[發明專利]基于聲彈效應的大型高速回轉裝備裝配緊固力測量方法

有效

• 申請號: 201911142337.5
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110849517B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 譚久彬;劉永猛;孫傳智;王曉明;劉恩曉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

1.一種基于聲彈效應的大型高速回轉裝備裝配緊固力測量方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

第一步，轉子裝配體（9）置于精密回轉臺（11）上并調整其位置，使轉子裝配體（9）與精密回轉臺（11）的回轉軸線一致，通過夾具（10）將轉子裝配體（9）固定；

第二步，激光器（1）和分光鏡（2）調整位置及姿態，使激光器（1）發射的激光能夠穿過分光鏡（2）照射到螺栓（7）上端面的中心；

第三步，第二光電探測儀（8）調整位置及姿態，使其能夠接收到被測螺栓上端面的超聲波信號；

第四步，衰減片（3）、聚焦透鏡（4）和第一光電探測儀（5）調整位置及姿態，使分光鏡（2）分出的激光束能夠穿過衰減片（3）和聚焦透鏡（4）被第一光電探測儀（5）接收；

第五步，所有螺栓（7）未緊固前，工控機（13）控制激光器（1）發射脈沖激光，脈沖激光被分光鏡（2）分成兩束，其中一束穿過衰減片（3）之后經聚焦透鏡（4）被第一光電探測儀（5）接收并轉換為電信號傳入數據采集卡（6）作為超聲信號的采集觸發，另一束照射到螺栓（7）上端面的中心，由于熱彈效應螺栓（7）上端面產生超聲波，超聲波產生之后沿著螺栓（7）軸線方向向下傳播，直至傳播到螺栓（7）下端面后反射，之后沿著螺栓（7）軸線方向向上傳播至螺栓（7）上端面，傳播到螺栓（7）上端面的超聲波信號被第二光電探測儀（8）接收并轉換為電信號傳送至數據采集卡（6），所述數據采集卡（6）將采集到的信號傳至工控機（13）進行處理，計算出從接收到第一光電探測儀（5）的觸發信號至接收到第二光電探測儀（8）的超聲信號之間的時間差Δt₀；

第六步，所有螺栓（7）緊固后，工控機（13）發送指令激光器（1）發射脈沖激光，脈沖激光的傳播路線與超聲信號的產生與接收過程與步驟五相同，計算出從接收到第一光電探測儀（5）的觸發信號至接收到第二光電探測儀（8）的超聲信號之間的時間差Δt₁；

第七步，根據緊固前后超聲波的傳播時間差以及螺栓的應力系數，求出第一個螺栓的緊固力F₁；

第八步，工控機（13）控制精密回轉臺（11）轉動一定角度，轉動完成后工控機（13）發送指令激光器（1）發射脈沖激光，脈沖激光的傳播路線與超聲信號的產生與接收過程與步驟五相同，計算出從接收到第一光電探測儀（5）的觸發信號至接收到第二光電探測儀（8）的超聲信號之間的時間差Δt₂；

第九步，根據緊固前后超聲波的傳播時間差以及螺栓的應力系數，求出第二個螺栓的緊固力F₂；

第十步，重復步驟九，直至轉子裝配體（9）回轉一周，完成若干個螺栓緊固力的測量。

2.根據權利要求1所述的基于聲彈效應的大型高速回轉裝備裝配緊固力測量方法，其特征在于，螺栓緊固力Fi的計算公式為Fi=S×σi，其中，S為螺栓的應力截面積，σi為螺栓緊固應力；

所述螺栓緊固應力σi的計算公式為σi=K×ΔT_i，其中，K為與螺栓幾何尺寸和材料類型有關的系數，通過標定試驗確定，ΔT_i為第i個螺栓緊固前后超聲波的傳播時間差；

所述緊固前后超聲波的傳播時間差的計算公式為ΔT_i =Δt_i-Δt₀。