CN117984262A - 一种螺栓螺母紧固系统、方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓螺母紧固系统、方法、装置及存储介质，紧固系统包括：支撑套筒；棘轮扳头，棘轮扳头转动设置于支撑套筒中，棘轮扳头具有伸出支撑套筒的伸出部；驱动组件，驱动组件安装于支撑套筒外，驱动组件的输出端与棘轮扳头的伸出部铰接；顶推组件，顶推组件为中空结构放置于支撑套筒上，顶推组件上放置有螺栓套筒，螺栓套筒与伸出螺母的部分螺栓相连；测长组件，测长组件包括超声波信号采集设备和设置于螺栓端部的超声探头，测长组件用于测量螺栓的长度；控制器，控制器分别与驱动组件、顶推组件和测长组件电性连接。解决扭矩法施拧螺母时，具有施拧效率低的问题；以及张拉法施拧螺母时，具有拧紧程度难以控制的问题。

Description

一种螺栓螺母紧固系统、方法、装置及存储介质

技术领域

本发明属于紧固件技术领域，具体涉及一种螺栓螺母紧固系统、方法、装置及存储介质。

背景技术

紧固件，是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件，它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度极高；螺栓作为一种常见的紧固件，广泛应用于机械、工程、铁路交通等领域。比如在悬索桥领域，常采用高强螺杆将索夹两部分紧固成一个整体；比如在风电领域，常采用高强螺栓将塔柱与基础相连；因此螺栓的紧固力直接影响着结构的安全，在高强螺栓施工时，通常采用扭矩法或张拉法进行施拧。

扭矩法通过将扭矩扳手套在螺母上，然后对螺母进行旋紧；扭矩法的缺点在于：施拧过程中，大多数扭矩力用于克服螺纹摩擦力和螺栓头摩擦力，仅有约10％左右的扭矩力转换成螺栓轴力，因此扭矩法具有施拧效率较低的问题。

张拉法的张拉装置主要采用穿心千斤顶(穿心千斤顶底部设置有支撑脚)，进行张拉时首先将螺栓张拉至设计力值，然后穿心千斤顶停止张拉螺栓，并使螺栓维持于设计力值；然后通过支撑脚预留孔洞手动拧紧螺母，最后卸载油压完成螺栓张拉；张拉法施拧时，在油泵卸载后，螺栓会产生一定的回缩量，不可避免的造成螺杆轴力损失，同时螺母的拧紧程度难以控制，无法准确判别其是否施拧到位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种螺栓螺母紧固系统、方法、装置及存储介质，解决扭矩法施拧螺母时，具有施拧效率低的问题；以及张拉法施拧螺母时，具有拧紧程度难以控制的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，提供一种螺栓螺母紧固系统，包括：支撑套筒；棘轮扳头，棘轮扳头转动设置于支撑套筒中，棘轮扳头为中空结构，棘轮扳头具有伸出支撑套筒的伸出部；驱动组件，驱动组件安装于支撑套筒外，驱动组件的输出端与棘轮扳头的伸出部铰接，驱动组件用于带动棘轮扳头和棘轮扳头内的螺母转动；顶推组件，顶推组件为中空结构放置于支撑套筒上，顶推组件上放置有螺栓套筒，螺栓套筒与伸出螺母的部分螺栓相连，顶推组件用于顶推螺栓套筒，张拉和螺栓套筒连接的螺栓；测长组件，测长组件包括超声波信号采集设备和设置于螺栓端部的超声探头，测长组件用于测量螺栓的长度；控制器，控制器分别与驱动组件、顶推组件和测长组件电性连接。

进一步的是，顶推组件包括中空的液压油缸、液压油泵和数显控制器，液压油缸和液压油泵通过管路连接，液压油泵和数显控制器电性连接。

进一步的是，螺栓套筒的顶部具有呈环状的支撑部，液压油缸输出端的内壁上具有成环状的反力环，反力环上开设有用于放置支撑部的凹槽；当支撑部放置于凹槽中时，支撑部的上部伸出凹槽，支撑部伸出凹槽的部分的外侧壁上设有用于转动螺栓套筒的盲孔。

进一步的是，顶推组件为液压穿心式千斤顶。

进一步的是，顶推组件底部具有底座，底座下表面开设有定位槽；支撑套筒顶部具有呈环状的定位部；当底座放置于支撑套筒上时，定位部位于定位槽中。

进一步的是，驱动组件为水平设置的液压缸。

进一步的是，还包括计算机，测长组件和计算机电性连接。

第二方面，提供一种螺栓螺母紧固系统的紧固方法，包括：

步骤1、将支撑套筒套设于高强螺栓外，使螺母位于棘轮扳头中；

步骤2、将顶推组件套设于高强螺栓外，并放置于支撑套筒上；将螺栓套筒螺纹连接于伸出螺母的部分螺栓上；

步骤3、将超声探头设置于螺栓端部；

步骤4、启动顶推组件，将螺栓张拉至预设拉力值，通过测长组件测出张拉完成后螺栓的长度，记为a，螺栓张拉完成后，顶推组件维持于预设拉力值持续张拉螺栓；

步骤5、启动驱动组件，旋紧螺栓上的螺母；

步骤6、将顶推组件复位，通过测长组件测出顶推组件复位后螺栓的长度,记为b；

步骤7、控制器中预设有螺栓收缩量的规定值c，当a-b>c时，重复步骤4～6，直至将螺栓的收缩量控制在规定值以内，即a-b<c。

第三方面，提供一种螺栓螺母紧固控制装置，包括处理器及储存介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行第二方面方法的步骤。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第二方面方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置顶推组件，用于顶推螺栓套筒，张拉和螺栓套筒连接的螺栓；通过设置驱动组件，当顶推组件张拉螺栓至预设拉力值时，仅通过启动驱动组件，即可对螺母进行施拧；通过设置测长组件，用于测量螺栓的长度；因此本发明的紧固系统，具有集成度高和操作简便的优点，整个施拧过程可控制在2分钟内，提高了施拧效率。

2、通过设置测长组件，当螺母完成一次施拧后，顶推组件复位；通过测长组件测出顶推组件复位后螺栓的长度；通过判断螺栓的收缩量是否控制在规定值范围内，以此判断螺母是否拧紧，克服了张拉法施拧螺母时，具有施拧程度难以控制的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一中紧固系统的结构示意图。

图2为本发明实施例一中顶推组件放置于支撑套筒上的结构示意图。

图3为本发明实施例一中棘轮扳头和驱动组件的连接关系示意图。

图中编号：支撑套筒1、棘轮扳头2、伸出部21、螺母3、驱动组件4、顶推组件5、液压油缸51、液压油泵52、底座53、反力环54、螺栓套筒6、支撑部61、盲孔62、螺栓7、测长组件8、超声波信号采集设备81、计算机9、悬索主缆10、索夹11、螺母垫圈12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种螺栓螺母紧固系统，包括：支撑套筒1(支撑套筒的下端放置于通过高强螺栓螺母紧固的部件的表面，支撑套筒1的内壁和螺母3下方的螺母垫圈12贴合)；棘轮扳头2，棘轮扳头转动设置于支撑套筒1中(通过在支撑套筒1中上下设置两个环形板，将棘轮扳头转动限位于两者之间)，棘轮扳头为中空结构，棘轮扳头具有伸出支撑套筒1的伸出部21(支撑套筒的侧壁上开设有用于伸出部21伸出和活动的开口)；驱动组件4，驱动组件安装于支撑套筒1外(支撑套筒外侧壁上安装有安装座，驱动组件安装于安装座上)，驱动组件的输出端与棘轮扳头的伸出部21铰接，驱动组件用于带动棘轮扳头2和棘轮扳头内的螺母3转动；顶推组件5，顶推组件为中空结构放置于支撑套筒1上，顶推组件上放置有螺栓套筒6，螺栓套筒与伸出螺母的部分螺栓7相连，顶推组件用于顶推螺栓套筒6，张拉和螺栓套筒连接的螺栓7；测长组件8，测长组件包括超声波信号采集设备81和设置于螺栓7端部的超声探头(超声探头通过耦合剂贴附在螺栓远离头部的一端)，测长组件用于测量螺栓7的长度(超声探头通过信号传输线和超声波信号采集设备22连接)；控制器，控制器分别与驱动组件4、顶推组件5和测长组件8电性连接；驱动组件4为水平设置的液压缸。

如图1所示，为紧固系统紧固悬索桥螺母时的示意图，索夹11夹在悬索主缆10上；顶推组件5为液压穿心式千斤顶。

在本实施例中，棘轮扳头是棘轮扳手的头部，整体为现有技术，如授权公告号CN106392967B中，公开的棘轮扳手及其棘轮扳手头(其中棘轮扳手头即为本发明的棘轮扳头)；如授权公告号为CN219882350U中，公开的双活动头四合一换向棘轮扳手(其中棘轮头即为本发明的棘轮扳头)。

顶推组件5底部具有底座53，底座下表面开设有定位槽；支撑套筒1顶部具有呈环状的定位部(支撑套筒1顶部具有用于支撑底座53的台肩)；当底座53放置于支撑套筒1上时，定位部位于定位槽中。

实施例二：

本实施例提供一种螺栓螺母紧固系统，与实施例一的不同之处在于，还包括计算机9，测长组件8和计算机电性连接。

顶推组件5包括中空的液压油缸51、液压油泵52和数显控制器，液压油缸和液压油泵通过管路连接，液压油泵和数显控制器电性连接。

螺栓套筒6的顶部具有呈环状的支撑部61(支撑套筒6顶部向外翻折形成呈环状的支撑部)，液压油缸51输出端的内壁上具有成环状的反力环54(液压油缸为空心结构，螺栓套筒6下部插设在反力环54中，上部支撑于反力环54上)，反力环上开设有用于放置支撑部的凹槽；当支撑部61放置于凹槽中时，支撑部61的上部伸出凹槽，支撑部伸出凹槽的部分的外侧壁上设有用于转动螺栓套筒6的盲孔62。

在本实施例中，通过将杆状体插入盲孔中，然后旋转杆状体，拧紧螺栓套筒6。

在本实施例中，测长组件是型号为ifast-1的便携式螺杆力检测设备。

测长组件包括超声波换能器、超声波信号采集设备等组成，从螺杆的一端通过超声波换能器发射超声波脉冲传入螺杆，脉冲穿过整个螺杆并在螺杆另一端头被反射回来重新进入超声波换能器。当螺栓长度发生变化时，将导致超声波传播速度发生变化，进而改变超声波回波时间，因此可以通过超声波回波时间的测试获得螺栓紧固力水平。

超声探头设置于螺栓7远离头部的一端，通过信号传输线连接至超声波信号采集设备81；超声波信号采集设备81与计算机9相连。

实施例三：

基于实施例二的紧固系统，本实施例提供一种螺栓螺母紧固系统的紧固方法，包括：

步骤1、将支撑套筒1套设于高强螺栓7外，使螺母3位于棘轮扳头2中；

步骤2、将顶推组件5套设于高强螺栓7外，并放置于支撑套筒1上；将螺栓套筒6螺纹连接于伸出螺母的部分螺栓7上；

步骤3、将超声探头设置于螺栓7端部；

步骤4、启动顶推组件5，将螺栓7张拉至预设拉力值，通过测长组件8测出张拉完成后螺栓7的长度，记为a，螺栓张拉完成后，顶推组件5维持于预设拉力值持续张拉螺栓7；

在本实施例中，通过数显控制器26输入螺栓的预设拉力值，然后启动顶推组件5；并且同步观察计算机显示的螺栓长度变化值。

步骤5、启动驱动组件4，旋紧螺栓上的螺母3；

在本实施例中，驱动组件4为水平设置的液压缸；控制器中具有液压缸伸长量的预设值，当液压缸伸长至预设值时，液压缸收缩，液压缸完成收缩后继续伸长，如此循环多次达到施拧螺母的目的(伸缩次数示螺栓种类而定，预设于控制器中，通过使驱动组件伸缩固定的次数完成一次施拧)。

步骤6、将顶推组件5复位，通过测长组件8测出顶推组件复位后螺栓7的长度,记为b；

步骤7、控制器中预设有螺栓收缩量的规定值c，当a-b>c时，重复步骤4～6，直至将螺栓的收缩量控制在规定值以内，即a-b<c。

实施例四：

本实施例提供一种螺栓螺母紧固控制装置，包括处理器及储存介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行实施例三的方法的步骤。

实施例五：

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例三的方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，包括：

支撑套筒(1)；

棘轮扳头(2)，所述棘轮扳头转动设置于支撑套筒(1)中，棘轮扳头为中空结构，棘轮扳头具有伸出支撑套筒(1)的伸出部(21)；

驱动组件(4)，所述驱动组件安装于支撑套筒(1)外，驱动组件的输出端与棘轮扳头的伸出部(21)铰接，驱动组件用于带动棘轮扳头(2)和位于棘轮扳头内的螺母(3)转动；

顶推组件(5)，所述顶推组件为中空结构放置于支撑套筒(1)上，顶推组件上放置有螺栓套筒(6)，所述螺栓套筒与伸出螺母的部分螺栓(7)相连，顶推组件用于顶推螺栓套筒(6)，张拉和螺栓套筒连接的螺栓(7)；

测长组件(8)，所述测长组件包括超声波信号采集设备(81)和设置于螺栓(7)端部的超声探头，测长组件用于测量螺栓(7)的长度；

控制器，所述控制器分别与驱动组件(4)、顶推组件(5)和测长组件(8)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，所述顶推组件(5)包括中空的液压油缸(51)、液压油泵(52)和数显控制器，液压油缸和液压油泵通过管路连接，液压油泵和数显控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，所述螺栓套筒(6)的顶部具有呈环状的支撑部(61)，液压油缸(51)输出端的内壁上具有成环状的反力环(54)，反力环上开设有用于支撑支撑部的凹槽；

当支撑部(61)被支撑于凹槽中时，支撑部(61)的上部伸出凹槽，支撑部伸出凹槽的部分的外侧壁上设有用于转动螺栓套筒(6)的盲孔(62)。

4.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，所述顶推组件(5)为液压穿心式千斤顶。

5.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，所述顶推组件(5)底部具有呈环状的底座(53)，底座下表面开设有定位槽；支撑套筒(1)顶部具有呈环状的定位部；当底座(53)被支撑于支撑套筒(1)上时，定位部位于定位槽中。

6.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，所述驱动组件(4)为水平设置的液压缸。

7.根据权利要求1所述的一种螺栓螺母紧固系统，其特征在于，还包括计算机(9)，所述测长组件(8)和计算机电性连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的螺栓螺母紧固系统的紧固方法，其特征在于，包括：

步骤1、将支撑套筒(1)套设于高强螺栓(7)外，使螺母(3)位于棘轮扳头(2)中；

步骤2、将顶推组件(5)套设于高强螺栓(7)外，并放置于支撑套筒(1)上；将螺栓套筒(6)螺纹连接于伸出螺母的部分螺栓(7)上；

步骤3、将超声探头设置于螺栓(7)端部；

步骤4、启动顶推组件(5)，将螺栓(7)张拉至预设拉力值，通过测长组件(8)测出张拉完成后螺栓(7)的长度，记为a，螺栓张拉完成后，顶推组件(5)维持于预设拉力值持续张拉螺栓(7)；

步骤5、启动驱动组件(4)，旋紧螺栓上的螺母(3)；

步骤6、将顶推组件(5)复位，通过测长组件(8)测出顶推组件复位后螺栓(7)的长度,记为b；

步骤7、控制器中预设有螺栓收缩量的规定值c，当a-b>c时，重复步骤4～6，直至将螺栓的收缩量控制在规定值以内，即a-b<c。

9.一种螺栓螺母紧固控制装置，其特征在于，包括处理器及储存介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求8所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。