[發(fā)明專利]一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710665682.1
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107402126B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐文祥;蔡力鋼;劉志峰;李迎;劉強(qiáng);張明洋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M7/02;G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 11203 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈波

1.一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置，其特征在于：該裝置包括拉伸試驗(yàn)機(jī)(1)、上連接件(2)、壓力傳感器(3)、螺桿(4)、下連接件(5)、螺母(6)、電渦流位移傳感器(7)；LMS振動測試系統(tǒng)用來測試模態(tài)參數(shù)包括固有頻率、阻尼比以及模態(tài)振型；

切向裝置的上連接件(2)和下連接件(5)的兩端分別夾在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)(1)上；利用疲勞拉伸試驗(yàn)機(jī)加載循環(huán)載荷，通過改變加載振動頻率、控制加載循環(huán)次數(shù)，劃分螺栓松弛階段；

切向裝置從上到下依次是上連接件(2)、螺桿(4)下連接件(5)；上連接件(2)和下連接件(5)通過固定尺寸的接觸面接觸，螺母(6)通過數(shù)顯力矩扳手?jǐn)Q緊；壓力傳感器(3)串聯(lián)在螺桿(4)頭部和上連接件(2)之間，壓力傳感器(3)依次連接數(shù)字放大器(8)和數(shù)據(jù)采集卡(9)最終將測得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出至計(jì)算機(jī)對應(yīng)采集軟件中，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測螺栓夾緊力，獲得螺栓夾緊力隨著時(shí)間變化的F-t曲線；上連接件(2)右端有方形帶孔薄板，目的是固定電渦流位移傳感器(7)，并實(shí)現(xiàn)電渦流位移傳感器(7)的上下調(diào)節(jié)，將電渦流位移傳感器(7)的下端探頭安裝至距離下連接件(5)右側(cè)的方形薄板上端2-3mm處；電渦流位移傳感器(7)使用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行連接，獲得精度較高的振動下接觸面間的位移隨時(shí)間變化的S-t圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置，其特征在于：壓力傳感器(3)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，壓力傳感器(3)的內(nèi)孔的符合螺栓安裝孔徑，大小為螺桿(4)直徑+1mm；壓力傳感器(3)的量程大精度高，采集的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)記錄監(jiān)測并自行生成F-t曲線，壓力傳感器(3)的數(shù)據(jù)保存以便于后續(xù)分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置，其特征在于：所述上連接件(2)、下連接件(5)和壓力傳感器(3)均與待測螺桿(4)的螺桿間隙配合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置，其特征在于：上連接件(2)和下連接件(5)兩端分別夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，利用疲勞拉伸試驗(yàn)機(jī)加載循環(huán)載荷，改變加載的頻率，控制加載循環(huán)的次數(shù)，劃分螺栓松弛階段。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量裝置，其特征在于：首先使用LMS振動測試系統(tǒng)測量連接試件整體的模態(tài)特性，測取獲得其模態(tài)參數(shù)，作為分析對比的基礎(chǔ)；然后將所連接的試件夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)(1)上，使用壓力傳感器和電渦流位移傳感器配合拉伸試驗(yàn)機(jī)的拉伸特性，設(shè)定改變加載振動頻率和加載載荷的大小，并設(shè)置循環(huán)類型和循環(huán)周期，開啟拉伸試驗(yàn)；通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測螺栓夾緊力以及切向位移的變化，獲得螺栓夾緊力隨時(shí)間變化的F-t曲線圖以及獲得精度較高的振動下接觸面間的位移時(shí)間的S-t曲線圖。

6.利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行的一種基于模態(tài)參數(shù)表征的切向單螺栓松弛測量方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，

步驟1，使用LMS振動測試系統(tǒng)測量連接件整體的模態(tài)特性，獲得其模態(tài)參數(shù)，建立模態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，作為分析對比基礎(chǔ)；

步驟2，待測螺栓組件配合拉伸試驗(yàn)機(jī)的拉伸特性，獲得螺栓夾緊力隨時(shí)間的變化的F＝f(t)曲線，并且及時(shí)輸出保存數(shù)據(jù)，為位移數(shù)據(jù)和模態(tài)參數(shù)作對比；

步驟3，劃分螺栓松弛階段，做不同節(jié)點(diǎn)循環(huán)周期的拉伸試驗(yàn)，并檢測夾緊力變化和測量獲得整體振動模態(tài)特性的數(shù)據(jù)，獲得螺栓松弛階段模態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律；

步驟4，利用控制變量法，改變加載振動頻率和加載載荷，重復(fù)以上三個(gè)步驟；獲得在不同加載振動頻率和加載載荷下由模態(tài)參數(shù)表征的螺栓松弛規(guī)律。