[發(fā)明專利]一種螺栓預(yù)緊力測量方法

在審

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• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN116202675A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖睿恒;葛恩德;王耀;李汝鵬;凡志磊;馮慶珠;杜偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海飛機制造有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 薛學娜

本發(fā)明屬于螺栓連接技術(shù)領(lǐng)域，公開一種螺栓預(yù)緊力測量方法，包括S1、建立螺栓連接結(jié)構(gòu)的試驗?zāi)Ｐ停籗2、在試驗?zāi)Ｐ偷膽?yīng)變區(qū)域選取第一關(guān)鍵點；S3、在試驗?zāi)Ｐ椭惺┘恿鼗驂毫Γ诘谝魂P(guān)鍵點的應(yīng)變值獲取預(yù)緊力與應(yīng)變區(qū)域的應(yīng)變值的擬合曲線；隨后將該擬合曲線應(yīng)用于實際螺栓預(yù)緊力的測量中，具體包括：S4、在實際螺栓連接結(jié)構(gòu)的應(yīng)變區(qū)域選取與第一關(guān)鍵點對應(yīng)的第二關(guān)鍵點；S5、緊固實際螺栓連接結(jié)構(gòu)，并獲取第二關(guān)鍵點的應(yīng)變值代入擬合曲線，以得到實際螺栓的預(yù)緊力。當實際螺栓的預(yù)緊力達到設(shè)計要求時，停止擰緊螺栓，無需通過貼應(yīng)變片、設(shè)置傳感器以及超聲波等方式測量螺栓的預(yù)緊力，簡化工序，適用于批量安裝螺栓時對預(yù)緊力進行控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及螺栓連接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺栓預(yù)緊力測量方法。

背景技術(shù)

在飛機裝配階段，其上復(fù)合材料構(gòu)件的機械連接通常使用螺栓進行緊固連接，螺栓連接不能過緊，也不能過松，連接過松會導(dǎo)致被連接件的穩(wěn)固性差，容易松動甚至脫落。連接過緊會加劇螺紋的磨損，嚴重時導(dǎo)致螺栓的螺桿部斷裂。也就是說，在擰緊螺栓時需要將螺栓的預(yù)緊力控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

實際安裝階段，常采用扭矩控制法來控制螺栓的擰緊力矩達到一定值，以此保證螺栓產(chǎn)生一定大小的預(yù)緊力，從而確保螺栓的安裝滿足設(shè)計要求。螺栓的擰緊力矩和預(yù)緊力之間的關(guān)系為T＝kFd，其中，T表示擰緊力矩，F(xiàn)表示預(yù)緊力，k為扭矩系數(shù)，d為螺栓的直徑。實際裝配過程中，各擰緊工藝參數(shù)的變化均會影響T和F之間的關(guān)系，如螺紋部位的摩擦系數(shù)、螺栓頭部與接觸面之間的摩擦系數(shù)、螺栓的擰緊速度以及擰緊時的溫度變化等。控制各擰緊工藝參數(shù)均保持恒定值較為困難，因而，通過扭矩控制法很難控制螺栓預(yù)緊力在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。一個可行的辦法是直接測量預(yù)緊力大小以評定螺栓的裝配質(zhì)量。

目前測量螺栓預(yù)緊力的方法主要包括：1、在螺桿部上粘貼應(yīng)變片，通過應(yīng)變片的應(yīng)變值測量螺栓預(yù)緊力。但應(yīng)變片及其連接的導(dǎo)線容易受壓損壞，且測量后應(yīng)變片還需要移除，僅能用于試驗室研究，難以用于實際生產(chǎn)；2、通過超聲波測量螺桿部的伸長量，以此計算預(yù)緊力的大小。而超聲波設(shè)備成本較高，且使用時需要將螺栓兩端磨平以減小測量誤差，增加實際裝配時的操作工序；3、使用環(huán)形壓力傳感器測量螺栓預(yù)緊力大小。但環(huán)形壓力傳感器體積較大，要求被測試螺栓的螺桿部較長，且測量值可能與實際值存在較大差異，僅能用于試驗室研究；4、使用薄膜壓力傳感器，測量螺栓上的壓強大小及分布，再通過積分計算預(yù)緊力大小。但薄膜壓力傳感器成本較高，且承受的壓力有限，難以用于實際裝配中。

因此，亟需一種螺栓預(yù)緊力測量方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種螺栓預(yù)緊力測量方法，能夠快速且準確地測量出螺栓在安裝擰緊過程中的預(yù)緊力，以保證預(yù)緊力達到預(yù)設(shè)值。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

提供一種螺栓預(yù)緊力測量方法，包括以下步驟：

S1、建立螺栓連接結(jié)構(gòu)的試驗?zāi)Ｐ停鲈囼災(zāi)Ｐ桶菟Ｐ汀⒙菽改Ｐ鸵约氨贿B接件模型；

S2、在所述試驗?zāi)Ｐ偷膽?yīng)變區(qū)域選取第一關(guān)鍵點；

S3、在所述試驗?zāi)Ｐ椭惺┘恿鼗驂毫Γ谒龅谝魂P(guān)鍵點的應(yīng)變值獲取預(yù)緊力與應(yīng)變區(qū)域的應(yīng)變值的擬合曲線；

S4、在實際螺栓連接結(jié)構(gòu)的應(yīng)變區(qū)域選取與所述第一關(guān)鍵點對應(yīng)的第二關(guān)鍵點；

S5、緊固所述實際螺栓連接結(jié)構(gòu)，并獲取所述第二關(guān)鍵點的應(yīng)變值代入所述擬合曲線，以得到實際螺栓的預(yù)緊力。

作為本發(fā)明提供的螺栓預(yù)緊力測量方法的優(yōu)選方案，在所述S1中，所述試驗?zāi)Ｐ蜑橛邢拊Ｐ汀?/p>

作為本發(fā)明提供的螺栓預(yù)緊力測量方法的優(yōu)選方案，在所述S1中，還包括設(shè)計加載試驗臺，所述試驗?zāi)Ｐ蜑閷嶓w模型，所述實體模型安裝于所述加載試驗臺上。