CN211954649U - 一种螺栓松动及断裂的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种螺栓松动及断裂的监测装置，为分体式结构，由传感器主体和感应磁铁组成，传感器主体包括外壳、固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器，外壳的内部为环形腔室；固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装固定于环形腔室内，固定磁铁和电池分别位于环形腔室内的两侧，固定磁铁与螺母之间磁吸固定从而使传感器主体与螺母保持固定；霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装于电路板上，电路板固定在电池的一侧并与电池连接。所述监测装置能够实现在风机工作过程中无接触的实时检测，通过无线信号传输，不影响风机本身正常工作，同时其监测精度高、操作简单、维护方便。

Description

一种螺栓松动及断裂的监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于监测螺栓松动及断裂的装置，尤其涉及一种高精度的基于电磁感应原理的分体式监测装置。

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震动，这些震动的存在，会使得安装紧固的螺栓存在松动的风险。对于大型风力发电机而言，风电机组中螺栓的拧紧状态直接会影响到设备的工作性能，如果出现松动或断裂问题可能会造成灾难性的后果。

通常情况下，螺栓发生失效主要有断裂和松动，其中松动是最常见的问题。目前关于对螺栓松动的检测方法有很多，如检测连接系统的非线性特性以及检测声发射信号等。这些方法的确能检测到螺栓的松动，但是其操作往往比较复杂，效率比较低，不利于在实际生产中应用。而且螺栓连接作为一种重要的连接方式，其使用量是十分巨大的，很难采用上述的方式对每个螺栓的状态进行检测。以风电机组为例，叶片轴承作为机组中非常重要的部件，其安全性不可忽略。为保证机组正常运行，工作人员需要经常对其进行状态检查，检查项目其中一项就是检查螺栓是否松动。而一个叶片轴承上面就有几百甚至更多的螺栓，对螺栓松动的检测是一件极其繁重的工作。传统检查螺栓的方法主要有：一是不管螺栓是否已经松动，工人都会用扳手拧紧螺栓，确保螺栓处于拧紧的状态；或是螺栓在第一次拧紧后分别在螺栓和螺母上用线标记拧紧的状态，检查时只需查看是螺栓和螺母上的划线是否对齐，如果不对齐则拧紧至其对齐。第一种方法工作量大、效率低下、耗费时间长，成本高且没有针对性，而第二种方法容易使工人在检测大量螺栓后产生视觉疲劳，导致错检、漏检。而且上述的检测螺栓松动的方法均为定性的检测，并不能定量地表示螺栓松动的程度，不利于对个别易松动的螺栓进行重点监测。保证螺栓的良好连接状态是风电机组运行的先决条件之一，而现有的对螺栓连接状态的检测方法都很难从操作性、成本、快速性、准确性等方面满足风电机组的需求，因此需要新的方法对螺栓的松动状态进行检测。

发明内容

本实用新型提供了一种螺栓松动及断裂的监测装置，解决了背景技术中的不足，所述螺栓松动及断裂的监测装置能够实现在风机工作过程中无接触的实时检测，通过无线信号传输，不影响风机本身正常工作，同时其监测精度高、操作简单、维护方便。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

一种螺栓松动及断裂的监测装置，所述螺栓安装于设备端面上并通过螺母紧固，所述监测装置为分体式结构，由套接在螺母上的传感器主体和固定于设备端面上的感应磁铁组成，所述传感器主体包括外壳、固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器，所述外壳为中空的环形结构，其中内环部位的外形与螺母的外形相吻合，且外壳能够套接固定于螺母上，外壳的内部为环形腔室；所述固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装固定于环形腔室内，其中固定磁铁和电路板分别位于环形腔室内的两侧，固定磁铁与螺母之间磁吸固定从而使传感器主体与螺母保持固定；霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装于电路板上的同一侧，电路板的另一侧安装有电池固定座并通过电池固定座将电池固定，电池通过电路板给霍尔芯片、单片机和无线发射器供电；所述感应磁铁安装于设备端面上靠近霍尔芯片的位置，且感应磁铁与外壳之间存在有间隙；霍尔芯片用于感应因螺栓松动而导致的感应磁铁的磁场变化信号，并将信号传输至单片机，单片机将信号转化后并通过无线发射器进行发射。

所述外壳由内壁、外壁、顶盖和底板组成，其中内壁的外形与螺母的外形相吻合，且内壁能够套接固定于螺母上；所述内壁、外壁和底板为一体式结构，三者共同形成一个顶部开口的环形腔室，顶盖安装固定于顶部开口处并将环形腔室封闭。

所述外壁呈圆形，外壁上与电路板相靠近的一侧设置为凸起状。

所述顶盖的结构为环形，顶盖的内边沿朝内延伸至螺栓部位，并且覆盖在螺母的顶面上。

所述电路板中设置有用于屏蔽外界干扰的防电磁干扰电路。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案有以下优点：本申请中采用电磁感应原理和分体式设计，传感器主体套接在螺母上，感应磁铁固定于设备端面上，当螺栓发生松动或断裂时首当其冲的螺母会发生位移，螺母的位移会导致传感器主体中的霍尔芯片与感应磁铁之间发生相对位移，从而导致霍尔芯片的周围磁场发生变化，霍尔芯片能够灵敏的捕捉到磁场变化信息，并将信号传输至单片机，单片机收到信号后通过无线传输的形式将信号发出。因此本申请中所提供的监测装置基于电磁感应的原理，其监测灵敏度高、数据误差小。同时能够实现对螺栓松动及断裂状况的实时监测和无接触监测，不影响风机本身的正常工作。监测装置中通过无线发射器发射出的信号能够通过主机进行接收并数据转化，从而使工作人员能够随时、全面的掌握螺栓是否发生松动及断裂情形。

附图说明

图1为本实用新型提供的螺栓松动及断裂的监测装置的安装示意图；

图2为本实用新型提供的螺栓松动及断裂的监测装置的结构剖视图；

图3为本实用新型提供的螺栓松动及断裂的监测装置的工作流程图；

图中：1-螺栓，2-螺母，3-设备端面，4-传感器主体，5-感应磁铁，6-固定磁铁，7-电池，8-电路板，9-霍尔芯片，10-单片机，11-无线发射器，12-内壁，13-外壁，14-顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细具体的说明，但是本实用新型的保护范围并不局限于以下实施例。

本实施例提供的螺栓松动及断裂的监测装置中，所述螺栓1安装于设备端面3上并通过螺母2紧固，所述监测装置为分体式结构，由套接在螺母上的传感器主体4和固定于设备端面上的感应磁铁5组成，如图1所示。

本实施例提供的螺栓松动及断裂的监测装置的结构剖面如图2所示，所述传感器主体包括外壳、固定磁铁6、电池7、电路板8、霍尔芯片9、单片机10和无线发射器11，所述外壳为中空的环形结构，其中内环部位的外形与螺母的外形相吻合，且外壳能够套接固定于螺母上，外壳的内部为环形腔室；所述外壳由内壁12、外壁13、顶盖14和底板组成，其中内壁的外形与螺母的外形相吻合，且内壁能够套接固定于螺母上；所述内壁、外壁和底板为一体式结构，三者共同形成一个顶部开口的环形腔室，顶盖安装固定于顶部开口处并将环形腔室封闭。所述外壁呈圆形，外壁上与电路板相靠近的一侧设置为凸起状，此设计是为了便于工作人员在安装感应磁铁的过程中，快速的辨认出霍尔芯片的位置，以便于确定感应磁铁的安装位置。所述顶盖的结构为环形，顶盖的内边沿朝内延伸至螺栓部位，并且覆盖在螺母的顶面上，此设计是为了使传感器本体与螺母之间进行限位固定，避免传感器主体沿螺栓方向上发生位移导致产生误报。

所述固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装固定于环形腔室内，其中固定磁铁和电路板分别位于环形腔室内的两侧，固定磁铁与螺母之间磁吸固定从而使传感器主体与螺母保持固定；霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装于电路板上的同一侧，电路板的另一侧安装有电池固定座并通过电池固定座将电池固定，电池通过电路板给霍尔芯片、单片机和无线发射器供电；所述感应磁铁安装于设备端面上靠近霍尔芯片的位置，且感应磁铁与外壳之间存在有间隙；霍尔芯片用于感应因螺栓松动而导致的感应磁铁的磁场变化信号，并将信号传输至单片机，单片机将信号转化后并通过无线发射器进行发射。所述电路板中设置有用于屏蔽外界干扰的防电磁干扰电路，可屏蔽外界的干扰，杜绝误报以及漏报。

本申请中螺栓松动及断裂的监测装置的工作流程如图3所示，采用电磁感应原理和分体式设计，传感器主体套接在螺母上，感应磁铁固定于设备端面上，当螺栓发生松动或断裂时首当其冲的螺母会发生位移，螺母的位移会导致传感器主体中的霍尔芯片与感应磁铁之间发生相对位移，从而导致霍尔芯片的周围磁场发生变化，霍尔芯片能够灵敏的捕捉到磁场变化信息，并将信号传输至单片机，单片机收到信号后通过无线传输的形式将信号发出。因此本申请中所提供的监测装置基于电磁感应的原理，其监测灵敏度高、数据误差小。同时能够实现对螺栓松动及断裂状况的实时监测和无接触监测，不影响风机本身的正常工作。在实际使用场合中，每一个待监测的螺栓上均安装一个检测装置，当某个螺栓发生松动或断裂时，该螺栓上的监测装置中通过无线发射器发射出的信号能够通过主机进行接收并数据转化，从而使工作人员能够随时、全面的掌握螺栓是否发生松动及断裂情形，并及时安排维修人员进行维护。

Claims (5)

1.一种螺栓松动及断裂的监测装置，所述螺栓安装于设备端面上并通过螺母紧固，其特征在于：所述监测装置为分体式结构，由套接在螺母上的传感器主体和固定于设备端面上的感应磁铁组成，所述传感器主体包括外壳、固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器，所述外壳为中空的环形结构，其中内环部位的外形与螺母的外形相吻合，且外壳能够套接固定于螺母上，外壳的内部为环形腔室；所述固定磁铁、电池、电路板、霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装固定于环形腔室内，其中固定磁铁和电路板分别位于环形腔室内的两侧，固定磁铁与螺母之间磁吸固定从而使传感器主体与螺母保持固定；霍尔芯片、单片机和无线发射器均安装于电路板上的同一侧，电路板的另一侧安装有电池固定座并通过电池固定座将电池固定，电池通过电路板给霍尔芯片、单片机和无线发射器供电；所述感应磁铁安装于设备端面上靠近霍尔芯片的位置，且感应磁铁与外壳之间存在有间隙；霍尔芯片用于感应因螺栓松动而导致的感应磁铁的磁场变化信号，并将信号传输至单片机，单片机将信号转化后并通过无线发射器进行发射。

2.根据权利要求1所述的螺栓松动及断裂的监测装置，其特征在于：所述外壳由内壁、外壁、顶盖和底板组成，其中内壁的外形与螺母的外形相吻合，且内壁能够套接固定于螺母上；所述内壁、外壁和底板为一体式结构，三者共同形成一个顶部开口的环形腔室，顶盖安装固定于顶部开口处并将环形腔室封闭。

3.根据权利要求2所述的螺栓松动及断裂的监测装置，其特征在于：所述外壁呈圆形，外壁上与电路板相靠近的一侧设置为凸起状。

4.根据权利要求2所述的螺栓松动及断裂的监测装置，其特征在于：所述顶盖的结构为环形，顶盖的内边沿朝内延伸至螺栓部位，并且覆盖在螺母的顶面上。

5.根据权利要求1所述的螺栓松动及断裂的监测装置，其特征在于：所述电路板中设置有用于屏蔽外界干扰的防电磁干扰电路。

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