一种螺栓预紧方法及系统技术方案

本申请涉及一种螺栓预紧方法及系统，其方法包括如下步骤：获取在预紧过程中螺栓的测量参数，根据测量参数获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线；基于衰减曲线得到预紧力的衰减比例R；根据目标预紧力F和预紧力衰减比例R获得补偿预紧力Fc；以补偿预紧力Fc为设计载荷对螺栓进行预紧加载。通过根据衰减曲线得到预紧力的衰减比例，以便于在对螺栓进行锁紧时，能够根据目标预紧力和衰减比例获得补偿预紧力，以补偿预紧力对螺栓进行预紧加载，使螺栓的预紧力在经过衰减后的实际值能够更加接近目标预紧力，降低由于螺栓实际预紧力与目标预紧力之间的偏差导致螺栓连接强度不足而引发的风险。的偏差导致螺栓连接强度不足而引发的风险。的偏差导致螺栓连接强度不足而引发的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓预紧方法及系统


[0001]本申请涉及螺栓紧固的
，尤其是涉及一种螺栓预紧方法及系统。

技术介绍

[0002]高强度螺栓是风力发电机组各大部件之间最普遍的连接方式之一，具有结构简单、维护方便、成本较低的优势。为了增强螺栓螺纹连接的刚性、紧密性、防松能力和防止受横向载荷导致螺栓连接的滑动，螺纹连接在装配时都需要预紧，目前大规格的高强度螺栓常用的紧固方式有以下两种：使用液压扳手的扭矩法和使用液压拉伸器的拉伸法。
[0003]在对螺栓进行加载预紧的过程中，一般是采用预紧力的设计值对螺栓进行加载，由于液压扳手和拉伸器的系统误差、预紧后螺栓的扭转回弹和拉伸回弹以及被夹持件的应力释放等因素，会导致螺栓最终获得的预紧力低于设计值，尤其在风力发电等一些特殊的领域，存在致使风力发电机组部件之间连接强度不足引发风险。

技术实现思路

[0004]为了降低由于螺栓实际预紧力与目标预紧力之间的偏差导致螺栓连接强度不足而引发的风险，本申请提供一种螺栓预紧方法及系统。
[0005]为实现上述目的，本申请一方面提供一种螺栓预紧方法采用如下的技术方案：一种螺栓预紧方法，包括如下步骤：获取在预紧过程中螺栓的测量参数，根据测量参数获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线；基于衰减曲线得到预紧力的衰减比例R；根据目标预紧力F和预紧力衰减比例R获得补偿预紧力Fc；以补偿预紧力Fc为设计载荷对螺栓进行预紧加载。
[0006]通过采用上述技术方案，在对螺栓进行加载前，采用实际工况验证的方式，获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线，能够了解在实际工况下螺栓预紧力的衰减比例，以便于在加载阶段直接施加大于目标值的补偿预紧力，使得螺栓在预紧力衰减后达到稳定状态时的实际预紧力更加接近目标值，从而达到降低螺栓连接强度不足引发的风险。
[0007]可选的，所述获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线的步骤包括：在加载前获取螺栓的原始长度和螺栓无螺纹部分的杆部直径D；基于螺栓无螺纹部分的杆部直径D获得螺栓无螺纹部分的杆部横截面积S；通过加载工具对螺栓以目标预紧力F为设计载荷进行加载，获取加载后螺栓的伸长量 ；移除加载工具，等待螺栓预紧力衰减，获取衰减过程中螺栓的伸长量；基于螺栓的弹性模量E、螺栓无螺纹部分的杆部横截面积S、螺栓的伸长量和螺栓的原始长度L0计算螺栓在加载和衰减过程中的实际预紧力F1;以时间轴为横坐标、以螺栓在加载和衰减过程中的实际预紧力F1为纵坐标建立坐
标系，形成预紧力衰减曲线。
[0008]通过采用上述技术方案，基于螺栓的伸长量仅和螺栓的应力有关，可以排除摩擦系数、接触变形、被连接件变形等可变因素的影响，所以通过采用螺栓伸长量、螺栓的固有物理参数横截面积、弹性模量E和原始长度计算获得螺栓实际预紧力的方式，能够获得较高精度的实际预紧力。
[0009]可选的，所述基于衰减曲线得到实际预紧力的衰减比例R的步骤包括：基于预紧力衰减曲线以及预紧力稳定判定条件获取预紧力稳定时间Tw，所述预紧力稳定判定条件为在Tw后实际预紧力持续24h最大衰减不大于阀值；基于预紧力衰减曲线获得Tw时对应的实际预紧力Fw；根据目标预紧力F和实际预紧力Fw之间的关系计算获得预紧力的衰减比例R，其中：。
[0010]通过采用上述技术方案，在对螺栓完成预紧后预紧力会不断衰减，但是经多次试验研究发现，随着时间的增加，预紧力的衰减速度会越来越慢，并且当预紧力持续24h后最大衰减值趋于恒定，且与设计载荷相比该值可以忽略不计，基于试验能获得该最大衰减的阀值，在预紧力持续24h后最大衰减值小于或等于上述阀值时，能够认为预紧力已经基本达到稳定状态，后续状态衰减极小，无需继续进行测量，一方面能够提升工作效率；另一方面基于上述规律，获得预紧力的衰减，并根据衰减值和目标预紧力重新计算设计载荷，按照重新计算后的设计载荷对螺栓进行加载，在螺栓趋于稳定状态时基本能获得预期的目标预紧力，从而实现降低目标预紧力与实际预紧力之间偏差导致的连接强度不足而引发的风险。
[0011]可选的，所述根据目标预紧力F和预紧力衰减比例R获得补偿预紧力Fc的步骤包括：目标预紧力F、预紧力衰减比例R及补偿预紧力Fc之间的关系满足以下公式：；通过公式
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计算获得补偿预紧力Fc。
[0012]通过采用上述技术方案，可以通过上述公式计算获得补偿预紧力Fc，上述公式是通过理论上的分析获得的，客观上准确的反映了目标预紧力F、预紧力衰减比例R、补偿预紧力Fc三者之间的关联关系，故通过上述公式能获得真实的补偿预紧力Fc，有利于提高计算的准确度。
[0013]可选的，所述以补偿预紧力Fc对螺栓进行预紧加载的步骤包括：分多个阶段对螺栓加载预紧，加载预紧力逐级增加，最终阶段加载预紧力为Fc。
[0014]通过采用上述技术方案，在对螺栓加载的过程中，螺栓及被夹持件会发生轻微弹性形变，内部产生较大应力，当外力消失后因形变产生的应力会释放，导致螺栓的预紧力降低；分多次对螺栓进行预紧，每次预紧后螺栓都能够释放一部分应力，使最终阶段加载预紧力后螺栓释放的应力较小，从而降低预紧力的衰减。
[0015]可选的，所述分多个阶段对螺栓加载预紧，加载预紧力逐级增加，最终阶段加载预紧力为Fc的步骤包括：按照目标预紧力F的预设百分比或补偿预紧力Fc的第一预设百分比为设计载荷，通过加载工具对均匀布置于工件周向上待预紧的螺栓按照十字交叉对称法进行预紧；按照目标预紧力F的第二预设百分比或补偿预紧力Fc的第二预设百分比为设计载
荷，通过加载工具对均匀布置于工件周向上待预紧的螺栓按照十字交叉对称法进行预紧；其中第二预设百分比大于第一预设百分比；按照补偿预紧力Fc的100%为设计载荷，通过加载工具对均匀布置于工件周向上待预紧的螺栓按照十字交叉对称法进行预紧。
[0016]通过采用上述技术方案，尤其适用于风力发电机领域，对法兰盘上均匀分布的螺栓进行预紧加载，一方面能够获得较小的预紧力衰减；另一方面，预紧力衰减曲线呈现明显的规律变化，有利于基于该变化规律改善并提升螺栓的连接性能。
[0017]可选的，在完成以补偿预紧力Fc对螺栓进行预紧加载的步骤后，还包括：用校验值Fy对完成加载预紧后的螺栓进行加载，以对完成加载预紧后的螺栓进行预紧力校验；若螺栓未发生转动；则确认校验合格；若螺栓发生转动，则确认校验不合格。
[0018]通过采用上述技术方案，预紧力校验能够对螺栓的连接强度进行检验，以便能够及时发现实际预紧力不达标的螺栓，进一步降低了螺栓实际预紧力不足导致的风险。
[0019]可选的，所述校验值Fy的确定包括如下步骤：基于预紧力衰减曲线获取在对螺栓施加目标预紧力F时螺栓的实际预紧力Fz；根据目标预紧力F与实际预紧力Fz计算随机误差偏差R1；基于预紧力衰减曲线获取移除加载工具时螺栓的实际预紧力Fk；根据目标预紧力F、对螺栓施加目标预紧力F时螺栓的实际预紧力Fz和移除加载工具时螺栓的实际预紧力Fk计算回弹误差R2；根据目标预紧F、补偿预紧力Fc、随机误差偏差R1和回弹误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓预紧方法，其特征在于，包括如下步骤：获取在预紧过程中螺栓的测量参数，根据测量参数获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线；基于衰减曲线得到预紧力的衰减比例R；根据目标预紧力F和预紧力衰减比例R获得补偿预紧力Fc；以补偿预紧力Fc为设计载荷对螺栓进行预紧加载。2.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧方法，其特征在于，所述获取螺栓在加载后预紧力的衰减曲线的步骤包括：在加载前获取螺栓的原始长度L0和螺栓无螺纹部分的杆部直径D；基于螺栓无螺纹部分的杆部直径D获得螺栓无螺纹部分的杆部横截面积S；通过加载工具对螺栓以目标预紧力F为设计载荷进行加载，获取加载后螺栓的伸长量；移除加载工具，等待螺栓预紧力衰减，获取衰减过程中螺栓的伸长量；基于螺栓的弹性模量E、螺栓无螺纹部分的杆部横截面积S、螺栓的伸长量和螺栓的原始长度L0计算螺栓在加载和衰减过程中的实际预紧力F1；以时间轴为横坐标、以螺栓在加载和衰减过程中的实际预紧力F1为纵坐标建立坐标系，形成预紧力衰减曲线。3.根据权利要求2所述的一种螺栓预紧方法，其特征在于，所述基于衰减曲线得到实际预紧力的衰减比例R的步骤包括：基于预紧力衰减曲线以及预紧力稳定判定条件获取预紧力稳定时间Tw，所述预紧力稳定判定条件为在Tw后实际预紧力持续24h最大衰减不大于阀值；基于预紧力衰减曲线获得Tw时对应的实际预紧力Fw；根据目标预紧力F和实际预紧力Fw之间的关系计算获得预紧力的衰减比例R，其中：。4.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧方法，其特征在于，所述根据目标预紧力F和预紧力衰减比例R获得补偿预紧力Fc的步骤包括：目标预紧力F、预紧力衰减比例R及补偿预紧力Fc之间的关系满足以下公式：；通过公式计算获得补偿预紧力Fc。5.根据权利要求1所述的一种螺栓预紧方法，其特征在于，所述以补偿预紧力Fc对螺栓进行预紧加载的步骤包括：分多个阶段对螺栓加载预紧，加载预紧力逐级增加，最终阶段加载预紧力为Fc。6.根据权利要求5所述的一种螺栓预紧方法，其特征在于，所述分多个阶段对螺栓加载预紧，加载预紧力逐级增...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，吴威，唐伟，蔡帅，
申请(专利权)人：哈电风能有限公司，
类型：发明
国别省市：