螺栓轴向力的监测方法、系统及螺栓、车轮、车辆技术方案

本公开涉及一种螺栓轴向力的监测方法、系统及螺栓、车轮、车辆，在所述螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓的所述另一端反射回的回波信号；所述方法包括：获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长；根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力。通过上述技术方案，可以使用超声波技术对螺栓轴向力进行无损监测，即不需要改变螺栓的内部结构，从而可以保证螺栓使用的安全性，有效维持螺栓的使用寿命，又可以简便、快捷地获得螺栓轴向力，提升用户使用体验。

【技术实现步骤摘要】
螺栓轴向力的监测方法、系统及螺栓、车轮、车辆
本公开涉及螺栓受力监测领域，具体地，涉及一种螺栓轴向力的监测方法、系统及螺栓、车轮、车辆。
技术介绍
在车辆的行驶过程中，车轮会承受车辆的重力、行驶中的滚动阻力，在车辆转弯或在倾斜路面上行驶时还会承受侧向力，在车辆制动时还会承受路面的制动力、和车轮转动时路面对车轮产生的冲击力。相应地，车轮螺栓也会承受上述车轮所承受的力，上述受力构成车轮螺栓的交变循环应力。车轮螺栓连接是在轮毂和车辆轴承通过车轮螺栓完成装配后，产生一定的轴向预紧力，以保证制动盘和车轮的固定。车轮螺栓的轴向预紧力需要满足以下条件：一、装配产生的轴向预紧力最小应满足车辆的功能要求(车辆在行驶过程中车轮螺栓不发生松动)。二、装配产生的轴向预紧力最大不能超出螺栓允许的载荷。在整车的组装过程中，所有的零件状态全新，并且装配工具先进，因此，在新车下线时，车轮螺栓轴向预紧力都可以满足车辆的功能要求。但是车辆在后续维修过程由于被连接件的状态发生变化(例如，为了防锈会在车轮轴承等部位增加防锈蜡等防锈物质)、装配工具精度等问题的影响，无法保证车辆的装配产生的车轮螺栓轴向预紧力、及车辆行驶过程中车轮螺栓的轴向力满足上述条件。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种可以实时监测螺栓轴向力的螺栓轴向力的监测方法、系统及螺栓、车轮、车辆。为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种螺栓轴向力的监测方法，在所述螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓的所述另一端反射回的回波信号；所述方法包括：获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长；根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力。可选地，所述根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间、以及预设的超声波传播时间与螺栓轴向力之间的对应关系，确定与所述超声波传播时间相对应的所述螺栓轴向力；或者，所述根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的轴向形变量；根据所述螺栓的轴向形变量，通过以下等式，确定所述螺栓的螺栓轴向力：其中，F为所述螺栓的螺栓轴向力；E为所述螺栓的材质弹性模量；S表示所述螺栓的截面积；ΔL表示所述螺栓的轴向形变量；L表示所述螺栓的装夹长度。可选地，所述方法还包括以下中的一者：在所述螺栓轴向力小于阈值时，以无线传输方式将用于提示用户所述螺栓轴向力小于阈值的提示信息发送至显示装置，以由所述显示装置显示；以无线传输方式将用于表示所述螺栓轴向力的信息发送至显示装置，以由所述显示装置显示。根据本公开的第二方面，提供一种螺栓轴向力的监测系统，所述系统包括：被测螺栓，所述被测螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述被测螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述被测螺栓的所述另一端反射回的回波信号；监控装置，所述监控装置用于获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长；根据所述超声波传播时间，确定所述被测螺栓的螺栓轴向力。可选地，所述监控装置根据所述超声波传播时间，确定所述被测螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间、以及预设的超声波传播时间与螺栓轴向力之间的对应关系，确定与所述超声波传播时间相对应的所述螺栓轴向力；或者，所述监控装置根据所述超声波传播时间，确定所述被测螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间，确定所述被测螺栓的轴向形变量；根据所述被测螺栓的轴向形变量，通过以下等式，确定所述被测螺栓的螺栓轴向力：其中，F为所述被测螺栓的螺栓轴向力；E为所述被测螺栓的材质弹性模量；S表示所述被测螺栓的截面积；ΔL表示所述被测螺栓的轴向形变量；L表示所述被测螺栓的装夹长度。可选地，所述系统还包括显示装置，所述显示装置与所述监控装置无线通信，所述监控装置还用于进行以下中的至少一者：在所述螺栓轴向力小于阈值时，将用于提示用户所述螺栓轴向力小于阈值的提示信息发送至所述显示装置，以由所述显示装置显示；将用于表示所述螺栓轴向力的信息发送至所述显示装置，以由所述显示装置显示。根据本公开的第三方面，提供一种螺栓，所述螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓的所述另一端反射回的回波信号，以用于根据超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力，其中，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长。根据本公开的第四方面，提供一种车轮，包括轮毂和用于驱动所述轮毂转动的车轮轴承，所述轮毂通过上述第三方面提供的螺栓与所述车轮轴承进行装配。根据本公开的第五方面，提供一种车辆，所述车辆包括：上述第二方面所述的螺栓轴向力的监测系统。在上述技术方案中，通过在螺栓一端增设超声波传感器，可以通过该超声波传感器获得超声波在该螺栓中的传播时间，从而可以根据该超声波传播时间确定所述螺栓的螺栓轴向力。通过上述技术方案，可以使用超声波技术对螺栓轴向力进行无损监测，即不需要改变螺栓的内部结构，从而可以保证螺栓使用的安全性，有效维持螺栓的使用寿命，又可以简便、快捷地获得螺栓轴向力，提升用户使用体验。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是根据本公开的一种实施方式提供的螺栓轴向力的监测方法的流程图；图2是螺栓与被连接件的连接示意图；图3是超声波传播时间与螺栓轴向力之间的关系曲线图；图4是根据本公开的一种实施方式提供的螺栓轴向力的监测系统的示意图；图5是根据本公开的一种实施方式提供的车轮的示意图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。根据本公开的第一方面，提供一种螺栓轴向力的监测方法。图1所示，为根据本公开的一种实施方式提供的螺栓轴向力的监测方法的流程图。如图2所示，在螺栓1的一端设置有超声波传感器2，所述超声波传感器2用于向所述螺栓1的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓1的所述另一端反射回的回波信号。如图1所示，所述方法包括：在S11中，获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长。其中，螺栓的头部与末端应达到平面度和垂直度要求，可以在螺栓的头部或者末端粘贴超声波耦合剂垫圈，以将超声波传感器安装在螺栓的头部或末端。示例地，将超声波传感器安装在螺栓的头部。如图2所示，超声波传感器2发出超声波信号，该超声波信号沿螺栓1的头部向螺栓1的末端传播，并在到达螺栓1的末端时，将该超声波信号反射，从而使得超声波信号由螺栓1的末端向螺栓1的头部传播，该超声波的传播路径如图2中所示箭头方向，该超声波传感器2发出该超声波信号的时刻为t1，该超声波传感器2接收到回波信号的时刻为t2，则该超声波传播时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺栓轴向力的监测方法，其特征在于，在所述螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓的所述另一端反射回的回波信号；所述方法包括：获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长；根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力。

【技术特征摘要】
1.一种螺栓轴向力的监测方法，其特征在于，在所述螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述螺栓的所述另一端反射回的回波信号；所述方法包括：获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波信号的时长；根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间、以及预设的超声波传播时间与螺栓轴向力之间的对应关系，确定与所述超声波传播时间相对应的所述螺栓轴向力；或者，所述根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的螺栓轴向力，包括：根据所述超声波传播时间，确定所述螺栓的轴向形变量；根据所述螺栓的轴向形变量，通过以下等式，确定所述螺栓的螺栓轴向力：其中，F为所述螺栓的螺栓轴向力；E为所述螺栓的材质弹性模量；S表示所述螺栓的截面积；ΔL表示所述螺栓的轴向形变量；L表示所述螺栓的装夹长度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下中的至少一者：在所述螺栓轴向力小于阈值时，以无线传输方式将用于提示用户所述螺栓轴向力小于阈值的提示信息发送至显示装置，以由所述显示装置显示；以无线传输方式将用于表示所述螺栓轴向力的信息发送至显示装置，以由所述显示装置显示。4.一种螺栓轴向力的监测系统，其特征在于，所述系统包括：被测螺栓，所述被测螺栓的一端设置有超声波传感器，所述超声波传感器用于向所述被测螺栓的另一端发射超声波信号，并接收经所述被测螺栓的所述另一端反射回的回波信号；监控装置，所述监控装置用于获取超声波传播时间，所述超声波传播时间为自所述超声波传感器发出超声波信号至所述超声波传感器接收到回波...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉坤，
申请(专利权)人：宝沃汽车中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11