CN103162900B - 一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统及其使用方法，该系统包括螺栓轴力传感器、轴力计、拉伸器以及数据采集设备：螺栓轴力传感器穿过轴力计，前端与轴力计的前端面相抵，后端与拉伸器的拉伸头通过螺纹旋合连接；螺栓轴力传感器和轴力计均与数据采集设备连接。该使用方法包括以下步骤：对拉伸器反复加压、卸载，实时采集螺栓轴力传感器与圆柱型轴力计的测试数据，生成曲线，并得到应变-轴力的拟合方程。本发明通过预埋式螺栓轴力传感器和轴力计，用数据采集设备同时读取应变和轴力，得出同一时间下的应变-轴力关系，有效地解决了大规格高强螺栓的力学性能测试问题。
Description
技术领域
本发明涉及零部件检测技术领域，特别是涉及一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统及其使用方法。
背景技术
目前，在风力发电机组中经常使用规格较大的高强螺栓，例如，塔筒螺栓的规格普遍在M36以上。近年来，在整机吊装过程以及风场运行过程出现的倒塔事故、大量风机运行故障中，大规格高强螺栓连接不当引发的故障就占有相当大的比例。这严重影响风电设备的使用安全，因此，螺栓的可靠性验证意义重大且刻不容缓。目前，国内在大规格高强螺栓的轴力测试方面缺乏相应的产品，特别是大规格预埋式螺栓轴力传感器在各种环境下进行的性能测试，测试时，往往需要较大的拉力设备，而现有的拉力系统改造难度较大。目前，常用于标定螺栓轴力传感器方法，只能测出轴力-时间的关系和应变-时间的关系，无法直接得出应变-轴力的关系。
由此可见，现有技术中对大规格高强螺栓的性能测试设备和测试方法，存在明显的不足和缺陷，亟待进一步改进，因此，如何创设一种可对大规格高强螺栓的性能进行测试的预埋式螺栓轴力传感器的标定系统及其使用方法，实属当前研发的重要课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统及其使用方法，使其能够直接得到螺栓的应变-轴力关系，更方便地在各种环境下对大规格高强螺栓进行性能测试，从而克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统，包括螺栓轴力传感器、轴力计、拉伸器以及数据采集设备，其中：螺栓轴力传感器穿过轴力计，前端与轴力计的前端面相抵，后端与拉伸器的拉伸头通过螺纹旋合连接；螺栓轴力传感器和轴力计均与数据采集设备连接。
作为进一步的改进，所述的螺栓轴力传感器的前端与轴力计的前端面之间，或在所述的轴力计与拉伸器之间安装有垫块。
所述垫块穿设螺栓轴力传感器的孔径比螺栓轴力传感器的外径大2-3mm。
所述螺栓轴力传感器的前端与垫块或轴力计的前端面之间设置有垫圈。
所述的轴力计采用圆柱型轴力计。
所述的螺栓轴力传感器与拉伸器的拉伸头的旋合长度不少于螺纹公称直径的1/2。
此外，本发明还提供一种上述预埋式螺栓轴力传感器标定系统的使用方法，包括以下步骤：对拉伸器反复加压、卸载，实时采集螺栓轴力传感器与圆柱型轴力计的测试数据，生成曲线，并得到应变-轴力的拟合方程。
进一步的，所述的加压为加压至被测螺栓屈服极限载荷的80%。
所述的加压为加压至被测螺栓屈服极限载荷的50-90%。
所述的加压、卸载反复三次。
采用以上设计后，本发明与现有技术比较有以下有益技术效果：
本发明一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统及其使用方法，通过预埋式螺栓轴力传感器和轴力计，用数据采集设备同时读取应变和轴力，得出同一时间下的应变-轴力关系，有效地解决了大规格高强螺栓的力学性能测试问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明预埋式螺栓轴力传感器标定系统的组成示意图。
图2是本发明得到的应变-轴力曲线图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统，包括螺栓轴力传感器1、轴力计3、拉伸器5以及数据采集设备，螺栓轴力传感器1和轴力计3的导线均与数据采集设备连接。此外，本发明还可包括垫块4和垫圈2。
可将垫块4设置在轴力计3与拉伸器5之间，螺栓轴力传感器1穿过垫块4和圆柱型轴力计3，前端与垫块或轴力计的前端面贴合，后端与拉伸器5连接，并可在螺栓轴力传感器1的前端面与轴力计3之间设置垫圈2。
此外，还可将轴力计3设置在垫块4和拉伸器5之间，螺栓轴力传感器1穿过圆柱型轴力计3和垫块4，并与拉伸器5连接，还可在螺栓轴力传感器与垫块之间设置垫圈。
其中，垫块4为支撑部件，可为圆形垫块，该垫块可设置有标定系统安装支架，其孔径比螺栓轴力传感器1的外径大2-3mm。螺栓轴力传感器1与拉伸器5的拉伸头进行螺纹旋合连接，旋合长度不少于螺纹公称直径的1/2。轴力计3可采用如图所示的圆柱型轴力计，依据螺栓规格选用不同的量程，例如M36的螺栓，量程700kN，M42的螺栓，使用900kN量程。拉伸器也依据被测螺栓的规格选取。
使用时，当各部件紧密接触后，开始使用手动泵对拉伸器5不断加压至被测螺栓屈服极限载荷的80%时卸载至0，如此加载、卸载三次。同时，数据采集设备全程记录螺栓轴力传感器与轴力计的测试数据，并通过电脑将数据生成曲线。通过各曲线情况，可得到应变-轴力的拟合方程，同时可判断螺栓拉伸和回缩三次的重合性。
测试方法一：使用手动泵对拉伸器不断加压至螺栓屈服极限载荷的80%时卸载至0，如此加载、卸载一次或多次。测试过程中，数据设备采集数据，并根据数据作图，得出拟合方程。
测试方法二：使用手动泵对拉伸器不断加压至螺栓屈服极限载荷的50%～90%时卸载至0，如此加载、卸载一次或多次。测试过程中，数据设备采集数据，并根据数据作图，得出拟合方程。
测试方法三：使用手动泵对拉伸器不断加压至螺栓屈服极限载荷的0%～90%时卸载至0，如此加载、卸载一次或多次。测试过程中，数据设备采集数据，并根据数据作图，得出拟合方程。
请参阅图2所示，按照所述的测试方法一进行测试，测试过程中，随着拉伸器的加载，采集到一组关于应变和轴力的对应点集，以应变信号作为x坐标，与之对应当前的轴力信号作为y坐标作图，粗实线为实测数据点的连线。采用回归分析，拟合出线性方程，以及表征点集与拟合方程的离散度的相关系数R2，R2越接近1，表明该拟合方程反映真实的螺栓轴力传感器的应变-轴力函数关系的误差越小。该方程用于后期螺栓轴力传感器工作时输出的应变信号换算为螺栓受到的轴力。
本发明通过数据采集设备同时读取应变和轴力，得到同一时间下应变-轴力关系，即高强螺栓的应变-轴力曲线。通过每套预埋式螺栓轴力传感器测得的轴力与应变的对应关系，得到高强螺栓拉伸和回缩的重合情况以及获取螺栓在实际工作状态下的载荷，从而有效地解决了大规格高强螺栓的力学性能测试问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于包括螺栓轴力传感器、轴力计、拉伸器以及数据采集设备，其中：
螺栓轴力传感器穿过轴力计，前端与轴力计的前端面相抵，后端与拉伸器的拉伸头通过螺纹旋合连接；
螺栓轴力传感器和轴力计均与数据采集设备连接。
2.根据权利要求1所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于：所述的螺栓轴力传感器的前端与轴力计的前端面之间，或在所述的轴力计与拉伸器之间安装有垫块。
3.根据权利要求2所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于：所述垫块穿设螺栓轴力传感器的孔径比螺栓轴力传感器的外径大2-3mm。
4.根据权利要求2所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于：所述螺栓轴力传感器的前端与垫块或轴力计的前端面之间设置有垫圈。
5.根据权利要求1所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于：所述的轴力计采用圆柱型轴力计。
6.根据权利要求1所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统，其特征在于：所述的螺栓轴力传感器与拉伸器的拉伸头的旋合长度不少于螺纹公称直径的1/2。
7.一种权利要求1-6中任一项所述预埋式螺栓轴力传感器标定系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：对拉伸器反复加压、卸载，实时采集螺栓轴力传感器与圆柱型轴力计的测试数据，生成曲线，并得到应变-轴力的拟合方程。
8.根据权利要求7所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统的使用方法，其特征在于所述的加压为加压至被测螺栓屈服极限载荷的80%。
9.根据权利要求7所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统的使用方法，其特征在于所述的加压为加压至被测螺栓屈服极限载荷的50-90%。
10.根据权利要求7所述的预埋式螺栓轴力传感器标定系统的使用方法，其特征在于所述的加压、卸载反复三次。
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