一种螺栓组的装配方法组成比例

本申请提供了一种螺栓组的装配方法，包括：将所述螺栓组的基础数据作为已知量；获取所述螺栓组在至少两个预紧策略下的弹性相互作用矩阵，其中，所述预紧策略为按照预设顺序逐步预紧所述螺栓组内各螺栓的策略；基于所述已知量和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型；通过所述螺栓组预紧参数优化模型确定所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧策略和所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧力；根据所述目标预紧策略和所述目标预紧力完成对所述螺栓组的装配。通过不同策略对应的弹性相互作用矩阵，在各步预紧操作中进行预紧策略的选择，优化每一步各颗螺栓上施加的预紧力，最终在满足连接件强度约束以及螺栓强度等约束等条件下给出最优预紧方法。条件下给出最优预紧方法。条件下给出最优预紧方法。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓组的装配方法


[0001]本申请涉及螺栓装配
，尤其是涉及一种螺栓组的装配方法。

技术介绍

[0002]动车组电力系统中的变压器等重要电气设备，通常采用螺栓连接的方式进行装配连接。目前装配连接的工艺一般不对螺栓组预紧完成后的连接质量进行评价，使得装配完成后各螺栓上的夹紧力不一致，螺栓组的连接质量不高，进而在日常运行中由于各类工况的影响使其螺栓连接可靠性逐渐降低，影响工作性能，甚至产生重大安全事故。而螺栓连接装配中预紧工艺参数的优化对于螺栓组预紧完成后的整体性能提升有重要影响。
[0003]螺栓连接是一种典型的非线性结构，现有预紧工艺在确定预紧力时一般通过查询机械设计手册或者依据以往经验，并不能准确保证连接质量。现有技术一般是基于以往经验以及相关机械手册来进行预紧工艺，此种预紧工艺在针对不同材料的连接件以及不同型号的螺栓时会产生较大误差，在实际装配过程中，拧紧某个螺栓会对已经拧紧的螺栓产生影响(螺栓间弹性相互作用)，使得拧紧后的螺栓夹紧力会改变，进而造成连接的可靠性不高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种螺栓组的装配方法，在弹性相互作用矩阵的影响下，保证连接件性能要求以及螺栓和连接件连接强度约束的前提下，确保拧紧后螺栓组各螺栓平均夹紧力最大，夹紧力方差最小。通过建立的螺栓组预紧参数优化模型来优化预紧工艺参数中各步预紧策略的选取以及各颗螺栓每一步预紧力的大小，使得的最终的连接质量达到最佳。
[0005]本申请实施例提供了一种螺栓组的装配方法，包括：
[0006]获取所述螺栓组的基础数据；
[0007]获取所述螺栓组在至少两个预紧策略下的弹性相互作用矩阵，其中，所述预紧策略为按照预设顺序逐步预紧所述螺栓组内各螺栓的策略；
[0008]基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型；
[0009]通过所述螺栓组预紧参数优化模型确定所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧策略和所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧力；
[0010]根据所述目标预紧策略和所述目标预紧力完成对所述螺栓组的装配。
[0011]可选的，所述螺栓组的基础数据包括：螺栓螺纹小径、螺栓螺帽直径、螺栓材料的屈服强度、安全系数、第一被连接件的屈服强度、第二被连接件的屈服强度、结合面工作强度和螺栓连接接触面积。
[0012]可选的，所述基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型的步骤，包括：
[0013]设置所述螺栓组预紧参数优化模型的决策变量：
[0014][0015]F
i,l
第i颗螺栓第l步施加的预紧力 i∈N,l∈L
[0016]基于所述基础数据、所述x
l,k
、所述F
i,l
和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型，其中，预紧策略中的预紧步骤集合为L，预紧策略集合为K，螺栓组内螺栓的集合为N。
[0017]可选的，所述基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型的步骤，还包括：
[0018]构建目标函数：
[0019][0020]基于所述基础数据、所述决策变量、所述目标函数和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型，其中，F
avg_max
为螺栓组各螺栓的最大接触压力，F
bzc_max
为最大接触压力对应的标准差。
[0021]可选的，所述基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型的步骤，还包括：
[0022]设置所述螺栓组预紧参数优化模型的约束条件：
[0023]预紧力平均值等于最后一步预紧后各颗螺栓的夹紧力均值：
[0024][0025]预紧力方差等于最后一步预紧后各颗螺栓的夹紧力方差：
[0026][0027]第i颗螺栓第l步预紧后该螺栓上的夹紧力受到该螺栓上第l
‑
1步最终的夹紧力和第l步预紧力的大小以及第l步预紧策略的选取共同作用：
[0028][0029][0030]每一步预紧时各螺栓上的材料许用应力约束：
[0031][0032]每一步预紧后各螺栓上的材料许用应力约束：
[0033][0034]目标被连接件结合第一面应力强度约束:
[0035][0036]结合面工作应力强度约束：
[0037][0038]目标被连接件结合第二面应力强度约束：
[0039][0040]每一步策略选取唯一性约束：
[0041][0042]0，1决策变量约束：
[0043][0044]基于所述基础数据、所述决策变量、所述目标函数、所述约束条件和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型。
[0045]可选的，所述通过所述螺栓组预紧参数优化模型确定所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧策略和所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧力的步骤，包括：
[0046]基于所述目标螺栓分别在所述至少两个预紧策略内的位置确定所述目标螺栓的目标预紧策略，即，目标函数达到最小值时的预紧策略。
[0047]基于所述目标预紧策略确定所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧力。
[0048]通过建立的螺栓组预紧参数优化模型来优化预紧工艺参数中各步预紧策略的选取以及各颗螺栓每一步预紧力的大小，使得的最终的连接质量达到最佳。
[0049]为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0051]图1示出了本申请实施例所提供的一种螺栓组的装配方法的流程图；
[0052]图2示出了本申请实施例所提供的一种螺栓组的装配连接图；
[0053]图3示出了本申请实施例所提供的一种螺栓组的装配方法在三步预紧工况下螺栓组预紧参数优化求解结果对比图；
[0054]图4示出了本申请实施例所提供的一种螺栓组的装配方法的具体流程图。
具体实施方式
[0055]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例
中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0056本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓组的装配方法，其特征在于，包括：获取所述螺栓组的基础数据；获取所述螺栓组在至少两个预紧策略下的弹性相互作用矩阵，其中，所述预紧策略为按照预设顺序逐步预紧所述螺栓组内各螺栓的策略；基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型；通过所述螺栓组预紧参数优化模型确定所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧策略和所述螺栓组内目标螺栓的目标预紧力；根据所述目标预紧策略和所述目标预紧力完成对所述螺栓组的装配。2.根据权利要求1所述的螺栓组的装配方法，其特征在于，所述螺栓组的基础数据包括：螺栓螺纹小径、螺栓螺帽直径、螺栓材料的屈服强度、安全系数、第一被连接件的屈服强度、第二被连接件的屈服强度、结合面工作强度和螺栓连接接触面积。3.根据权利要求2所述的螺栓组的装配方法，其特征在于，所述基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型的步骤，包括：设置所述螺栓组预紧参数优化模型的决策变量：F
i,l
第i颗螺栓第l步施加的预紧力 i∈N,l∈L基于所述基础数据、所述x
l,k
、所述F
i,l
和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型，其中，预紧策略中的预紧步骤集合为L，预紧策略集合为K，螺栓组内螺栓的集合为N。4.根据权利要求3所述的螺栓组的装配方法，其特征在于，所述基于所述基础数据和所述弹性相互作用矩阵构建螺栓组预紧参数优化模型的步骤，还包括：构建目标函数：基于所述基础数据、所述决策变量、所述目标函数和所述弹性相互作用矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小川，赵晴，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：