螺栓预紧力检测装置及衰减预测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种螺栓预紧力检测装置及衰减预测方法，涉及螺栓预紧力预测领域，用以预测螺栓连接的衰减特性。螺栓预紧力检测装置包括预紧力系数测量装置，预紧力系数测量装置包括夹持组件、预紧力检测元件、拧紧元件以及时长测量元件。夹持组件被构造为固定待检测的螺栓；预紧力检测元件被构造为测量螺栓受到的预紧力；拧紧元件被构造为检测对螺栓施加预紧力；时长测量元件被构造为测量拧紧螺栓过程中每次采样的时长。上述技术方案，实现了预测螺栓预紧力在不同工况下随振动周期的变化以及概率分布，给出了概率意义上的置信区间，能够更加准确地反映螺栓预紧力衰减过程的分散性，对螺栓连接的防松设计及检修周期具有十分重要的意义。要的意义。要的意义。

【技术实现步骤摘要】
螺栓预紧力检测装置及衰减预测方法


[0001]本专利技术涉及螺栓预紧力预测领域，具体涉及一种螺栓预紧力检测装置及衰减预测方法。

技术介绍

[0002]螺栓连接具有连接稳定、互换性好、拆卸方便等特点，所以被广泛应用于工程机械设备中。工程机械设备在实际工作过程中，环境工况恶劣，需要承受的冲击、载荷、振动比较大，导致螺栓与被连接件容易发生相对转动，导致螺栓与被连接件之间预紧力出现不同程度的衰减情况，严重时会出现螺栓松脱的现象。
[0003]螺栓连接结构的预紧力衰减过程较为复杂，影响因素较多，且螺栓连接松动程度与多个影响因子具有复杂的非线性关系。相关技术中，通过大量的试验数据定性的总结了部分影响因素的影响规律，但是没有一个形式简单、预测精度准确的模型可以用于预测不同工况条件下螺栓连接结构的残余预紧力、反映螺栓的预紧力衰减程度，所以无法确保螺栓连接结构的可靠性和衰减特性。
[0004]专利技术人发现，现有技术中至少存在下述问题：在台架振动试验过程中，多螺栓横向振动试验不宜通过压力传感器进行预紧力检测，导致预紧力检测手段少，检测精度不高。缺乏必要的检测设备，也是预紧力衰减过程预测不准确的一个重要因素。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种螺栓预紧力检测装置及衰减预测方法，用以预测螺栓连接的衰减特性。
[0006]本专利技术实施例提供了一种螺栓预紧力检测装置，包括：
[0007]预紧力系数测量装置，包括夹持组件、预紧力检测元件、拧紧元件以及时长测量元件；所述夹持组件被构造为固定待检测的螺栓；所述预紧力检测元件被构造为测量所述螺栓的预紧力；所述拧紧元件被构造为对所述螺栓施加预紧力；所述时长测量元件被构造为测量拧紧所述螺栓过程中每次采样的时长。
[0008]在一些实施例中，所述夹持组件包括：
[0009]夹具，具有贯穿的第一通孔；所述第一通孔包括贯穿的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段的开口尺寸大于所述第二孔段的开口尺寸；所述第一孔段被构造为容置所述螺栓的头部，所述第二孔段被构造为穿设所述螺栓的杆部；以及
[0010]螺母，被构造为与所述螺栓的杆部伸出所述第二孔段的部分螺纹连接。
[0011]在一些实施例中，所述夹持组件还包括：
[0012]连接件，具有第二通孔；所述连接件布置于所述夹具和所述螺母之间。
[0013]在一些实施例中，所述预紧力检测元件具有贯穿的第三通孔；所述预紧力检测元件布置于所述连接件和所述夹具之间。
[0014]在一些实施例中，所述拧紧元件与所述螺母连接，以通过转动所述螺栓从而夹紧
位于所述螺栓的头部和所述螺母之间的夹具、所述预紧力检测元件以及所述连接件，从而对所述螺栓施加预紧力。
[0015]在一些实施例中，所述时长测量元件包括：
[0016]第一压电陶瓷片，与所述螺栓的头部固定连接；
[0017]第一超声波探针，与所述第一压电陶瓷片对应布置；以及
[0018]驱动机构，与所述第一超声波探针驱动连接，以带动所述第一超声波探针直线移动，从而接触所述第一压电陶瓷片以及离开所述第一压电陶瓷片。
[0019]在一些实施例中，所述驱动机构包括：
[0020]驱动源，包括活塞杆；以及
[0021]弹性件，一端安装于所述驱动源的活塞杆，另一端与所述第一超声波探针固定连接。
[0022]在一些实施例中，所述驱动机构还包括：
[0023]减震套，套设于所述第一超声波探针的外部，且与所述活塞杆固定连接。
[0024]在一些实施例中，螺栓预紧力检测装置还包括：
[0025]第一控制器，与所述第一超声波探针通信连接，以接收所述第一超声波探针发出的超声波信号。
[0026]在一些实施例中，螺栓预紧力检测装置还包括：
[0027]扭矩传感器，与所述拧紧元件连接，以检测所述拧紧元件施加的扭矩。
[0028]在一些实施例中，螺栓预紧力检测装置还包括：
[0029]振动试验装置，被构造为对所述螺栓施加横向振动试验。
[0030]在一些实施例中，所述振动试验装置包括：
[0031]振动台，被构造为提供振动；
[0032]支架，安装于所述振动台；
[0033]第一被连接件，安装于所述支架；
[0034]第二被连接件，与所述第一被连接件通过所述螺栓固定连接；
[0035]第二超声波探针，被构造为检测所述螺栓的振动；以及
[0036]第二压电陶瓷片，被构造为与连接所述第一被连接件和第二被连接件的所述螺栓的头部固定连接；
[0037]其中，所述振动台施加的振动运动的方向与处于连接状态的所述螺栓的轴向方向垂直；初始状态下，所述第二超声波探针和所述第二压电陶瓷片保持分离；在振动试验中，所述第二超声波探针和所述第二压电陶瓷片保持接触。
[0038]在一些实施例中，所述振动试验装置还包括：
[0039]托架，安装于所述振动台，所述托架与所述第二被连接件连接，以在振动方向上支撑所述第二被连接件。
[0040]在一些实施例中，所述振动试验装置还包括：
[0041]动力部件，与所述振动台驱动连接，以驱动所述振动台振动。
[0042]在一些实施例中，所述振动试验装置还包括：
[0043]第二控制器，与所述第二超声波探针通信连接，以接收所述第二超声波探针发出的超声波信号。
[0044]本专利技术实施例还提供一种螺栓预紧力衰减预测方法，包括以下步骤：
[0045]对待检测的螺栓进行预紧力系数标定，以得到预紧力和预紧力系数对应关系的数据集；
[0046]对所述螺栓进行横向振动试验，得到预紧力原始数据集；
[0047]对所述原始数据集进行处理，以得到目标数据集；
[0048]根据所述目标数据集，建立预紧力衰减预测模型。
[0049]在一些实施例中，所述对所述原始数据集进行处理，以得到目标数据集的步骤包括：
[0050]采用线性插值法对所述原始数据集中的缺失数据向量进行数据修复，并采用均值平滑法对所述原始数据集中的异常数据向量进行数据修复，得到处理后的螺栓数据集；
[0051]将处理后的螺栓数据集形成矩阵并进行标准化处理，得到协方差矩阵，并对协方差矩阵的特征值进行由大到小排序，计算出每个影响因子对所有影响因子的贡献率；其中，满足累积贡献率大于设定值的影响因子为预紧力衰减关键影响因子；所述目标数据集为预紧力衰减关键影响因子的集合。
[0052]在一些实施例中，所述设定值为80％～90％。
[0053]在一些实施例中，所述根据所述目标数据集，建立预紧力衰减预测模型的步骤包括：
[0054]构建支持向量回归预测模型，以预紧力衰减关键因子构成的目标数据集作为输入向量，以其对应的预紧力为输出量；
[0055]对支持向量回归预测模型进行训练，并给出螺栓预紧力在概率意义上的置信区间，以预测螺栓连接结构的衰减特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓预紧力检测装置，其特征在于，包括：预紧力系数测量装置(1)，包括夹持组件(11)、预紧力检测元件(12)、拧紧元件(13)以及时长测量元件(14)；所述夹持组件(11)被构造为固定待检测的螺栓(2)；所述拧紧元件(13)被构造为对所述螺栓(2)施加预紧力；所述时长测量元件(14)被构造为测量所述拧紧元件(13)拧紧所述螺栓(2)过程中每次采样的时长；所述预紧力检测元件(12)被构造为测量所述螺栓(2)受到的预紧力。2.根据权利要求1所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述夹持组件(11)包括：夹具(111)，具有贯穿的第一通孔(1111)；所述第一通孔(1111)包括贯穿的第一孔段(1111a)和第二孔段(1111b)；所述第一孔段(1111a)的开口尺寸大于所述第二孔段(1111b)的开口尺寸；所述第一孔段(1111a)被构造为容置所述螺栓(2)的头部(2a)，所述第二孔段(1111b)被构造为穿设所述螺栓(2)的杆部(2b)；以及螺母(112)，被构造为与所述螺栓(2)的杆部(2b)伸出所述第二孔段(1111b)的部分螺纹连接。3.根据权利要求2所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述夹持组件(11)还包括：连接件(113)，具有第二通孔(1131)；所述连接件(113)布置于所述夹具(111)和所述螺母(112)之间。4.根据权利要求3所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述预紧力检测元件(12)具有贯穿的第三通孔(121)；所述预紧力检测元件(12)布置于所述连接件(113)和所述夹具(111)之间。5.根据权利要求3所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述拧紧元件(13)与所述螺母(112)连接，以通过转动所述螺栓(2)从而夹紧位于所述螺栓(2)的头部(2a)和所述螺母(112)之间的夹具(111)、所述预紧力检测元件(12)以及所述连接件(113)，从而对所述螺栓(2)施加预紧力。6.根据权利要求1所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述时长测量元件(14)包括：第一压电陶瓷片(141)，与所述螺栓(2)的头部(2a)固定连接；第一超声波探针(142)，与所述第一压电陶瓷片(141)对应布置；以及驱动机构(143)，与所述第一超声波探针(142)驱动连接，以带动所述第一超声波探针(142)直线移动，从而接触所述第一压电陶瓷片(141)以及离开所述第一压电陶瓷片(141)。7.根据权利要求6所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述驱动机构(143)包括：驱动源(1431)，包括活塞杆(1431a)；以及弹性件(1432)，一端安装于所述驱动源(1431)的活塞杆(1431a)，另一端与所述第一超声波探针(142)固定连接。8.根据权利要求7所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述驱动机构(143)还包括：减震套(1433)，套设于所述第一超声波探针(142)的外部，且与所述活塞杆(1431a)固定连接。9.根据权利要求6所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，还包括：
第一控制器(15)，与所述第一超声波探针(142)通信连接，以接收所述第一超声波探针(142)发出的超声波信号。10.根据权利要求1所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述预紧力系数测量装置(1)还包括：扭矩传感器(16)，与所述拧紧元件(13)连接，以检测所述拧紧元件(13)施加的扭矩。11.根据权利要求1所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，还包括：振动试验装置(3)，被构造为对所述螺栓(2)施加横向振动试验。12.根据权利要求11所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述振动试验装置(3)包括：振动台(31)，被构造为提供振动；支架(32)，安装于所述振动台(31)；第一被连接件(33)，安装于所述支架(32)；第二被连接件(34)，与所述第一被连接件(33)通过所述螺栓(2)固定连接；第二超声波探针(35)，被构造为检测所述螺栓(2)的振动；以及第二压电陶瓷片(36)，被构造为与连接所述第一被连接件(33)和第二被连接件(34)的所述螺栓(2)的头部(2a)固定连接；其中，所述振动台(31)施加的振动运动的方向与处于连接状态的所述螺栓(2)的轴向方向垂直；初始状态下，所述第二超声波探针(35)和所述第二压电陶瓷片(36)保持分离；在振动试验中，所述第二超声波探针(35)和所述第二压电陶瓷片(36)保持接触。13.根据权利要求12所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述振动试验装置(3)还包括：托架(37)，安装于所述振动台(31)，所述托架(37)与所述第二被连接件(34)连接，以在振动方向上支撑所述第二被连接件(34)。14.根据权利要求12所述的螺栓预紧力检测装置，其特征在于，所述振动试验装置(3)还...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，丁鹏，韩帅帅，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：