本發(fā)明屬于智能連接件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將柔性陣列傳感器集成在連接件上，用于監(jiān)測(cè)連接結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的智能連接件。

背景技術(shù)：

螺栓是各種裝備和工程結(jié)構(gòu)中重要的連接件，螺栓聯(lián)接廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、交通、電力、航空和土木等行業(yè)的各類設(shè)備和結(jié)構(gòu)中，一方面用于聯(lián)接可拆卸部件，另一方面用于傳遞零部件間的載荷。由螺栓松動(dòng)、疲勞和銹蝕引起的斷裂及過載等引起的事故常有報(bào)道，這些事故造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡；由于其特殊的工作狀態(tài)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的工作狀態(tài)監(jiān)控非常困難。

目前的專利和方法多為對(duì)螺栓預(yù)緊力的監(jiān)控，如采用智能壓電材料的專利CN201310724990.9，如在內(nèi)部集成光纖的專利CN201310182035.7。這些專利只是解決螺栓軸向力的監(jiān)測(cè)，根據(jù)力值的變化，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的情況。而在工程上，連接件不僅需要利用軸向載荷實(shí)現(xiàn)緊固，還需要徑向受力傳遞載荷和能量。因此還需要對(duì)傳遞零部件的徑向載荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定結(jié)構(gòu)孔處的受力狀態(tài)，保證結(jié)構(gòu)安全。專利CN200810222816.3中在螺栓的徑向集成了壓力傳感器，其只能集成有限的幾個(gè)壓力傳感器，其測(cè)量精度有限。因?yàn)轭^部鉆孔引線的方式會(huì)破壞螺栓頭部的承載性能，無法集成較多的傳感器。

這些的傳感器集成方式，大都會(huì)破壞螺栓的結(jié)構(gòu)完整性，如頭部鉆孔后以引出導(dǎo)線或光纖、芯部鉆孔放置傳感器，這些方式會(huì)破壞連接件的結(jié)構(gòu)完整性，產(chǎn)生新的應(yīng)力集中，破壞連接件安全服役。因此需要新的傳感器和集成方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)缺陷，目的是提出一種集成柔性陣列傳感器智能連接件，其在連接件的桿部集成柔性傳感器，用以監(jiān)測(cè)連接結(jié)構(gòu)的受力情況。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件由連接件、薄壁金屬襯套、柔性陣列傳感器和耐磨防護(hù)涂層組成。其中所述薄壁金屬襯套由翻邊和直壁部分組成。翻邊部分開一個(gè)或幾個(gè)口，用于容納柔性陣列傳感器的排線，直壁部分套在連接件的外面。所述柔性陣列傳感器的傳感單元密布在柔性電路結(jié)點(diǎn)上，通過柔性電路傳輸信號(hào)，柔性電路預(yù)制成管形或彎曲成管形，在管形件邊緣引出排線。引出排線的位置和大小與襯套的翻邊部位開口相吻合；所述耐磨防護(hù)涂層涂覆在柔性陣列傳感器的外表面，用以保護(hù)傳感器。

上述的一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件，其特征在于所述的連接件，包括至少一組螺栓、螺柱、螺釘、彈簧鎖、抽釘或環(huán)槽釘。

上述的一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件，其特征在于所述的薄壁金屬襯套，其襯套壁厚范圍在0.20mm至1mm，其翻邊部分開一個(gè)或幾個(gè)口，用于容納傳感器的信號(hào)輸出線。開口的和數(shù)量和引線的大小及數(shù)量匹配，其翻邊部位可以在安裝在連接頭部一側(cè)，也可以安裝在連接件的尾部一側(cè)。

上述的一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件，其特征在于所述的柔性陣列傳感器，呈管狀，可以是沉積在連接件表面、彎曲成管狀套粘貼在襯套表面或者做成相應(yīng)直徑管狀套在襯套外表面。圓周方向上排布至少至少2列的微型傳感單元，軸向上排布至少2行微型傳感單元。在末端引出排線，用于將信號(hào)導(dǎo)出。為了保證好的測(cè)量效果和監(jiān)測(cè)精度，可以選擇周向6至8列傳感單元，軸向2至4行傳感器單元組成的陣列。微型傳感單元為壓阻或者壓電傳感器。

上述的一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件，其特征在于所述的耐磨防護(hù)涂層為0.05mm至0.20mm厚的陶瓷絕緣涂層或0.10至0.30mm厚的樹脂涂層，所述柔性電路排線處的厚度與耐磨涂層的厚度總和要小于薄壁襯套壁厚。

上述的一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件，其特征在于：在使用時(shí)，所述集成柔性陣列傳感器的智能連接件安裝在的結(jié)構(gòu)孔內(nèi)，然后通過引線導(dǎo)出數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)通過信息傳輸和信息處理裝置，最后將狀態(tài)顯示在上位機(jī)上。

有益效果：

智能連接件的構(gòu)成包括至少兩排、至少兩列柔性電路壓力傳感器，這些傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔周受力進(jìn)行檢測(cè)。集成開口的金屬薄壁襯套，不會(huì)對(duì)連接件本身的連接強(qiáng)度造成影響，同時(shí)也能夠保護(hù)傳感器的輸出接口，使傳感器的信號(hào)可以傳遞出來；利用柔性電路傳感器，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)檢測(cè)；利用耐磨防護(hù)涂層，保護(hù)傳感器使之可以長(zhǎng)時(shí)間使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明專利的智能連接件示意圖。

圖2是智能連接件柔性管形傳感器的示意圖。

圖3是智能連接件實(shí)例一安裝后的示意圖。

圖4是智能連接件實(shí)施例二的示意圖。

圖5是智能連接件矩形傳感器的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制：

實(shí)施例一

一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件的實(shí)施例，見圖1。所述智能連接件包括：一套機(jī)械連接件11(螺栓111和螺母112)、一件薄壁金屬襯套12、一件柔性陣列傳感器13和一層耐磨防護(hù)涂層14組成。其中所述螺栓111包括頭部113、桿部114、螺紋部分115，所述螺栓直徑φ12.00mm，直徑公差(0，-0.04mm)、螺母為M12。其中所述薄壁金屬襯套12由翻邊121和直壁部分122組成。翻邊部分121設(shè)置一個(gè)開口123，用于柔性陣列傳感器13的引線出口，直壁部分的內(nèi)徑為φ12.00mm，直徑公差(+0.03，0)，直壁部分122套在連接件的外面。襯套壁厚為0.35mm，直壁外徑為φ12.70mm。所述柔性陣列傳感器13為預(yù)制管形件，見圖2，其上面印刷上電路，傳感器為電阻式，根據(jù)不同的作用力引起電阻的變化來監(jiān)測(cè)受力情況。傳感器131以周向2列，軸向2行的行形式排布，通過柔性電路132傳輸信號(hào)，在管形件邊緣引出排線133。引出排線133的位置和大小與襯套12的翻邊部分123開口相吻合，排線133的厚度控制在0.25mm以下；所述耐磨防護(hù)涂層14涂覆在柔性陣列傳感器13的外表面，耐磨涂層采用氧化鋁，通過氣相沉積的方法覆蓋在傳感器的外表面，涂層厚度控制在0.05mm至0.10mm。當(dāng)襯套壁厚有限制時(shí)，在排線處的防護(hù)涂層可取最小厚度，以容納排線。將覆蓋上耐磨涂層的柔性電路傳感器，使用膠粘劑粘在襯套的外表面上，使傳感器的排線容納在襯套的開口處。將螺栓從襯套的內(nèi)孔中穿過。

使用時(shí)，結(jié)構(gòu)件15上制孔φ13.40mm，公差(+0.04，0)，然后將智能連接件裝在孔中，按裝配要求擰上螺母。

圖3是實(shí)施例1安裝后的立體剖視圖。從孔中心往外，分別是連接件11的組件之一螺栓111，金屬襯套12、柔性陣列傳感器13、耐磨防護(hù)涂層14和結(jié)構(gòu)件15。螺栓111和螺母112將智能連接件固定在結(jié)構(gòu)件15上，柔性陣列傳感器13的引線133將傳感信號(hào)傳遞出來。

實(shí)施例二

一種集成柔性陣列傳感器的智能連接件的實(shí)施例，見圖4。所述智能連接件包括：一套機(jī)械連接件21(一個(gè)螺柱211和2個(gè)螺母212)、一件薄壁金屬襯套22、一件柔性陣列傳感器23和一層耐磨防護(hù)涂層24組成。其中所述螺柱211包括桿部214、螺紋部分215，所述螺栓直徑φ20.00mm，直徑公差(0，-0.05mm)、螺母為M20。其中所述薄壁金屬襯套22由翻邊221和直壁部分222組成。翻邊部分221設(shè)置一個(gè)開口223，用于柔性陣列傳感器23的引線出口，直壁部分的內(nèi)徑為φ20.00mm，直徑公差(+0.03，0)，直壁部分222套在連接件的外面。襯套壁厚為0.50mm，直壁外徑為φ21.00mm。所述柔性陣列傳感器23為一個(gè)矩形件，見圖5。集成的傳感元件為壓電薄膜傳感器，它根據(jù)不同的作用力引起電荷的變化來監(jiān)測(cè)受力情況。傳感器231以周向4列，軸向2行形式排布，通過柔性電路232傳輸信號(hào)，在矩形件邊緣引出排線233。使用時(shí)，需要將陣列傳感器彎曲，貼在襯套的222部位，矩形的寬和襯套的直壁長(zhǎng)度略短。引出排線233的位置和大小與襯套22的翻邊部分223開口相吻合；所述耐磨防護(hù)涂層24涂覆在柔性陣列傳感器23的外表面，耐磨涂層采用耐磨絕緣有機(jī)涂層，涂覆在傳感器的外表面，涂層厚度控制在0.10mm至0.30mm。當(dāng)襯套壁厚有限制時(shí)，在排線處的防護(hù)涂層可取最小厚度，以容納排線。將覆蓋上耐磨涂層的柔性電路傳感器，使用膠粘劑粘在襯套的外表面上，使傳感器的排線容納在襯套的開口處。將螺柱從襯套的內(nèi)孔中穿過。

使用時(shí)，結(jié)構(gòu)件25上制孔φ22.00mm，公差(+0.05，0)，然后將智能連接件裝在孔中，按裝配要求兩端擰上螺母。

所述實(shí)施例只是上述技術(shù)方案的組合之一，實(shí)際運(yùn)用過程中，不同的連接件、不同的傳感器單元、不同形式的柔性陣列傳感器，不同襯套和不同的耐磨涂層等不同的組合，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。