【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺栓装配，具体为一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法及装置。
技术介绍
1、螺栓作为机械机构中常见的连接方式，对其预紧力进行准确控制对连接的安全性和可靠性至关重要。传统的螺栓预紧力加载方法通常依赖于人工操作和工作经验，难以实时监测预紧力的变化，对预紧力的控制并不精准，且对温度、材料性质等因素的适应性不足。这种方法不仅可能导致预紧力不足或过度紧固，还可能因环境变化引发连接失效，造成安全隐患，因此，亟需开发一种能够实时监测和调整螺栓预紧力的方案以提高连接的可靠性和安全性。
2、现有计算中，公开号为cn114707375a公开了一种螺栓预紧力的加载方法、装置、介质、电子设备，包括：获取针对待装配部件的目标预紧力，根据目标预紧力计算能够驱使螺栓形变的温度变化幅值，建立包括与待装配部件相对应的部件模型，以及与装配螺栓相对应的螺栓模型的有限元仿真模型，将温度变化幅值加载到有限元仿真模型中的螺栓模型上，模拟装配螺栓对待装配部件加载目标预紧力。
3、上述方法存在的主要问题是：通过有限元仿真模型进行预紧力加载调控，需要较长的计算时间和较多计算资源，可能无法满足对螺栓预紧力进行动态调控的要求，且该方法依赖于等效温差来驱使螺栓形变，预紧力的控制精确与否过于依赖温度数据，当出现恶劣环境导致温度不均匀或快速变化时，无法真实地反映预紧力。
4、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现
1、本专利技术的目的在于提供一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法及装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，具体步骤包括：
4、步骤1：在螺栓顶部放置超声波传感器，在加载预紧力之前，通过超声波传感器发射一次校准信号测量螺栓在未施加应力状态下的声波传播时间，记为标准传播时间，并采集螺栓在标准温度下的长度和杨氏模量大小，所述标准温度为：25℃；
5、步骤2：设定能够符合要求的螺栓目标预紧力，根据目标预紧力、螺栓与连接件的有效面积、螺栓与连接件的弹性模量生成初始预紧力，并对螺栓施加初始预紧力，使螺栓处于初步紧固状态；
6、步骤3：通过螺栓顶部的超声波传感器发射声波信号，并接收螺栓另一端反射回来的声波信号，采集当前环境温度，基于当前环境温度和标准温度之间的温度差，在当前环境温度下对螺栓长度进行修正，根据螺栓材料的物理性质和修正之后的螺栓长度，生成声波信号的实时传播时间，基于声波信号的实时传播时间和标准传播时间生成螺栓的实时应力；
7、步骤4：根据螺栓的目标预紧力生成螺栓的目标应力，根据目标应力与实时应力生成应力偏差指数，设定调整阈值，并根据应力偏差指数与调整阈值的大小关系生成对应的预紧力调整策略；
8、步骤5：按照调整策略调整预紧力后，通过超声波传感器重新发射声波信号，计算调整后的螺栓应力，根据调整后的螺栓应力和目标应力生成调整后的应力偏差指数，当调整后的应力偏差指数小于轻微调整阈值时预紧力加载完成。
9、进一步地，生成初始预紧力所依据的公式为：
10、
11、其中，f0表示初始预紧力，ft表示目标预紧力，k表示松弛系数，且0≤k≤1，s1表示螺栓的横截面积，s2表示螺栓和连接件之间的接触面积，a1表示螺栓材料的弹性模量，a2表示连接件材料的弹性模量。
12、进一步地，生成螺栓的实时应力所依据的原理为：
13、生成修正之后的螺栓长度所依据的公式为：
14、l(t)＝l0·(1+α(t-t0))
15、其中，l(t)表示根据当前环境温度修正之后的螺栓长度，l0表示在标准温度下的螺栓长度，α表示螺栓材料的线性热膨胀系数；
16、声波信号的实时传播时间为：
17、e(t)＝e0·(1-β(t-t0))
18、
19、
20、其中，e(t)表示螺栓材料在当前环境温度下的杨氏模量，t表示当前环境温度，e0表示螺栓材料在标准温度下的杨氏模量，t0表示标准温度，β表示材料的杨氏模量对温度的灵敏度，ρ表示螺栓材料的密度，t表示声波信号的实时传播时间，v表示声波在螺栓中的传播速度；
21、生成螺栓的实时应力所依据的公式为：
22、
23、其中，σ表示螺栓的实时应力，t0表示标准传播时间。
24、进一步地，生成应力偏差指数所依据的原理为：
25、根据螺栓的目标预紧力生成螺栓的目标应力所依据的公式为：
26、
27、其中，σt表示螺栓的目标应力，ft表示目标预紧力，s1表示螺栓的横截面积；
28、生成应力偏差指数所依据的公式为：
29、
30、其中，g表示应力偏差指数。
31、进一步地，设定调整阈值，并根据应力偏差指数与调整阈值的大小关系生成对应的预紧力调整策略所依据的原理为：
32、轻微调整阈值为：y1＝0.05；
33、中度调整阈值为：y2＝0.15；
34、剧烈调整阈值为：y3＝0.25；
35、预紧力调整策略为：
36、当0≤g≤y1时，不对螺栓预紧力进行调整；
37、当y1＜g≤y2时，将螺栓的预紧力增大或减小5％～15％；
38、当y2＜g≤y3时，将螺栓的预紧力增大或减小15％～25％；
39、当g＞y3时，将螺栓的预紧力增大或减小25％以上。
40、本专利技术还提供一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载装置，所述装置用于实现上述的定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，具体包括：
41、数据采集模块，用于在螺栓顶部放置超声波传感器，在加载预紧力之前，通过超声波传感器发射一次校准信号测量螺栓在未施加应力状态下的声波传播时间，记为标准传播时间，并采集螺栓在标准温度下的长度和杨氏模量大小，所述标准温度为：25℃；
42、初始化模块，用于设定能够符合要求的螺栓目标预紧力，根据目标预紧力、螺栓与连接件的有效面积、螺栓与连接件的弹性模量生成初始预紧力，并对螺栓施加初始预紧力，使螺栓处于初步紧固状态；
43、实时计算模块，用于通过螺栓顶部的超声波传感器发射声波信号，并接收螺栓另一端反射回来的声波信号，采集当前环境温度，基于当前环境温度和标准温度之间的温度差，在当前环境温度下对螺栓长度进行修正，根据螺栓材料的物理性质和修正之后的螺栓长度，生成声波信号的实时传播时间，基于声波信号的实时传播时间和标准传播时间生成螺栓的实时应力；
44、策略调整模块，用于根据螺栓的目标预紧力生成螺栓的目标应力，根据目标应力与实时应力生成应力偏差指数，设定调整阈值，并根据应力偏差指数与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤2中生成初始预紧力所依据的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤3中生成螺栓的实时应力所依据的原理为：
4.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤4中生成应力偏差指数所依据的原理为：
5.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤4中设定调整阈值，并根据应力偏差指数与调整阈值的大小关系生成对应的预紧力调整策略所依据的原理为：
6.一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载装置，其特征在于：所述装置用于实现权利要求1-5任一项所述的定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤2中生成初始预紧力所依据的公式为：
3.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方法，其特征在于：所述步骤3中生成螺栓的实时应力所依据的原理为：
4.根据权利要求1所述的一种定轴力施工装置的螺栓预紧力加载方...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华明，郎泽萌，王轶群，岳旭，时瑞丽，张雪松，李建勇，赵海亮，蒋成伟，孙立涛，吕诚，孙星，
申请(专利权)人：中广核风电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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