[實(shí)用新型]一種螺栓裝配過程中預(yù)緊力實(shí)時(shí)檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721834688.9
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN207662557U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王進(jìn)杰;于濤;馬國清;張春萍;王嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺大學(xué)
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了一種螺栓裝配過程中預(yù)緊力實(shí)時(shí)檢測裝置和檢測方法，所述檢測裝置包括：一對或多對高精度激光位移傳感器、安裝激光傳感器的高精度運(yùn)動導(dǎo)軌以及用于實(shí)時(shí)顯示預(yù)緊力且具有報(bào)警功能的上位機(jī)。所述檢測方法步驟如下：將螺栓、螺母安裝在被連接件上并初步擰緊螺母至貼合被連接件表面以保證定位，通過運(yùn)動導(dǎo)軌調(diào)整激光傳感器位置，使一對激光分別照射在螺栓的兩個(gè)端面，當(dāng)螺母擰緊時(shí)通過高精度激光位移傳感器測量出螺栓的伸長量，并在上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示換算出的螺栓預(yù)緊力，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)預(yù)緊力時(shí)報(bào)警。與超聲波、應(yīng)變片及千分尺測長儀等方法相比，本實(shí)用新型安裝便捷、現(xiàn)場實(shí)用性強(qiáng)，具有無損、精度高等有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備裝配領(lǐng)域，特別涉及一種高端緊固件裝配過程中預(yù)緊力實(shí)時(shí)、無損檢測裝置與方法。

背景技術(shù)

螺栓連接廣泛運(yùn)用于機(jī)械、土木、能源和航空航天工程等領(lǐng)域。目前，螺栓現(xiàn)場裝配是通過監(jiān)測擰緊螺栓時(shí)的扭矩值來控制螺栓預(yù)緊力的大小，在擰緊過程中，輸入的能量只有大約10％轉(zhuǎn)化為螺栓的預(yù)緊力，而其它約90％的能量被螺紋牙面摩擦和螺母與被連接件的接觸端面摩擦損耗，因此，牙面和端面摩擦系數(shù)即使有微小的波動，也將導(dǎo)致螺栓擰緊后產(chǎn)生一定的差異，預(yù)緊力一致性較差；雖然采用扭矩—轉(zhuǎn)角法能夠在一定程度上改善預(yù)緊力的一致性，但在擰緊過程中的扭矩段，仍會因端面和牙面摩擦系數(shù)的差異性導(dǎo)致實(shí)際預(yù)緊力與目標(biāo)預(yù)緊力產(chǎn)生一定偏差。綜上所述，如何準(zhǔn)確控制螺栓擰緊預(yù)緊力是現(xiàn)場裝配中急需解決的問題。

本發(fā)明提出的通過激光位移傳感器測量螺栓伸長量的檢測裝置與方法尚未見相關(guān)文獻(xiàn)。現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的測試技術(shù)主要有以下幾種：

(1)CN 104568282B《一種測試螺栓預(yù)緊力的裝置及其控制方法》、CN 103616118B《螺栓及其預(yù)緊力的檢測系統(tǒng)、控制方法》及CN 104075831A《一種高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力測量裝置》等專利公開了通過應(yīng)變片測量螺栓預(yù)緊力的方法，該方法需要在每一個(gè)被測螺栓的螺桿上貼多個(gè)應(yīng)變片，工序繁瑣，同時(shí)螺栓與被連接件之間要留出足夠的空間布置引線。該方法對螺栓有一定的損傷，且無法滿足現(xiàn)場批量裝配。

(2)CN 1156679C《超聲波螺栓緊固力測試裝置》、CN 105115652A《一種利用主動超聲導(dǎo)波定量化監(jiān)測螺栓預(yù)緊力矩的方法》等專利公開了依據(jù)超聲波在不同應(yīng)力狀態(tài)的螺栓內(nèi)部傳播速度不同的原理實(shí)現(xiàn)螺栓預(yù)緊力的測量。該方法需要對螺栓兩個(gè)端面進(jìn)行預(yù)處理，測量時(shí)需要耦合劑并且測量精度受操作者影響較大。

(3)CN 103323170B《一種螺栓組連接的預(yù)緊力測量系統(tǒng)及方法》、CN 204286667U《一種螺栓預(yù)緊力測量裝置》等公開了在螺栓與被連接件間安裝壓力傳感器直接測量螺栓預(yù)緊力，但是該方法適合檢測、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不適于實(shí)際裝配，因?yàn)榘惭b壓力傳感器將影響被連接件的剛度，同時(shí)也影響結(jié)合面壓力分布及使用過程的可靠性。

此外，也可用千分表測長儀直接測量方法螺栓伸長量，但是傳統(tǒng)的測試手段測量精度低，測試數(shù)據(jù)不易保存、分析，無法滿足現(xiàn)場大批量裝配的需求，工程應(yīng)用性較低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)在現(xiàn)場螺栓裝配應(yīng)用中預(yù)緊力檢測方面存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種高精度、高效便捷、基于高精度激光位移傳感器的螺栓預(yù)緊力實(shí)時(shí)、無損檢測裝置與方法。

為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的之一，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種螺栓裝配過程中預(yù)緊力實(shí)時(shí)檢測裝置，包括上位機(jī)、被連接件、待裝配螺栓、螺母、一對高精度激光位移傳感器和兩條高精度運(yùn)動導(dǎo)軌；所述的高精度運(yùn)動導(dǎo)軌固定于水平放置的基座或地面上且相互平行；被連接件置于兩條所述高精度運(yùn)動導(dǎo)軌的中間且與其平行，待裝配螺栓水平方向垂直穿過所述被連接件通過螺母裝配；高精度激光傳感器分別安裝于對應(yīng)的所述高精度運(yùn)動導(dǎo)軌上并與上位機(jī)相連，且所述待裝配螺栓與被連接件通過螺母裝配完成后，分別調(diào)整所述高精度運(yùn)動導(dǎo)軌上的高精度激光傳感器的位置使其發(fā)射的激光分別垂直照射于所述待裝配螺栓的前后兩個(gè)端面上。