CN106500938A - 输电铁塔螺栓防松试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输电铁塔螺栓防松试验装置及方法，其中该装置包括：振动装置、传动装置、安装台、保温装置和第一测试装置。其中，振动装置用于产生振动；传动装置与振动装置相连接，用于传递振动；安装台与传动装置相连接，用于输电铁塔螺栓的安装；安装台置于保温装置内，并且，保温装置内设置有制冷装置；第一测试装置置于保温装置外且与输电铁塔螺栓相连接，用于测试输电铁塔螺栓的剩余预紧力。本发明提供的输电铁塔螺栓防松试验装置，为输电铁塔螺栓的防松试验提供了低温环境，使输电铁塔螺栓能够在低温下进行防松试验，并且，第一测试装置置于保温装置外，使第一测试装置的性能不受低温的影响，进而使试验结果更准确。
Description
技术领域
本发明涉及输变电技术领域，具体而言，涉及一种输电铁塔螺栓防松试验装置及方法。
背景技术
特高压技术是构建全球能源互联网、实现能源资源统筹开发、配置和利用的基础，因为只有电压等级高、输送容量大、输送距离远的特高压交、直流电网才能实现全球各大洲之间、洲内能源基地与负荷中心之间的能量输送。
我国正在开展特高压输电工程建设。与中低纬度地区相比，部分特高压输电工程处于高纬度地区，在该地区建设输变电工程，首先需要考虑应对的就是低温、强风等极端环境荷载。低温和强风会造成输电铁塔螺栓松脱、断裂，这也是导致输电铁塔振动灾害的常见形式。因此需要模拟低温环境，例如在温度为10°～-70°的环境下，对输电铁塔螺栓进行防松试验，而现有的试验装置只能提供振动，不能提供低温试验环境，进而导致试验的结果不准确。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种输电铁塔螺栓防松试验装置及方法，旨在解决现有试验装置不能提供低温试验环境导致试验结果不准确的问题。
一个方面，本发明提出了一种输电铁塔螺栓防松试验装置，该装置包括：振动装置、传动装置、安装台、保温装置和第一测试装置。其中，振动装置用于产生振动；传动装置与振动装置相连接，用于传递振动；安装台与传动装置相连接，用于输电铁塔螺栓的安装；安装台置于保温装置内，并且，保温装置内设置有制冷装置；第一测试装置置于保温装置外且与输电铁塔螺栓相连接，用于测试输电铁塔螺栓的剩余预紧力。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验装置中，述振动装置包括：电动机和偏心轮；其中，电动机的输出轴与偏心轮相连接，并且，偏心轮与传动装置相连接。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验装置中，传动装置包括：传动杆；其中，传动杆的第一端与偏心轮的相连接，传动杆的第二端与安装台相连接。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验装置中，传动装置还包括：传动板；其中，传动板的第一端与传动杆的第二端相连接，传动板的第二端与安装台相连接。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验装置还包括：连接杆；其中，连接杆的第一端与传动杆的第二端相连接，连接杆的第二端与传动板的第一端相连接。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验装置还包括：第二测试装置；其中，第二测试装置设置于连接杆和传动板之间，第二测试装置用于检测振动装置产生的力的方向。
本发明提供的输电铁塔螺栓防松试验装置设置有制冷装置，利用制冷装置为输电铁塔螺栓的防松试验提供低温环境，可以准确、直接的测试输电铁塔螺栓在低温下的防松性能，为低温地区输电塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，并且，将第一测试装置置于保温装置外，避免了低温对第一测试装置测试精度的影响，进一步确保了试验结果的准确性。
另一方面，本发明还提出了一种输电铁塔螺栓防松试验方法，该方法包括如下步骤：扭矩施加步骤，将输电铁塔螺栓安装于安装台，对输电铁塔螺栓施加预设扭矩；计算步骤，根据预设扭矩计算输电铁塔螺栓的初始预紧力f1；读取步骤，调节制冷装置使输电铁塔螺栓处于预设温度，启动输电铁塔螺栓防松试验装置中的振动装置对输电铁塔螺栓施加振动，达到预设时间后，关闭输电铁塔螺栓防松试验装置，读取输电铁塔螺栓的剩余预紧力f2；防松性能评估步骤，计算初始预紧力f1和剩余预紧力f2的比值，并将f2/f1的值与防松系数预设值K进行比较，如果f2/f1大于防松系数预设值K，则确定输电铁塔螺栓在预设温度下防松性能合格。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验方法中，计算步骤进一步包括：根据预紧力和扭矩的换算公式M＝kf1D计算初始预紧力f1；其中，M为施加于输电铁塔螺栓的扭矩，D为输电铁塔螺栓的公称直径，k为拧紧力系数。
进一步地，上述输电铁塔螺栓防松试验方法中，防松性能评估步骤进一步包括：如果f2/f1小于等于防松系数预设值K，则确定输电铁塔螺栓的防松性能不合格。
本发明提供的输电铁塔螺栓防松试验方法可在低温下进行，对输电铁塔螺栓进行准确、快捷的防松使试验，为低温地区输电塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的输电铁塔螺栓防松试验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的输电铁塔螺栓防松试验方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
装置实施例：
参见图1，图1为本发明实施例提供的输电铁塔螺栓防松试验装置的结构示意图。如图所示，该装置包括：振动装置1、传动装置2、安装台3、保温装置5和第一测试装置6。其中，振动装置1用于产生振动。传动装置2与振动装置1相连接，用于传递振动。安装台3与传动装置2相连接，安装台3用于输电铁塔螺栓4的安装。安装台3置于保温装置5内，并且，保温装置5内设置有制冷装置(图中未示出)，制冷装置用于为输电铁塔螺栓的防松试验提供低温环境。第一测试装置6置于保温装置5外且与输电铁塔螺栓4相连接，用于测试输电铁塔螺栓4的剩余预紧力。具体地，安装台3可以设置有输电铁塔螺栓安装槽(图中未示出)和夹具(图中未示出)，输电铁塔螺栓4可以置于输电铁塔螺栓安装槽，夹具用于将输电铁塔螺栓4的位置进行固定。低温可以根据实际情况来确定，在本实施例中，低温的范围为10℃～-70℃。
具体实施时，保温装置5可以由不锈钢镜面板或拉丝板氩弧焊制作而成，保温装置5为双层结构，包括：外胆和内层，其中，外胆可以采用优质钢板喷塑处理，内层可以为高密度玻璃纤维棉，并且，内层的厚度可以为105mm～200mm。
试验时，首先对输电铁塔螺栓4的试验温度进行设定，然后启动制冷装置，输电铁塔螺栓4的试验环境温度达到预设温度后，启动振动装置1，振动装置1将产生的振动通过传动装置2传递给安装台3，安装台3再进一步将振动传递给输电铁塔螺栓4。达到预设振动时间后，停止振动，第一测量装置6读取输电铁塔螺栓4的剩余预紧力。
可以看出，本实施例中，通过将输电铁塔螺栓4置于保温装置5内，并且保温装置5内设置有制冷装置，这样，制冷装置能够确保输电铁塔螺栓4的防松试验所需的低温环境，可以准确、直接地测试输电铁塔螺栓4在低温下的防松性能，为低温地区输电塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，并且，第一测试装置设置于保温装置外，避免了低温对第一测试装置测试精度的影响，进一步确保了试验结果的准确性。
参见图1，上述各实施例中，振动装置1可以包括电动机(图中未示出)和偏心轮11。其中，电动机的输出轴与偏心轮11相连接，并且，偏心轮11的中心不在电动机的输出轴上，同时，偏心轮11与传动装置2相连接。
具体实施时，电动机的频率的范围为1HZ～10HZ，例如，电动机的频率可以调节为2HZ。
可以看出，本实施例中，利用偏心轮11的结构产生振动，并将产生的振动传递给安装台3，进而使得输电铁塔螺栓4振动，结构简单，易于实现。
参见图1，上述各实施例中，传动装置2可以包括传动杆21。其中，传动杆21的第一端(图1所示的左端)可以与偏心轮11的相连接，传动杆21的第二端(图1所示的右端)可以与安装台3相连接。
可以看出，本实施例中，传动杆21置于偏心轮11和安装台3之间，使偏心轮11产生的振动可以通过传动杆21更加平稳地传递给安装台3。
参见图1，上述各实施例中，传动装置2还可以包括传动板22。其中，传动板22的第一端(图1所示的左端)可以与传动杆21的第二端相连接，传动板22的第二端(图1所示的右端)可以与安装台3相连接。
可以看出，本实施例中，偏心轮11产生的振动可以有多种方向，将传动板22置于传动杆21和安装台3之间，使偏心轮11传递给安装台3的振动方向主要为横向振动，进而使输电铁塔螺栓4主要受到横向振动。
参见图1，上述实施例中，输电铁塔螺栓防松试验装置还可以包括：连接杆7。其中，连接杆7的第一端(图1所示的左端)可以与传动杆21的第二端相连接，连接杆7的第二端(图1所示的右端)可以与传动板22的第一端相连接。
可以看出，本实施例中，连接杆7置于传动杆21和传动板22之间，使偏心轮11产生的振动可以依次通过传动杆21、连接杆7和传动板22更加平稳地传递给安装台3。
参见图1，上述实施例中，输电铁塔螺栓防松试验装置还可以包括：第二测试装置8。其中，第二测试装置8可以设置于连接杆7和传动板22之间，并且，第二测试装置8用于检测振动装置1产生的力的方向。
由于偏心轮11产生的振动可以有多种方向，而传递给输电铁塔螺栓4的振动主要为横向装振动，所述，将第二测试装置8置于连接杆7和传动板22之间，使第二测试装置8对偏心轮11产生的振动的方向进行检测，当检测到除横向振动外还有其他方向的振动时，可以及时调整偏心轮11，以使偏心轮11传递给输电铁塔螺栓4的振动方向主要为横向振动。
可以看出，本实施例中，通过设置第二测试装置8，能够更好地检测振动装置1产生的振动的方向，确保传递给输电铁塔螺栓4的振动方向主要为横向振动。
综上所述，本发明提供的输电铁塔螺栓防松试验装置设置有制冷装置，利用制冷装置为输电铁塔螺栓的防松试验提供低温环境，可以准确、直接的测试输电铁塔螺栓在低温下的防松性能，为低温地区输电塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，并且，将第一测试装置置于保温装置外，避免了低温对第一测试装置测试精度的影响，进一步确保了试验结果的准确性。
方法实施例：
参见图2，图2为本发明实施例提供的输电铁塔螺栓防松试验方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：
扭矩施加步骤S1，将输电铁塔螺栓安装于安装台，对输电铁塔螺栓施加预设扭矩。
具体地，将输电铁塔螺栓4安装于输电铁塔螺栓防松试验装置中的安装台3，并使用扭力扳手给输电铁塔螺栓4施加预设扭矩，该预设扭矩可以根据实际情况来确定，在本实施例中，该预设扭矩的范围为100N·m～250N·m。
计算步骤S2，根据预设扭矩计算输电铁塔螺栓的初始预紧力f1。
具体地，根据预紧力和扭矩的换算公式M＝kf1D计算初始预紧力f1，其中，M为施加于输电铁塔螺栓4的扭矩，D为输电铁塔螺栓4的公称直径，k为拧紧力系数。输电铁塔螺栓4的公称直径D可以通过测量获得，拧紧力系数k可以有相关设计标准表中查到。
读取步骤S3，调节制冷装置使输电铁塔螺栓处于预设温度，启动输电铁塔螺栓防松试验装置中的振动装置对输电铁塔螺栓施加振动，达到预设时间后，关闭输电铁塔螺栓防松试验装置，读取输电铁塔螺栓的剩余预紧力f2。
在进行振动试验时，振动装置1中的电动机的振动频率的范围为1～10HZ，输电铁塔螺栓4的振动幅值的范围为0.1～0.3mm，振动试验时间的范围为3～8分钟。例如，振动装置1中的电动机的振动频率可以调节为2HZ，输电铁塔螺栓4的振动幅值可以调节为0.19mm，振动试验时间可以调节为4.5分钟。
试验时，调节振动装置1中的电动机的振动频率为2HZ，并使输电铁塔螺栓4的振动幅值为0.19mm。对输电铁塔螺栓防松试验装置中的制冷装置设定预设温度，启动该制冷装置，使输电铁塔螺栓4所处环境达到预设温度。这时，启动振动装置1中的电动机，电动机带动偏心轮11转动，偏心轮11产生的振动依次通过传动杆21、连接杆7、第二测试装置8、传动板22和安装台3传递给输电铁塔螺栓4，使得输电铁塔螺栓4在预设温度下进行4.5分钟的振动试验，输电铁塔螺栓4达到振动试验时间后，关闭输电铁塔螺栓防松试验装置，并用输电铁塔螺栓防松试验装置中的第一测试装置读取输电铁塔螺栓4的剩余预紧力f2。
防松性能评估步骤S4，计算初始预紧力f1和剩余预紧力f2的比值，并将f2/f1的值与防松系数预设值K进行比较，如果f2/f1大于防松系数预设值K，则确定输电铁塔螺栓在预设温度下防松性能合格。如果f2/f1小于等于所述防松系数预设值K，则确定输电铁塔螺栓的防松性能不合格。
具体地，防松系数预设值K表示振动试验后输电铁塔螺栓4初始预紧力f1的余值，防松系数预设值K的范围为0.2～0.5。优选地，防松系数预设值K为0.4。
综上所述，本发明提供的输电铁塔螺栓防松试验方法可在低温下进行，对输电铁塔螺栓进行准确、快捷的防松使试验，为低温地区输电塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，包括：
振动装置(1)，用于产生振动；
传动装置(2)，与所述振动装置(1)相连接，用于传递振动；
安装台(3)，与所述传动装置(2)相连接，用于输电铁塔螺栓(4)的安装；
保温装置(5)，所述安装台(3)置于所述保温装置(5)内，并且，所述保温装置内(5)设置有制冷装置；
第一测试装置(6)，置于所述保温装置(5)外且与所述输电铁塔螺栓(4)相连接，用于测试所述输电铁塔螺栓(4)的剩余预紧力。
2.根据权利要求1所述的输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，所述振动装置(1)包括：电动机和偏心轮(11)；其中，
所述电动机的输出轴与所述偏心轮(11)相连接，并且，所述偏心轮(11)与所述传动装置(2)相连接。
3.根据权利要求2所述的输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，所述传动装置(2)包括：传动杆(21)；其中，
所述传动杆(21)的第一端与所述偏心轮(11)的相连接，所述传动杆(21)的第二端与所述安装台(3)相连接。
4.根据权利要求3所述的输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，所述传动装置(2)还包括：传动板(22)；其中，
所述传动板(22)的第一端与所述传动杆(21)的第二端相连接，所述传动板(22)的第二端与所述安装台(3)相连接。
5.根据权利要求3或4所述的输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，还包括：连接杆(7)；其中，
所述连接杆(7)的第一端与所述传动杆(21)的第二端相连接，所述连接杆(7)的第二端与所述传动板(22)的第一端相连接。
6.根据权利要求5所述的输电铁塔螺栓防松试验装置，其特征在于，还包括：第二测试装置(8)；其中，
所述第二测试装置(8)设置于所述连接杆(7)和所述传动板(22)之间，所述第二测试装置(8)用于检测所述振动装置(1)产生的力的方向。
7.一种输电铁塔螺栓防松试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
扭矩施加步骤，将输电铁塔螺栓安装于安装台，对所述输电铁塔螺栓施加预设扭矩；
计算步骤，根据所述预设扭矩计算所述输电铁塔螺栓的初始预紧力f1；
读取步骤，调节制冷装置使所述输电铁塔螺栓处于预设温度，启动所述输电铁塔螺栓防松试验装置中的振动装置对所述输电铁塔螺栓施加振动，达到预设时间后，关闭所述输电铁塔螺栓防松试验装置，读取所述输电铁塔螺栓的剩余预紧力f2；
防松性能评估步骤，计算所述初始预紧力f1和所述剩余预紧力f2的比值，并将f2/f1的值与防松系数预设值K进行比较，如果f2/f1大于所述防松系数预设值K，则确定所述输电铁塔螺栓在预设温度下防松性能合格。
8.根据权利要求7所述的输电铁塔螺栓防松试验方法，其特征在于，所述计算步骤进一步包括：
根据预紧力和扭矩的换算公式M＝kf1D计算所述初始预紧力f1；其中，M为施加于所述输电铁塔螺栓的扭矩，D为输电铁塔螺栓的公称直径，k为拧紧力系数。
9.根据权利要求8所述的输电铁塔螺栓防松试验方法，其特征在于，所述防松性能评估步骤进一步包括：
如果f2/f1小于等于所述防松系数预设值K，则确定所述输电铁塔螺栓的防松性能不合格。
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