CN104614775A - 一种螺栓松动在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺栓松动在线监测装置。包含磁阻传感器、固定基座、转动芯、永久磁铁、信号处理电路。当螺栓松动时，螺栓螺母会发生相对角位移，安装于固定基座内的磁阻传感器会检测到嵌装于螺帽上转动芯内的永久磁铁发生转动造成的磁场变化，经信号处理电路处理后，将螺栓螺帽的相对角位移数据传输到远程监测中心，实现螺栓松动在线监测。与现有技术相比，通过本发明，可以用较低成本实现螺栓松动与否的在线监测，免去人工巡检螺栓是否松动的繁杂工作，达到螺栓出现松动时迅速给出预警信息的目的。

Description

一种螺栓松动在线监测装置

技术领域

本发明涉及机械紧固件检测领域，具体涉及一种螺栓松动在线监测装置。

背景技术

大型风力发电机、高速列车发电机以及钢结构输电铁塔的组装和紧固，都使用了高强度紧固螺栓和螺母，由于风力发电机、输电铁塔在大风中中会不停晃动，高速列车在运行中也会持续振动，这些振动的存在，会使得安装紧固的螺栓存在松动的风险。当螺栓出现松动时，就会使连接件之间的压力变小，在重要的受力部位，连接件之间的压力减小将给被连接设备带来严重后果。为了避免这种风险，传统的做法是定期对连接螺栓进行检查，看看螺栓和螺母之间是否出现了角位移，若有，就必须对螺栓重新进行预紧。然而，由于固定风力发电机叶片的螺栓位于距离几十米以上的高空，除了定期检验成本高并伴有人身安全的风险之外，还必须停止风力发电机的工作，此外，人工检查还存在着因人而异的检查结果，很难于保证检查结果的准确性和可靠性。对于输电铁塔的螺栓检验而言，同样存在着以上问题。

    针对以上问题，国内外很多研究机构和企业以及个人进行了大量的研究，对怎样防止螺栓松动给出了两个方向的对策，一个方向是从螺栓的结构上来设计，力求设计一种永远不会松动螺栓，另一个方向是如何来监测螺栓的松动并及时给出报警信息。如中国专利201310470244.1“铁塔螺栓松动的快速监测方法及装置”提出了一种针对铁塔螺栓松动的快速检测方法，其核心原理是螺栓松动后，松动的螺栓和铁塔部件会有相对运动，在铁塔的任意部位施加一个外部振源并监测回音信号，看回音信号是否有二次撞击声，以此来判断铁塔是否存在松动的螺栓，用本发明，仅能发现螺栓松动到螺栓与被紧固件之间出现了相对松动的故障，同时，还会因铁塔上存在某些具有相对微位移的部件而出现误报警。中国专利201110285285.4“一种用于大型风力发电机上的紧固装置”提出了一种用于大型风力发电机上的紧固装置，其核心原理是自行设计带有特殊法兰面的螺栓螺母来作为紧固件，以防止传统螺栓紧固件会出现松动的情况。该发明认为之所以不会出现锁紧松动的主要原因是“通过设计适当的螺栓和螺母法兰面的直径、齿面、齿槽数量、坡度就可以实现在相同锁紧力的条件下退出扭矩比拧紧力矩高适当比例”，在实际应用中，不仅很难满足发明者提出的条件，同时还存在着极大的局限性。

针对现存问题，本发明给出一种螺栓松动在线监测装置。

发明内容

本发明所采用的技术方案是，一种螺栓松动在线监测装置，包含磁阻传感器、固定基座、转动芯、不少于一个的永久磁铁块、信号处理电路，其特征在于，磁阻传感器、信号处理电路安装于固定基座内，固定基座与螺栓基座粘结或固定连接，转动芯粘结或嵌装于螺帽上，不少于一颗的永久磁铁沿转动芯径向以N、S磁极径向交替分布的方式安装于转动芯上，固定基座与转动芯动配合连接；所述固定基座、转动芯采用非导磁材料制作；所述转动芯上预制了多种规格尺寸的六边型台阶，以用于嵌套不同规格尺寸的六角螺帽；所述信号处理电路包含有线或无线信号传输功能模块。

    与现有技术相比，采用本发明，不仅不需要停止供电，外挂专用测试仪来检测被测螺栓的松动与否，还可以实时对螺栓进行不间断在线监测，极大地减轻了巡回检测的工作量，确保检修人员的安全，提高工作效率，确保设备安全。

附图说明

图1 为本发明的螺栓在线监测装置的外形结构图和剖面图。

图2为本发明的螺栓在线监测装置的转动芯的结构图。

图3为本发明的螺栓在线监测装置的转动芯另一观测面的结构图。

图4本发明的螺栓在线监测装置电气原理框图。

具体实施方式

    如图1所示是为本发明的螺栓在线监测装置的外形结构图和剖面图。如剖面图所示，本发明的螺栓在线监测装置包含固定基座1、信号处理电路2、固定基座盖板3、转动芯4、永久磁铁5、连接螺栓6。固定基座1与被监测螺栓的基座粘结或通过连接螺栓6紧固连接，信号处理电路2安装于固定基座1与固定基座盖板3所构成的密闭空间中，转动芯4装于固定基座1中，转动芯4与固定基座1动配合连接。

    如图2所示，18颗永久磁铁5沿转动芯4的径向以N、S极交替放置的方式嵌装于转动芯4上。

    如图3所示，装动芯4内部的多个六边形台阶用于与被监测螺栓的螺母嵌接或粘结，当螺母相对螺栓做角位移时，带动转动芯4转动。

    如图4所示是本发明的螺栓在线监测装置的电气原理框图。磁阻传感器21焊接于MCU处理器电路板22上，数据传输模块23焊接于电路板22上，磁阻传感器21、MCU处理器电路板22、数据传输模块23构成信号处理电路2。磁阻传感器21的输出端经I2C总线连接到MCU处理器电路板22的I2C数据输入端，MCU处理器电路板22的RS232/485数据输出端连接到数据传输模块23的RS232/485输入端。

     当被监测螺栓松动时，被检测螺栓会相对于被监测螺母出现微小角位移，固定于被监测螺母上的转动芯4会随着螺母一起转动，嵌套在转动芯4上的永久磁铁5也一同随着转动芯4的转动而转动，由于安装于固定基座内的信号处理电路是固定不动的，因此，焊接于信号处理电路上的磁阻传感器21会因永久磁铁5的转动而输出监测到的微小偏转信号，该偏转信号经信号处理电路2分析处理后并判断是螺栓松动后，即将该松动信号经数据传输模块23传输到信息处理中心，进而完成了螺栓松动的在线监测。

    以上实施例例举了一个螺栓松动在线监测装置的实施例，对于转动芯采用诸如径向充磁结构等变形的变更应用均侵犯本发明所保护的权利。

Claims (4)

1.一种螺栓松动在线监测装置，包含磁阻传感器、固定基座、转动芯、不少于一个的永久磁铁、信号处理电路，其特征在于，磁阻传感器、信号处理电路安装于固定基座内，固定基座与螺栓基座粘结或固定连接，转动芯粘结或嵌装于螺帽上，不少于一颗的永久磁铁沿转动芯径向以N、S磁极径向交替分布的方式安装于转动芯上，固定基座与转动芯动配合连接。

2.权利要求1所述的一种螺栓松动在线监测装置，其特征在于，所述固定基座、转动芯采用非导磁材料制作。

3.权利要求1所述的一种螺栓松动在线监测装置，其特征在于，所述转动芯上预制了多种规格尺寸的六边型台阶，以用于嵌套不同规格尺寸的六角螺帽。

4.权利要求1所述的一种螺栓松动在线监测装置，其特征在于，所述信号处理电路包含有线或无线信号传输功能模块。