CN111351439A - 大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置及方法，包括用于安装测距传感器的传感器支架，所述传感器支架底部设有第一磁铁件，所述第一磁铁件用于吸附在压盖外周侧壁上，所述传感器支架通过第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上时，所述测距传感器位于整圈紧固螺栓中的其中一个紧固螺栓端面正上方以检测两者间的垂直距离，且所述测距传感器电连接信号采集系统。利用信号采集系统采集测距传感器的数据，可以统计出所有紧固螺栓的伸长量数据，获得整圈被装配螺栓伸长量的分散度。本发明还公开了一种检测方法，实现了大型泵活塞缸压盖整圈螺栓旋紧前、旋紧后螺栓伸长量的精确测量。
Description
技术领域
本发明属于大型泵压盖装配检测领域，尤其涉及一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置及方法。
背景技术
水泵上的接触面众多，为了紧固连接成为一个整体，使用了众多规格和形式的紧固件，由于水泵运行环境及工作条件复杂，不仅要求紧固件有可靠的连接性能和足够的寿命保障，还要经得起苛刻的环境条件和运行载荷变化。螺栓连接就是水泵最常用的一种紧固件连接方式。机壳作为关键零部件，螺栓常常以一圈一组多个联合的形式出现，其螺栓组连接性能关系到机组的整体运行性能，对其安全性和可靠性起到举足轻重的作用。螺栓组紧固工艺直接影响了整个水泵的装配质量，而装配质量又关系到产品静、动态特性，紧固工艺的疏忽有时甚至会给成套机组的稳定造成严重威胁。紧固工艺的重点在于螺栓上紧工艺，被螺栓预紧的工件的变形均匀性主要取决于螺栓装配的拧紧顺序和拧紧力矩，在预紧过程中，由于螺栓本身具有一定弹性量，其会发生长度的细微变化，在预紧过程中监控螺栓伸长量的变化是得知螺栓内部残余预紧力的重要手段，对控制水泵螺栓装配质量有重大意义。
然而，在实际水泵生产中，预紧螺栓的顺序以及预紧力大小的选择多基于经验，现有的测试方式多需要在螺栓螺柱上贴应变片，对实体结构缺乏可操作性，缺乏具有一定精度和通用性的螺栓受预紧力后伸长量测量装置。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何针对大型泵压盖螺栓组进行旋紧后螺栓伸长量的检测，并使检测具有通用性和较高精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置，包括用于安装测距传感器的传感器支架，所述传感器支架底部设有第一磁铁件，所述第一磁铁件用于吸附在压盖外周侧壁上，所述传感器支架通过第一磁铁件吸附在泵压盖外周侧壁上时，所述测距传感器位于整圈紧固螺栓中的其中一个紧固螺栓端面正上方以检测两者间的垂直距离，且所述测距传感器电连接信号采集系统。
这样的，测距传感器通过传感器支架安装在待检测的紧固螺栓正上方，而传感器支架通过其底部的第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上，利用磁铁的磁力吸附作用可快速方便的安装该检测装置，利用信号采集系统采集测距传感器的数据，可以测得其与紧固螺栓间的距离，多次旋动与紧固螺栓配合的螺母，可测得不同情况下其与紧固螺栓间的距离，从而得到紧固螺栓的相对伸长量，通过对所有的紧固螺栓进行检测，可以统计出所有紧固螺栓的伸长量数据，获得整圈被装配螺栓伸长量的分散度，找到伸长量较大和较小的螺栓，从而改进螺栓装配工艺，降低整圈被装配螺栓伸长量的分散度，不断提高装配质量，改进时，可以针对伸长量较小的螺栓增加拧紧，对伸长量大的螺栓，在预紧的过程中可以考虑减少适量的拧紧扭矩，最后再通过检测装置进行检测验证，直到分散度满足要求，同时该装置结构小巧，安装在压盖上十分简便，特别适用于在进行改进时，对单个紧固螺栓进行检测验证，且对于整圈螺栓排布为方形或其他不规则形状时，尤为适用。
作为优化，所述传感器支架包括水平安装板，所述水平安装板的两端分别向下连接有与其垂直的第二磁铁件安装板和镂空支架，第二磁铁件安装板的底部设有呈块状的用于吸附在泵压盖顶部的第二磁铁件，所述镂空支架的底部通过螺栓紧固件与用于安装第一磁铁件的第一磁铁件安装架固连，所述测距传感器与水平安装板侧壁固定连接。
这样的，传感器支架包括水平安装板和第二磁铁件安装板及镂空支架，通过镂空支架连接第一磁铁件安装架，第一磁铁件安装架上安设第一磁铁件，用于和压盖外周侧壁吸附连接，而第二磁铁安装板底部通过安设第二磁铁件，用于和压盖顶部吸附连接，第一磁铁件和第二磁铁件共同作用，使得传感器支架牢固的吸附在压盖上，便于后续测距传感器的测量工作，同时利用第二磁铁件贴合吸附在压盖顶部，使得传感器支架移动到任一紧固螺栓处时，都处于同一水平高度，初始检测高度一致。
作为优化，所述第一磁铁件安装架面向泵压盖外周侧壁一侧开设有凹槽，所述第一磁铁件为条状磁铁，其固定在凹槽内，且第一磁铁件安装架面向泵压盖外周侧壁的一侧为与压盖外周侧壁形状匹配的弧形侧壁。
这样的，通过在第一磁铁件安装架上开设凹槽，用于安装第一磁铁件，方便吸附在压盖外周侧壁上，且第一磁铁件安装架面向压盖外周侧壁的一侧为弧形侧壁，方便第一磁铁件安装架贴合吸附在压盖外周侧壁上。
作为优化，所述信号采集系统包括前置放大器、信号采集仪和工控机，测距传感器为激光位移传感器，其依次与前置放大器、信号采集仪和工控机电连接。
这样的，通过前置放大器、信号采集仪和工控机组成的信号采集系统对测距传感器的数据进行采集，统计分析出所需的螺栓伸长量分散度。
本发明还提供了一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测方法，采用所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置进行检测，包括以下步骤：
步骤a：先将整圈紧固螺栓从缸体上的螺纹孔由内侧旋至缸体外侧，且紧固螺栓旋入到底后，再将压盖上的通孔与各个紧固螺栓一一对应，通过螺母与紧固螺栓的配合将压盖锁紧到缸体上，最后施加10%的额定扭矩按预设加载顺序逐个旋紧螺母，此时的螺栓作为初始伸长状态；
步骤b：将所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置安装到压盖上待检测紧固螺栓处，使得第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上，测距传感器位于该待检测紧固螺栓端面的正上方，通过信号采集系统采集测距传感器记录的该紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤c：重复步骤b，通过信号采集系统采集测距传感器记录的剩余的紧固螺栓与测距传感器间的距离，完成整圈紧固螺栓端面与测距传感器间距离的采集；
步骤d：在步骤c采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以30%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤e：在步骤d采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以60%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤f：在步骤e采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以100%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤g：当步骤f完成后，统计10%、30%、60%、100%额定扭矩状态下对应的各个螺栓端面与测距传感器间的距离，分别记为d1、d2、d3、d4，取△d1=d1-d2，△d1表示紧固螺栓在30%额定扭矩下的相对伸长量，取△d2=d1-d3，△d2表示紧固螺栓在60%额定扭矩下的伸长量，取△d3=d1-d4，△d3表示紧固螺栓在100%额定扭矩下的伸长量，对各个紧固螺栓的△d1、△d2、△d3进行统计学分析，获得整圈螺栓杆部伸长量的分散度。
这样的，通过该方法，实现了大型泵活塞缸压盖整圈螺栓旋紧前、旋紧后螺栓伸长量的精确测量，从而为准确获得整圈螺栓的伸长量和伸长量的分散度评估提供了保障，为装配工艺优化提供了必须的原始数据，具有结构简单、成本低、测量精度高、可重复性强的优点。
附图说明
图1是本发明实施例检测装置的安装状态示意图；
图2是本发明实施例检测装置的整体布置图；
图3是本发明实施例检测装置的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：参见图1至图3，一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置，包括用于安装测距传感器3.1的传感器支架3，所述传感器支架3底部设有第一磁铁件3.6，所述第一磁铁件3.6用于吸附在泵压盖2外周侧壁上，所述传感器支架通过第一磁铁件3.6吸附在泵压盖2外周侧壁上时，所述测距传感器3.1位于整圈紧固螺栓1中的其中一个紧固螺栓端面正上方以检测两者间的垂直距离，且所述测距传感器电连接信号采集系统。
这样的，测距传感器通过传感器支架安装在待检测的紧固螺栓正上方，而传感器支架通过其底部的第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上，利用磁铁的磁力吸附作用可快速方便的安装该检测装置，利用信号采集系统采集测距传感器的数据，可以测得其与紧固螺栓间的距离，多次旋动与紧固螺栓配合的螺母，可测得不同情况下其与紧固螺栓间的距离，从而得到紧固螺栓的相对伸长量，通过对所有的紧固螺栓进行检测，可以统计出所有紧固螺栓的伸长量数据，获得整圈被装配螺栓伸长量的分散度，找到伸长量较大和较小的螺栓，从而改进螺栓装配工艺，降低整圈被装配螺栓伸长量的分散度，不断提高装配质量，改进时，可以针对伸长量较小的螺栓增加拧紧，对伸长量大的螺栓，在预紧的过程中可以考虑减少适量的拧紧扭矩，最后再通过检测装置进行一次检测验证，同时该装置结构小巧，安装在压盖上十分简便，特别适用于在进行改进时，对单个紧固螺栓进行检测验证。
作为优化，所述传感器支架3包括水平安装板3.2，所述水平安装板3.2的两端分别向下连接有与其垂直的第二磁铁件安装板和镂空支架3.4，第二磁铁件安装板的底部设有呈块状的用于吸附在泵压盖顶部的第二磁铁件3.7，所述镂空支架3.4的底部通过螺栓紧固件与用于安装第一磁铁件3.6的第一磁铁件安装架3.3固连，所述测距传感器3.1与水平安装板3.2侧壁固定连接。
这样的，传感器支架包括水平安装板和第二磁铁件安装板及镂空支架，通过镂空支架连接第一磁铁件安装架，第一磁铁件安装架上安设第一磁铁件，用于和压盖外周侧壁吸附连接，而第二磁铁安装板底部通过安设第二磁铁件，用于和压盖顶部吸附连接，第一磁铁件和第二磁铁件共同作用，使得传感器支架牢固的吸附在压盖上，便于后续测距传感器的测量工作，同时利用第二磁铁件贴合吸附在压盖顶部，使得传感器支架移动到任一紧固螺栓处时，都处于同一水平高度，初始检测高度一致。
作为优化，所述第一磁铁件安装架3.3面向泵压盖外周侧壁一侧开设有凹槽，所述第一磁铁件3.6为条状磁铁，其固定在凹槽内，且第一磁铁件安装架面向泵压盖外周侧壁的一侧为与压盖外周侧壁形状匹配的弧形侧壁。
这样的，通过在第一磁铁件安装架上开设凹槽，用于安装第一磁铁件，方便吸附在压盖外周侧壁上，且第一磁铁件安装架面向压盖外周侧壁的一侧为弧形侧壁，方便第一磁铁件安装架贴合吸附在压盖外周侧壁上。
作为优化，所述信号采集系统包括前置放大器5、信号采集仪6和工控机7，测距传感器为激光位移传感器，其依次与前置放大器5、信号采集仪6和工控机7电连接。
这样的，通过前置放大器、信号采集仪和工控机组成的信号采集系统对测距传感器的数据进行采集，统计分析出所需的螺栓伸长量分散度。
本发明还提供了一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测方法，采用所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置进行检测，包括以下步骤：
步骤a：先将整圈紧固螺栓从缸体上的螺纹孔由内侧旋至缸体外侧，且紧固螺栓旋入到底后，再将压盖上的通孔与各个紧固螺栓一一对应，通过螺母与紧固螺栓的配合将压盖锁紧到缸体上，最后施加10%的额定扭矩按预设加载顺序逐个旋紧螺母，此时的螺栓作为初始伸长状态；
步骤b：将所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置安装到压盖上待检测紧固螺栓处，使得第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上，测距传感器位于该待检测紧固螺栓端面的正上方，通过信号采集系统采集测距传感器记录的该紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤c：重复步骤b，通过信号采集系统采集测距传感器记录的剩余的紧固螺栓与测距传感器间的距离，完成整圈紧固螺栓端面与测距传感器间距离的采集；
步骤d：在步骤c采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以30%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤e：在步骤d采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以60%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤f：在步骤e采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以100%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤g：当步骤f完成后，统计10%、30%、60%、100%额定扭矩状态下对应的各个螺栓端面与测距传感器间的距离，分别记为d1、d2、d3、d4，取△d1=d1-d2，△d1表示紧固螺栓在30%额定扭矩下的相对伸长量，取△d2=d1-d3，△d2表示紧固螺栓在60%额定扭矩下的伸长量，取△d3=d1-d4，△d3表示紧固螺栓在100%额定扭矩下的伸长量，对各个紧固螺栓的△d1、△d2、△d3进行统计学分析，获得整圈螺栓杆部伸长量的分散度。
这样的，通过该方法，实现了大型泵活塞缸压盖整圈螺栓旋紧前、旋紧后螺栓伸长量的精确测量，从而为准确获得整圈螺栓的伸长量和伸长量的分散度评估提供了保障，为装配工艺优化提供了必须的原始数据，具有结构简单、成本低、测量精度高、可重复性强的优点。
Claims (4)
1.大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置，其特征在于：包括用于安装测距传感器的传感器支架，所述传感器支架底部设有第一磁铁件，所述第一磁铁件用于吸附在压盖外周侧壁上，所述传感器支架通过第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上时，所述测距传感器位于整圈紧固螺栓中的其中一个紧固螺栓端面正上方以检测两者间的垂直距离，且所述测距传感器电连接信号采集系统。
2.根据权利要求1所述的一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置，其特征在于：所述传感器支架包括水平安装板，所述水平安装板的两端分别向下连接有与其垂直的第二磁铁件安装板和镂空支架，第二磁铁件安装板的底部设有呈块状的用于吸附在压盖顶部的第二磁铁件，所述镂空支架的底部通过螺栓紧固件与用于安装第一磁铁件的第一磁铁件安装架固连，所述测距传感器与水平安装板侧壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置，其特征在于：所述第一磁铁件安装架面向压盖外周侧壁一侧开设有凹槽，所述第一磁铁件为条状磁铁，其固定在凹槽内，且第一磁铁件安装架面向压盖外周侧壁的一侧为与压盖外周侧壁形状匹配的弧形侧壁。
4.大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测方法，其特征在于，采用如权利要求1~3任一所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置进行检测，包括以下步骤：
步骤a：先将整圈紧固螺栓从缸体上的螺纹孔由内侧旋至缸体外侧，且紧固螺栓旋入到底后，再将压盖上的通孔与各个紧固螺栓一一对应，通过螺母与紧固螺栓的配合将压盖锁紧到缸体上，最后施加10%的额定扭矩按预设加载顺序逐个旋紧螺母，此时的螺栓作为初始伸长状态；
步骤b：将所述的大型泵压盖整圈紧固螺栓伸长量分散度检测装置安装到压盖上待检测紧固螺栓处，使得第一磁铁件吸附在压盖外周侧壁上，测距传感器位于该待检测紧固螺栓端面的正上方，通过信号采集系统采集测距传感器记录的该紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤c：重复步骤b，通过信号采集系统采集测距传感器记录的剩余的紧固螺栓与测距传感器间的距离，完成整圈紧固螺栓端面与测距传感器间距离的采集；
步骤d：在步骤c采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以30%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤e：在步骤d采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以60%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个紧固螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤f：在步骤e采集完整圈的螺栓端面与测距传感器间的距离后，以100%的额定扭矩继续按照预设加载顺序逐个旋紧整圈的螺母，并重复步骤c，采集各个螺栓端面与测距传感器间的距离；
步骤g：当步骤f完成后，统计10%、30%、60%、100%额定扭矩状态下对应的各个螺栓端面与测距传感器间的距离，分别记为d1、d2、d3、d4，取△d1=d1-d2，△d1表示紧固螺栓在30%额定扭矩下的伸长量，取△d2=d1-d3，△d2表示紧固螺栓在60%额定扭矩下的伸长量，取△d3=d1-d4，△d3表示紧固螺栓在100%额定扭矩下的伸长量，对各个紧固螺栓的△d1、△d2、△d3进行统计学分析，获得整圈螺栓杆部伸长量的分散度。
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