以在使用較低成本的情況下，來檢測該連接件的預(yù)緊力以及監(jiān)測連接件的緊固連接是否失效，提高該連接件的可靠性。
[0036]在實(shí)際應(yīng)用場景中，多個(gè)應(yīng)變片7可以通過與雙頭螺柱I的彈性模量相同的膠水，并利用合理的粘貼方式貼附在雙頭螺柱I的工況敏感區(qū)，用于精確地檢測雙頭螺柱I的形變。多個(gè)應(yīng)變片7位于被連接件9的內(nèi)部，可以分別通過連接線5與應(yīng)變檢測設(shè)備6連接，將應(yīng)變片7檢測到的形變信號(hào)傳輸?shù)綉?yīng)變檢測設(shè)備6。為了保護(hù)應(yīng)變片7以及束縛連接線5，可以設(shè)置緊貼雙頭螺柱I軸向外表面的保護(hù)套8(例如塑料保護(hù)套、橡膠保護(hù)套等)，使保護(hù)套8遮蓋多個(gè)應(yīng)變片7以及部分連接線5。
[0037]優(yōu)選地，該連接件配有墊圈3，墊圈3開設(shè)有自其內(nèi)側(cè)通至外側(cè)的溝槽4，多個(gè)應(yīng)變片7的連接線5分別自溝槽4穿出并與應(yīng)變檢測設(shè)備6電連接，以使應(yīng)變檢測設(shè)備6從多個(gè)應(yīng)變片7采集形變數(shù)據(jù)(如電阻改變值)。
[0038]墊圈3設(shè)置在被連接件9的外側(cè)，墊圈3的開槽面應(yīng)該打毛，防止墊圈3轉(zhuǎn)動(dòng)而影響連接線5整體布局。溝槽4用于容納自被連接件內(nèi)部導(dǎo)出連接線5，溝槽4的開槽位置、開槽深度、開槽寬度以及數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行確定，例如圖1中的溝槽4為一個(gè)，其開槽深度的范圍可以為2mm?3mm，其開槽寬度的范圍可以為2mm?3mm。連接線5從被連接件中引出與應(yīng)變檢測設(shè)備連接，可以方便測量操作。
[0039]優(yōu)選地，該連接件還配有與其螺紋段相配合的螺母2。
[0040]為了保證雙頭螺柱I的緊固連接的可靠性，需要螺母2與雙頭螺柱I的螺紋段之間的螺紋副相配合并具有一定的摩擦力矩，該摩擦力矩是由擰緊螺母2時(shí)螺紋副產(chǎn)生預(yù)緊力而獲得。因此，預(yù)緊力的合適控制是確保雙頭螺柱I的緊固連接質(zhì)量的關(guān)鍵，通過應(yīng)變片7以及應(yīng)變檢測設(shè)備6可以精確地獲取雙頭螺柱I的預(yù)緊力，根據(jù)此預(yù)緊力來擰緊螺母2以及雙頭螺柱I，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙頭螺柱I的預(yù)緊力的精確控制，防止預(yù)緊力過小導(dǎo)致雙頭螺柱I的緊固連接松動(dòng)而失效，以及防止預(yù)緊力過大導(dǎo)致雙頭螺柱I變形，同時(shí)還能加快雙頭螺柱I的裝配效率。
[0041]在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，雙頭螺柱I的布置方式通常為圓周均勻布置，如圖3和圖4所示，雙頭螺柱I受到的載荷指向被連接件的圓心，雙頭螺柱I工作時(shí)，其受到的力通常經(jīng)過雙頭螺柱I的軸心。當(dāng)雙頭螺柱I受到任意方向的力F作用時(shí)，根據(jù)力的分解，可以將力F分解為沿水平方向(雙頭螺柱I的徑向)的力Fx和沿豎直方向(雙頭螺柱I的軸向)的力Fy。
[0042]當(dāng)雙頭螺柱I無軸向外載荷作用時(shí)，沿水平方向的力Fx等于零，沿豎直方向的力Fy即為螺母2被擰緊時(shí)產(chǎn)生的預(yù)緊力，其大小等于雙頭螺柱I產(chǎn)生的沿豎直方向的應(yīng)力F’y，該力的大小可以通過應(yīng)變片7測量，此時(shí)應(yīng)變檢測設(shè)備6檢測到的力即為雙頭螺柱I的預(yù)緊力。在雙頭螺柱I的裝配過程中，可以根據(jù)該預(yù)緊力對(duì)雙頭螺柱I的預(yù)緊過程進(jìn)行精確控制，使雙頭螺柱I可靠地對(duì)被連接件9和被連接件1進(jìn)行緊固連接。
[0043]當(dāng)雙頭螺柱I還受到來自被連接件的載荷作用時(shí)，力Fy發(fā)生變化，此時(shí)應(yīng)變檢測設(shè)備6檢測到的力為雙頭螺柱I的預(yù)緊力與軸向載荷之和，則軸向載荷的大小等于應(yīng)變檢測設(shè)備6檢測到的力減去雙頭螺柱I的預(yù)緊力，該預(yù)緊力為應(yīng)變檢測設(shè)備6存儲(chǔ)的先前檢測到的雙頭螺柱I的預(yù)緊力。
[0044]當(dāng)雙頭螺柱I還受到來自被連接件的彎矩作用時(shí)，沿水平方向的力Fx不等于零，則Fx產(chǎn)生沿水平方向的力矩M，M的