一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，包括以下步骤：将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并获取实时距离数据L

【技术实现步骤摘要】
一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法
本专利技术属于螺栓装配
，尤其是涉及一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法。
技术介绍
螺栓连接配合是装配
中常用的连接方式；而螺栓预紧力是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺纹副间的摩擦能耗、旋进螺母与被连接件支撑面间的摩擦能耗相关。螺栓预紧力的控制可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明，较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。但是过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力非常重要。转角-预紧力曲线作为螺纹紧固件的加载曲线，其在加载环境改变后仍存在极高一致性，利用这一加载特性对螺纹紧固件预紧力的控制与预测具有积极意义。然而，受限于螺母与螺栓相对初始转角位置的不确定，导致这一方法无法直接利用。而螺栓的加载曲线除了转角-预紧力曲线以外，还存在转角-扭矩曲线，在前期研究中发现，转角-扭矩曲线的贴合点与转角-预紧力曲线的贴合点非常接近，可以认定两条曲线的贴合点处于同一转角位置，因此利用贴合点处这一特性可以建立两条曲线之间的联系实现预紧力的精确加载。所以，如何准确获得贴合点处的预紧力大小是贴合点-转角法实施的必要条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测量精准的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法。一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，包括以下步骤：包括以下步骤：1)将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并通过工具螺栓中的激光位移传感器获取实时距离数据Li，同时通过加载设备中的传感器获取实时转角数据αi和扭矩数据Ti；其中，i为传感器的采样序列，i＝1,2,3…；i的初始数值为1；2)当监测到贴合点时，计算贴合点预紧力，计算公式为：Fb＝K2×(Lb-L0)其中，b为贴合点对应的采样序列；K2为工具螺栓的刚度；L0为激光位移传感器的初始距离数据。进一步，所述工具螺栓上设置有深孔，所述激光位移传感器设置于深孔的开口处。进一步，所述工具螺栓的制作方法为：在同一批次的螺栓中，随机选取一个螺栓作为工具螺栓，沿工具螺栓的轴向方向打孔，形成深孔，并在深孔的开口处安装激光位移传感器，获得初始距离数据L0。作为可选方案，在测量得到螺纹连接部位的贴合预紧力之后，再进行螺栓预紧力的加载时，为保证加载的预紧力更为精准且一致性高，本申请提供了一种螺栓预紧力的加载方法，包括以下步骤：S1、获取加载转角Δα，计算公式为：其中，Ft为目标预紧力；K1为实际加载时，实际加载曲线上线性段的斜率；S2、将工作螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，获取贴合点对应的转角A1；S3、在转角A1的基础上，使工作螺栓转动Δα度，拧紧螺栓，完成加载。进一步，所述斜率K1的计算公式为：其中，Km为被连接件的刚度，Kb为加载时使用的螺栓的刚度。作为可选方案，在计算得到螺纹连接部位的贴合预紧力之前或对工作螺栓加载转角Δα之前，先定位贴合点，为了能够更准确的定位贴合点，本专利技术还提供了一种贴合点的获取方法，包括以下步骤：S11、加载螺栓，并利用传感器实时采集加载过程中的转角数据和扭矩数据，获得αi和Ti；其中，i为传感器的采样序列，i＝1,2，3…；i的初始数值为1；S12、当i＝d时，对采集到的数据进行线性拟合，并获得拟合的一次函数T＝linear(i)；其中d为预设的数据样本数量。对实时采集的数据进行实时的线性拟合，得到转角-扭矩曲线，符合实际加载的需要，能够快速的定位贴合点，减少运算量。S13、对获得的一次函数的线性拟合优度进行评价，该评价指标为每个数据点到拟合的一次函数的距离的平方，再求和，即：并记录评价的函数值；其中，n＝i-d+1。对d个数据拟合成的一次函数进行优度评价，该种计算评价方式对噪点不敏感，降低了噪点对运算结果的干扰，抗干扰能力强，输出结果更为准确。S14、令i+1后，从i+1开始向前取d个连续的数据进行线性拟合，获得一次函数T＝linear(i+1)后，再重复S13。传感器采集到一组数据(即d个数据)后，之后每采集一次数据，都实时进行一次运算，且每次计算均是计算相同数量(即d个)连续的数据点，使得每次计算均能够降低噪点的影响，且能够降低每次的运算量，使得运算效率更高，并且能及时的发现贴合点，保证加载精度和一致性。S15、对函数值进行判断，判断条件为：cost(i-1)＞cost(i)＞1。即当次计算值小于前一次计算值，且当次计算值大于1时，则表明监测到贴合点，大于1的判定条件排除了噪点的干扰，使得判定结果更为准确。S16、若S15中的条件不成立，表明未监测到贴合点，则重复步骤S14和S15；S17、若S15中的条件成立，表明监测到贴合点，则输出最终结果：贴合点处的转角即为αi-1。进一步，对S11中采集到的数据进行重构，按等角度Δβ序列对扭矩数据和转角数据进行插值与排列，得到αx和Tx，此时X为重构后的数据序列，然后再进行步骤S12-S18。进一步，对S11中采集到的数据进行滤波处理。本专利技术的优点在于：1、用事先制作好的成标准体系的工具螺栓作为测量标尺，可以满足不同的螺栓孔的测量需求，使用方便，通用性强；2、螺栓直接与被连接件接触，更贴近实际加载工况，测量结果更为精确。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术中贴合点、线性段的示意图。图3为本专利技术中工具螺栓的剖视图。图4为本专利技术中工具螺栓的立体图。图5为本专利技术中工作螺栓、力环传感器、被连接件之间的配合图。图6为本专利技术中贴合点的获取流程图。图7为本专利技术中转角-扭矩曲线的线性优度图。图8为本专利技术中贴合点预紧力的获取流程图。图9为本专利技术中的预紧力加载方法与扭矩法、扭矩-转角法的对比图。具体实施方式下面参照附图，对本专利技术的优选方式详细地进行说明，为了使本
的人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1和图2所示，一种螺栓预紧力的加载方法，包括以下步骤：S1、将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，同时获得贴合点对应的预紧力Fb，然后取下工具螺栓；S2、获取加载转角Δα，计算公式为：其中，Ft为目标预紧力；K1为实际加载时，实际加载曲线上线性段的斜率；S3、将工作螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，获取贴合点对应的转角A1；...

【技术保护点】
1.一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并通过工具螺栓中的激光位移传感器获取实时距离数据L

【技术特征摘要】
1.一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并通过工具螺栓中的激光位移传感器获取实时距离数据Li，同时通过加载设备中的传感器获取实时转角数据αi和扭矩数据Ti；
其中，i为传感器的采样序列，i＝1,2，3…；i的初始数值为1；
2)当监测到贴合点时，计算贴合点预紧力，计算公式为：
Fb＝K2×(Lb-L0)
其中，b为贴合点对应的采样序列；K2为工具螺栓的刚度；L0为激光位移传感器的初始距离数据。


2.根据权利要求1所述的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：所述工具螺栓上设置有深孔，所述激光位移传感器设置于深孔的开口处。


3.根据权利要求1所述的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：所述工具螺栓的制作方法为：
在同一批次的螺栓中，随机选取一个螺栓作为工具螺栓，沿工具螺栓的轴向方向打孔，形成深孔，并在深孔的开口处安装激光位移传感器，获得初始距离数据L0。


4.根据权利要求1所述的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：在测量得到螺纹连接部位的贴合预紧力之后，再用螺栓预紧力加载方法对工作螺栓进行加载，该螺栓预紧力加载方法包括以下步骤：。
S1、获取加载转角Δα，计算公式为：



其中，Ft为目标预紧力；K1为实际加载时，实际加载曲线上线性段的斜率；
S2、将工作螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，获取贴合点对应的转角A1；
S3、在转角A1的基础上，使工作螺栓转动Δα度，拧紧螺栓，完成加载。


5.根据权利要求4所述的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，其特征在于：所述斜率K1的计算公式为：

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【专利技术属性】
技术研发人员：赵兵，高德东，张守阳，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：青海;63