一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法
2023-10-09 13:38:39 2
專利名稱：一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法
技術領域：
本發明涉及零部件檢測技術領域，特別是涉及一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法。
背景技術：
目前，在風力發電機組中經常使用規格較大的高強螺栓，例如，塔筒螺栓的規格普遍在M36以上。近年來，在整機吊裝過程以及風場運行過程出現的倒塔事故、大量風機運行故障中，大規格高強螺栓連接不當引發的故障就佔有相當大的比例。這嚴重影響風電設備的使用安全，因此，螺栓的可靠性驗證意義重大且刻不容緩。目前，國內在大規格高強螺栓的軸力測試方面缺乏相應的產品，特別是大規格預埋式螺栓軸力傳感器在各種環境下進行的性能測試，測試時，往往需要較大的拉力設備，而現有的拉力系統改造難度較大。目前，常用於標定螺栓軸力傳感器方法，只能測出軸力-時間的關係和應變-時間的關係，無法直接得出應變-軸力的關係。由此可見，現有技術中對大規格高強螺栓的性能測試設備和測試方法，存在明顯的不足和缺陷，亟待進一步改進，因此，如何創設一種可對大規格高強螺栓的性能進行測試的預埋式螺栓軸力傳感器的標定系統及其使用方法，實屬當前研發的重要課題之一。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法，使其能夠直接得到螺栓的應變-軸力關係，更方便地在各種環境下對大規格高強螺栓進行性能測試，從而克服現有技術的不足。為解決上述技術問題，本發明一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，包括螺栓軸力傳感器、軸力計、拉伸器以及數據採集設備，其中:螺栓軸力傳感器穿過軸力計，前端與軸力計的前端面相抵，後端與拉伸器的拉伸頭通過螺紋旋合連接；螺栓軸力傳感器和軸力計均與數據採集設備連接。作為進一步的改進，所述的螺栓軸力傳感器的前端與軸力計的前端面之間，或在所述的軸力計與拉伸器之間安裝有墊塊。所述墊塊穿設螺栓軸力傳感器的孔徑比螺栓軸力傳感器的外徑大2_3mm。所述螺栓軸力傳感器的前端與墊塊或軸力計的前端面之間設置有墊圈。所述的軸力計採用圓柱型軸力計。所述的螺栓軸力傳感器與拉伸器的拉伸頭的旋合長度不少於螺紋公稱直徑的1/2。此外，本發明還提供一種上述預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的使用方法，包括以下步驟:對拉伸器反覆加壓、卸載，實時採集螺栓軸力傳感器與圓柱型軸力計的測試數據，生成曲線，並得到應變-軸力的擬合方程。進一步的，所述的加壓為加壓至被測螺栓屈服極限載荷的80%。
所述的加壓為加壓至被測螺栓屈服極限載荷的50-90%。所述的加壓、卸載反覆三次。採用以上設計後，本發明與現有技術比較有以下有益技術效果:本發明一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法，通過預埋式螺栓軸力傳感器和軸力計，用數據採集設備同時讀取應變和軸力，得出同一時間下的應變-軸力關係，有效地解決了大規格高強螺栓的力學性能測試問題。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明，以下結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的組成示意圖。圖2是本發明得到的應變-軸力曲線圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發明一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，包括螺栓軸力傳感器1、軸力計3、拉伸器5以及數據採集設備，螺栓軸力傳感器I和軸力計3的導線均與數據採集設備連接。此外，本發明還可包括墊塊4和墊圈2。可將墊塊4設置在軸力計3與拉伸器5之間，螺栓軸力傳感器I穿過墊塊4和圓柱型軸力計3，前端與墊塊或軸力計的前端面貼合，後端與拉伸器5連接，並可在螺栓軸力傳感器I的前端面與軸力計3之間設置墊圈2。此外，還可將軸力計3設置在墊塊4和拉伸器5之間，螺栓軸力傳感器I穿過圓柱型軸力計3和墊塊4，並與拉伸器5連接，還可在螺栓軸力傳感器與墊塊之間設置墊圈。其中，墊塊4為支撐部件，可為圓形墊塊，該墊塊可設置有標定系統安裝支架，其孔徑比螺栓軸力傳感器I的外徑大2-3mm。螺栓軸力傳感器I與拉伸器5的拉伸頭進行螺紋旋合連接，旋合長度不少於螺紋公稱直徑的1/2。軸力計3可採用如圖所示的圓柱型軸力計，依據螺栓規格選用不同的量程，例如M36的螺栓，量程700kN，M42的螺栓，使用900kN量程。拉伸器也依據被測螺栓的規格選取。使用時，當各部件緊密接觸後，開始使用手動泵對拉伸器5不斷加壓至被測螺栓屈服極限載荷的80%時卸載至0，如此加載、卸載三次。同時，數據採集設備全程記錄螺栓軸力傳感器與軸力計的測試數據，並通過電腦將數據生成曲線。通過各曲線情況，可得到應變-軸力的擬合方程，同時可判斷螺栓拉伸和回縮三次的重合性。測試方法一:使用手動泵對拉伸器不斷加壓至螺栓屈服極限載荷的80%時卸載至0，如此加載、卸載一次或多次。測試過程中，數據設備採集數據，並根據數據作圖，得出擬合方程。測試方法二:使用手動泵對拉伸器不斷加壓至螺栓屈服極限載荷的50% 90%時卸載至0，如此加載、卸載一次或多次。測試過程中，數據設備採集數據，並根據數據作圖，得出擬合方程。測試方法三:使用手動泵對拉伸器不斷加壓至螺栓屈服極限載荷的0% 90%時卸載至O，如此加載、卸載一次或多次。測試過程中，數據設備採集數據，並根據數據作圖，得出擬合方程。請參閱圖2所示，按照所述的測試方法一進行測試，測試過程中，隨著拉伸器的加載，採集到一組關於應變和軸力的對應點集，以應變信號作為X坐標，與之對應當前的軸力信號作為y坐標作圖，粗實線為實測數據點的連線。採用回歸分析，擬合出線性方程，以及表徵點集與擬合方程的離散度的相關係數R2，R2越接近I，表明該擬合方程反映真實的螺栓軸力傳感器的應變-軸力函數關係的誤差越小。該方程用於後期螺栓軸力傳感器工作時輸出的應變信號換算為螺栓受到的軸力。本發明通過數據採集設備同時讀取應變和軸力，得到同一時間下應變-軸力關係，即高強螺栓的應變-軸力曲線。通過每套預埋式螺栓軸力傳感器測得的軸力與應變的對應關係，得到高強螺栓拉伸和回縮的重合情況以及獲取螺栓在實際工作狀態下的載荷，從而有效地解決了大規格高強螺栓的力學性能測試問題。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於包括螺栓軸力傳感器、軸力計、拉伸器以及數據採集設備，其中: 螺栓軸力傳感器穿過軸力計，前端與軸力計的前端面相抵，後端與拉伸器的拉伸頭通過螺紋旋合連接； 螺栓軸力傳感器和軸力計均與數據採集設備連接。
2.根據權利要求1所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於:所述的螺栓軸力傳感器的前端與軸力計的前端面之間，或在所述的軸力計與拉伸器之間安裝有墊塊。
3.根據權利要求2所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於:所述墊塊穿設螺栓軸力傳感器的孔徑比螺栓軸力傳感器的外徑大2-3mm。
4.根據權利要求2所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於:所述螺栓軸力傳感器的前端與墊塊或軸力計的前端面之間設置有墊圈。
5.根據權利要求1所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於:所述的軸力計採用圓柱型軸力計。
6.根據權利要求1所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統，其特徵在於:所述的螺栓軸力傳感器與拉伸器的拉伸頭的旋合長度不少於螺紋公稱直徑的1/2。
7.—種權利要求1-6中任一項所述預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的使用方法，其特徵在於包括以下步驟:對拉伸器反覆加壓、卸載，實時採集螺栓軸力傳感器與圓柱型軸力計的測試數據，生成曲線，並得到應變-軸力的擬合方程。
8.根據權利要求7所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的使用方法，其特徵在於所述的加壓為加壓至被測螺栓屈服極限載荷的80%。
9.根據權利要求7所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的使用方法，其特徵在於所述的加壓為加壓至被測螺栓屈服極限載荷的50-90%。
10.根據權利要求7所述的預埋式螺栓軸力傳感器標定系統的使用方法，其特徵在於所述的加壓、卸載反覆三次。
全文摘要
本發明是有關於一種預埋式螺栓軸力傳感器標定系統及其使用方法，該系統包括螺栓軸力傳感器、軸力計、拉伸器以及數據採集設備螺栓軸力傳感器穿過軸力計，前端與軸力計的前端面相抵，後端與拉伸器的拉伸頭通過螺紋旋合連接；螺栓軸力傳感器和軸力計均與數據採集設備連接。該使用方法包括以下步驟對拉伸器反覆加壓、卸載，實時採集螺栓軸力傳感器與圓柱型軸力計的測試數據，生成曲線，並得到應變-軸力的擬合方程。本發明通過預埋式螺栓軸力傳感器和軸力計，用數據採集設備同時讀取應變和軸力，得出同一時間下的應變-軸力關係，有效地解決了大規格高強螺栓的力學性能測試問題。
文檔編號G01L25/00GK103162900SQ201310062820
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者羅昕, 白豔, 張啟應, 王海龍, 李英昌 申請人:國電聯合動力技術有限公司