LT5493B - Method and device for threaded joint tightening degree defining - Google Patents
Method and device for threaded joint tightening degree defining Download PDFInfo
- Publication number
- LT5493B LT5493B LT2006032A LT2006032A LT5493B LT 5493 B LT5493 B LT 5493B LT 2006032 A LT2006032 A LT 2006032A LT 2006032 A LT2006032 A LT 2006032A LT 5493 B LT5493 B LT 5493B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- bolt
- vibration
- stud
- determining
- sensor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
1. Technikos sritis, kuriai skiriamas išradimas1. Technical field to which the invention relates
Išradimas skirtas mašinoms, statiniams, įvairiems techniniams įrenginiams ir pan., kuriuose naudojami įvairūs srieginiai sujungimai. Šis išradimas konkrečiai skiriamas atsakingų įveržtųjų srieginių sujungimų įveržimui matuoti jų surinkimo ir eksploatacijos metu. Tokie sujungimai naudojami, pavyzdžiui, mašinose, transporto įrengimuose, jų konstrukcijose ir varikliuose, katiluose, turbinose, atsakinguose statiniuose ir panašiai.The invention relates to machines, structures, various technical devices, etc., in which various threaded joints are used. The present invention relates specifically to the measurement of the tightening of the responsible tightening threads during assembly and operation. Such connections are used, for example, in machinery, transport equipment, their construction and motors, boilers, turbines, responsible structures and the like.
Išradimo tikslas - sukurti naują neardomosios kontrolės metodą, skirtą srieginių sujungimų įveržimui kontroliuoti minėtų įrenginių gamybos ir eksploatacijos metu.The object of the invention is to provide a new non-destructive control method for controlling the tightening of threaded joints during the manufacture and operation of said devices.
Įveržtaisiais srieginiais sujungimais čia laikomi dviejų ir daugiau tarpusavyje suspaudžiamų tam skirtais paviršiais įvairių detalių, mazgų ir techninių įrenginių sujungimai (toliau tekste - detalių sujungimai), kai šias suspaudžiamąsias detales jungiančios grandys yra tvirtinimo varžtai su galvute (toliau tekste - varžtai) arba smeigės, o šiam suspaudimui yra naudojami:For the purposes of this Article, "bolted joints" means joints of two or more parts, assemblies and technical units which are pressed together by means of dedicated surfaces (hereinafter referred to as "joints"), where the links joining these joints are head bolts (studs) or studs; the following are used for this compression:
• varžtai su galvute, užveržiami veržlėmis ir prakišami pro sujungiamųjų detalių skyles be sriegio ir užveržiami veržlėmis;• head bolts, nuts, and threaded through holes in threaded fittings and tightened with nuts;
• varžtai su galvute, užveržiami juos įsukant į vieną iš kraštinių sujungiamųjų detalių ir prakišant juos pro padarytas tam skirtas skyles be sriegio kitose detalėse arba detalėje;• screws with head, screwed into one of the outermost fittings and slotted through the holes provided for this purpose in the other fittings or piece;
• įsukamos į vieną iš kraštinių detalių smeigės, prakišamos pro joms prakišti padarytas skyles kitose detalėse arba detalėje ir užveržiamos veržlėmis iš neįsuktų į detalę smeigių galų;• Screw in the studs into one of the outermost parts, pierce through the holes made in them in the other parts or in the part and tighten with nuts from the ends of the studs that are not screwed into the part;
• smeigių, prakišamų pro skyles be sriegio visose jomis suspaudžiamose detalėse, iš abiejų galų suveržiamos veržlėmis.• Threads through the threaded holes in all parts to be clamped together are tightened with nuts at both ends.
Po varžtų galvutėmis arba po veržlėmis gali būti dedamos poveržlės. Varžtų galvučių arba veržlių forma (konstrukcija) turi atitikti veržimo įrankį, pavyzdžiui, veržliaraktį, kai naudojama iš išorės (šešiakampė galvutė), ar kitą įrankį, naudojamą iš galvutės vidinio arba galimo paviršiaus.Washers may be placed under the bolt heads or under the nuts. The shape (design) of the bolt heads or nuts shall correspond to that of a clamping tool, such as a wrench, when used externally (hexagonal head) or another tool used from the inside or a possible surface of the head.
Artimiausias šiame išradime pateikiamam srieginio sujungimo įveržimo dydžio nustatymo būdas ir jam realizuoti sukurtas įrenginys yra srieginio sujungimo įveržimo varžtais arba smeigėmis būdas ir jam realizuoti skirtas įrenginys yra varžto (smeigės) įveržimo metu atsirandančio varžto arba smeigės pailgėjimo matavimas ultragarsinių bangų būdu (http//: www.surebolt.com).The closest method for determining the size of a threaded joint and the device designed for this purpose is a method of screwing or bolting a threaded joint and measuring it by measuring the elongation of the bolt or stud by ultrasonic wave (http //: www .surebolt.com).
2. Technikos lygis2. State of the art
Yra žinomi tokie srieginių sujungimų kontrolės ir matavimo būdai (PemeTOB /Į.H., ΡΙββηοβ A. C., OaaeeB B.3. HanejKHOCTb Maumu.- MocKBa: Buicuiaa inKOJia, 1988; Roloff/Matek. Machinenelemente. 16 Auflage. 2003 ir kt.):The following techniques for controlling and measuring threaded joints are known (PemeTOB / H., ΡΙββηοβ AC, OaaeeB B.3. HanejKHOCTb Maumu.- MocKBa: Buicuiaa inKOJia, 1988; Roloff / Matek. Machinenelemente. 16 Auflage. 2003 et al.). :
1) varžto arba veržlės užveržimo momento matavimas dinamometriniu raktu;1) torque measurement of bolt or nut using a torque wrench;
2) varžto arba veržlės pasukimo kampo matavimas;2) measuring the angle of rotation of the bolt or nut;
3) suspaudžiamų detalių kontakto vietoje atsirandančio tarpo dydžio įvertinimas;3) estimating the size of the gap at the point of contact of the compressible parts;
4) varžtą ar smeigę veikiančios įveržiančios ašinės jėgos matavimas;(4) Measurement of the clamping axial force acting on the bolt or stud;
5) varžto arba smeigės pailgėjimo įveržimo metu matavimas.5) measurement of the elongation of the bolt or stud during tightening.
1, 2 pozicijose nurodyti būdai yra nėra tikslūs ir patikimi, nes matavimo rezultatus lemia srieginiame sujungime atsirandančios trinties jėgos. Minėtų matavimo būdų tikslumas yra 15^-30%, todėl daugeliui atsakingų įrengimų tokio tikslumo nepakanka.Methods 1, 2 are not accurate and reliable because the measurement results are determined by frictional forces occurring in the threaded joint. The accuracy of the aforementioned measuring methods is 15 ^ -30%, which is why for many responsible devices such accuracy is insufficient.
pozicijoje nurodytas būdas, kai tarpelis tarp sujungiamųjų detalių paviršių yra matuojamas ultragarsu, o tokio įveržimo jėga nustatoma tada, kai tarp sujungiamųjų detalių nebelieka tarpelio (pavyzdžiui SU 1737173 Al). Norint taip matuoti srieginio sujungimo įveržimo dydį, reikia prieiti prie suveržiamųjų detalių paviršių, kad būtų galima išmatuoti ultragarso praeinamumą; taip pat reikalinga pakankamai sudėtinga speciali aparatūra, o matavimo rezultatai nėra pakankamai stabilūs.The method of headings 4 to 5 where the distance between the surfaces of the fittings is ultrasonic, the force of which is obtained when there is no gap between the fittings (for example, SU 1737173 Al). In order to measure the size of the clamping fitting in this way, it is necessary to access the surfaces of the fittings to measure the ultrasonic passage; special sophisticated equipment is also required and the measurement results are not stable enough.
Naudojant 4 pozicijoje nurodytą būdą kai matuojama varžtą arba smeigę veikianti ašinė jėga (SU 1679077 Al), reikalinga specialios konstrukcijos poveržlė arba varžtas. Minėta sąlyga apriboja metodo taikymo sritį.A special design washer or bolt is required when measuring the bolt or stud axial force (SU 1679077 Al) using the method in position 4. The above condition limits the scope of the method.
Tiksliausiai įveržimo dydį galima nustatyti 5 pozicijoje nurodytu būdu - matuojant varžto arba smeigės pailgėjimą atsirandantį veržimo metu. Tai atliekama naudojant specialios konstrukcijos varžtus (SU 1564417 Al), taikomi tenzimetrijos metodai (KyapHBueB B.H. JĮeTajm MainnH.-JIeHHHrpan: MainHHocTpoeHHe, 1980).The exact size of the clamping can be determined in the manner described in position 5, by measuring the elongation of the bolt or stud that occurs during tightening. This is done using special design screws (SU 1564417 Al), and tensimetry methods are used (KyapHBueB B.H. JeeTajm MainnH.-JIeHHHrpan: MainHHocTpoeHHe, 1980).
Naudojant kitą žinomą varžtų arba smeigių pailgėjimo, atsirandančio jų veržimo metu, matavimo būdą kurį galima laikyti artimiausiu mūsų siūlomajam būdui, nereikia naudoti specialios konstrukcijos varžtų arba smeigių. Taikant šį matavimo būdą varžto ar smeigės pailgėjimas yra nustatomas iš praleistų pro varžtą (arba smeigę) ir atsimušusių nuo jo (arba jos) galo ultragarso harmoninių bangų fazių skirtumo. Šio būdo trūkumai yra tokie:Using another known method of measuring the elongation of screws or studs that occur during tightening, which can be considered as closest to ours, does not require the use of special design screws or studs. In this method of measurement, the elongation of a bolt or stud is determined by the difference between the phases of the ultrasonic wave missed through the bolt (or stud) and bounced off its (or its) end. The disadvantages of this method are as follows:
1. Būtina žinoti kiekvieno to paties nominaliojo matmens varžto arba smeigės tikrąjį matmenį jam esant neįveržtajame būvyje, kadangi to paties nominaliojo matmens varžtų arba smeigių tikrasis matmuo gali kisti leidžiamų gamybinių tolerancijų ribose. Toks visų varžtų arba smeigių ilgių nustatymas yra technologiškai neparankus.1. It is necessary to know the true dimension of each bolt or stud of the same nominal dimension in its untightened state, since the actual dimension of the bolts or studs of the same nominal dimension may vary within the permitted manufacturing tolerances. This setting of all bolt or stud lengths is technologically inconvenient.
2. Ultragarso bangas išsklaido varžto medžiaga, todėl yra sunku išmatuoti ilgų varžtų arba smeigių ilgį.2. Ultrasonic waves are scattered by bolt material, making it difficult to measure the length of long bolts or studs.
3. Naudojant šį būdą varžto arba smeigės įveržimo matavimo būdą reikalinga sudėtinga aparatūra.3. This method requires the use of sophisticated hardware to measure bolt or stud tightening.
3. Išradimo esmė3. Gist of the Invention
Šiame išradime pateikiamas srieginio sujungimo įveržimo dydžio nustatymo būdas skiriasi nuo 2 skyriuje pateiktų 1-5 būdų. Čia siūlomas srieginio sujungimo įveržimo dydžio nustatymo būdas leidžia kuo paprasčiau ir tiksliai, nenaudojant specialios konstrukcijos varžtą smeigią poveržlią ir, taikant šiuolaikinę skaitmeninę techniką nustatyti ir kontroliuoti srieginio sujungimo įveržimo dydį surinkimo ir jo eksploatacijos metu. Šis būdas pagrįstas tuo, kad varžtais ar smeigėmis suveržtą srieginį sujungimą galima laikyti mechanine virpančiąja sistemą kurioje sužadinus virpesius kiekvienas varžtas ar smeigė virpa suveržtųjų detalių atžvilgiu. Tokioje virpančioje sistemoje esančių sujungimų kontaktinis standumas ir trintis, o tuo pačiu ir dinaminės savybės, priklauso nuo šį sujungimą veržiančių varžtų ar smeigių įveržimo dydžio. Smūginė apkrova (trumpalaikis jėgos impulsas į įsukto varžto arba smeigės galą išilgai varžto ar smeigės ašies) sukelia jų gęstančiuosius laisvuosius virpesius (pereinamąjį virpantįjį procesą) tvirtinamųjų detalių atžvilgiu. Šių virpesių charakteristikos (dažniai, slopimo greitis ir kt.) priklauso nuo srieginio sujungimo įveržimo dydžio. Tokie mažo intensyvumo virpesiai gali būti laikomi tiesiniais, nes jie vyksta atitinkama jėga įveržto sujungimo aplinkoje, kuri apytiksliai laikoma tiesine. Pakeitus srieginio sujungimo įveržimo dydį, pasikeičia ir virpančiosios sistemos kontaktinis standumas ir trintis, bet jos virpesiai taip pat gali būti laikomi tiesiniais, bet jie skirsis nuo anksčiau buvusiųją nes vyks kitaip įveržto sujungimo aplinkoje. Tokiu atveju žinoma, kad, turint tiesinio pereinamojo virpančiojo proceso analitines-skaitmenines išraiškas ir žinant trumpalaikės apkrovos pobūdį, gaunamos visos tiriamosios sistemos dinaminės charakteristikos: amplitudinė-dažninė, fazinė-dažninė, amplitudinė-fazinė charakteristikos, rezonansinių virpesių dažnią fazių bei amplitudžių spektrai, perdavimo funkcija tarp žadinančios jėgos ir matuojamųjų virpėsią ir kt. (pavyzdžiui, Λορφ P., Bmnon P. CoepeMeHHbie cHcreMbi ynpaBjieHHH. Περ. c βηγ.ι. MocKBa: JlaoopaTopmt 6a3OBbix 3HaHHH. 2002.; BnSpaųHH b τεχΗηκε: tom 5 non penaKnnenThe method of determining the size of the threaded joint in the present invention differs from the methods 1-5 in Section 2. The method of determining the size of the threaded bolt tightening here allows for the simplest and most accurate determination of the size of the threaded bolt bolt during assembly and operation, without the use of a specially designed bolt stud washer and using modern digital technology. This method is based on the fact that screw or pin tightened threading can be considered as a mechanical oscillating system in which each bolt or pin turns to the tightened parts when excited. The contact stiffness and friction of the joints in such an oscillating system, as well as their dynamic properties, depend on the size of the screws or studs tightening this joint. Impact load (a short-term impulse of force on the end of a screw or stud screw along the bolt or stud axis) causes their quenching free oscillations (transient oscillation) in relation to the fasteners. The characteristics of these oscillations (frequencies, damping velocity, etc.) depend on the size of the clamping screw. Such low-intensity oscillations can be considered linear because they occur in a force-tightening coupling environment that is approximately linear. Changing the size of the threaded joint tightening also changes the contact stiffness and friction of the oscillating system, but its oscillations may also be considered linear, but they will be different from the former because of the otherwise tightening environment. In this case, it is known that having the analytical-numerical expressions of linear transient oscillation process and knowing the nature of transient load, all dynamic characteristics of the system under study are obtained: amplitude-frequency, phase-frequency, amplitude-phase characteristics, frequency and amplitude spectra of resonant vibrations function between excitation force and measured vibrations, etc. (e.g. Λορφ P., Bmnon P. CoepeMeHHbie cHcreMbi ynpaBjieHHH. Περ. c βηγ.ι. MocKBa: JlaoopaTopmt 6a3OBbix 3HaHHH. 2002; BnSpaųHH b τεχΗηκε: tom
M./Į. reHKHHa. - MocKBa: ManiHHOCTpoeHHe. 1981 ir kt.). Kurios iš šių charakteristikų yra naudojamos, priklauso nuo konkrečiai tiriamo sujungimo atvejo ir konstrukcijos. Minėtųjų charakteristikų gavimo procesas supaprastėja, o gaunamų duomenų tikslumas padidėja, jeigu smūginę apkrovą būtų galima laikyti momentine (jėgos impulso pavidalo). Tokia prielaida daugumai čia pateikiamų atvejų yra galima, jeigu varžto (smeigės) virpesių dažnių mažiausias matavimo procesui reikalingo dažnio periodas yra žymiai didesnis už smūginės apkrovos trukmę.YY. reHKHHa. - MocKBa: ManiHHOCTpoeHHe. 1981 et al.). Which of these characteristics is used depends on the particular case and design of the joint being investigated. The process of obtaining these characteristics is simplified and the accuracy of the data obtained is enhanced if the impact load could be considered instantaneous (in the form of a force pulse). Such assumption is possible in most of the cases presented here, if the minimum frequency period required for the measuring process of the screw (stud) oscillation frequencies is significantly longer than the duration of the impact load.
Apdorojus matavimo metu gautus duomenis, nustatomos srieginio sujungimo dinaminės charakteristikos, priklausančios nuo sujungimo įveržimo dydžio. Tokiam srieginio sujungimo įveržimo būdui realizuoti nereikalinga speciali srieginio sujungimo konstrukcija. Šiam metodui realizuoti reikia žadinimo jėgos pobūdį ir virpančiosios sistemos savuosius virpesius (pereinamąjį virpantįjį procesą) matuojančių jutikliu, analoginio signalo pavertimo į skaitmeninį kodą aparatūros ir kompiuterio su atitinkama programine įranga. Dinaminių charakteristikų nustatymas supaprastėją kai žadinančioji jėga gali būti laikomas momentiniu impulsu ir tada jos matuoti nereikia. Išradimo aprašyme pateikiami konkretūs atvejai, kai varžto (smeigės) virpesiams matuoti ir virpesius iššaukiančiai jėgai pridėti naudojama ta pati varžto arba smeigės dalis (varžto galvutė arba galas, smeigės galas), nors ši jėgą jeigu taip yra patogiau, gali būti pridedamas ir kitoje jo (jos) vietoje. Naudojant pastarąjį žadinimo atvejį, įveržimo būdas ir jam realizuoti reikalinga aparatūra nesikeičią tačiau gali sumažėti matuojamųjų virpesių intensyvumo dydis ir jų matavimo tikslumas.By processing the data obtained during the measurement, the dynamic characteristics of the threaded joint are determined, depending on the size of the joint tightening. No special threaded construction is required for this type of screw-in tightening. This method requires hardware and a computer with appropriate software to measure the nature of the excitation force and the vibrations of the oscillating system (transient oscillatory process) by a sensor, to convert the digital signal into a digital code. Determination of dynamic characteristics is simplified when the excitation force can be considered as an instantaneous impulse and then does not need to be measured. The present invention provides specific cases where the same portion of a bolt or stud (bolt head or end, end of a stud) is used to measure the oscillation of the bolt (s) and to apply the force causing the oscillation, although this force may be added elsewhere her) on the spot. With the recent excitation, the method of clamping and the apparatus needed to perform it remain unchanged, but the magnitude of the vibrations to be measured and their accuracy may be reduced.
Norint matuoti srieginio sujungimo įveržimo dydį, reikia žinoti tinkamai įveržto srieginio sujungimo dinamines charakteristikas ir lyginti jas su tiriamojo srieginio sujungimo dinaminėmis charakteristikomis. Tiksliai pagamintų srieginiu sujungimų gamybos paklaidos nelemia šių sujungimų dinaminių charakteristikų pobūdžio, kadangi atsakingi srieginiai sujungimai yra tikslūs.In order to measure the size of the screw connection, it is necessary to know the dynamic characteristics of the properly tightened screw and compare them with the dynamic characteristics of the test thread. The manufacturing errors of precision made threaded joints do not determine the nature of the dynamic characteristics of these joints, since the responsible threaded joints are accurate.
Matuojamą srieginio sujungimo įveržimą kai naudojamos jo dinaminės charakteristikos, nustatyti yra paprasčiau, negu ultragarsiniu įrenginiu matuoti kiekvieno varžto (smeigės) ilgį, (žr. aukščiau nurodytus ultragarsinio metodo trūkumus). Mūsų siūlomam srieginio sujungimo įveržimo būdui nustatyti reikalinga šiuolaikinė paprasta ir kompaktinė įranga, nereikalaujanti kokios nors specialios srieginio sujungimo konstrukcijos.It is easier to determine the measured tightening of a threaded joint using its dynamic characteristics than to measure the length of each bolt (stud) using an ultrasonic device (see the disadvantages of the ultrasonic method above). Our proposed method of tightening the threaded joint requires modern, simple and compact equipment that does not require any special threaded construction.
Pateikto būdo efektyvumą patvirtina atliktas eksperimentinis tyrimas, kurio rezultatai yra aprobuoti tarptautinėje mokslinėje konferencijoje „Mechatronic Systems and materials MSMThe effectiveness of the presented method is confirmed by an experimental study, the results of which are approved at the international scientific conference Mechatronic Systems and materials MSM
2005“ ir 2006 m. bus publikuoti spaudai jau atiduotame straipsnyje „Application of2005 and 2006. will be published in the already published "Application of
Freąuency Method for Defining Threaded Joint Tightening Degree“.Freuuency Method for Defining Threaded Joint Tightening Degree.
3.1 Išradimo esmę atskleidžiantys duomenys3.1. Disclosure of Invention
Srieginio sujungimo įveržimo dydis nustatomas naudojant „varžtas (smeigė) ir suveržiamosios detalės paviršius“ virpančiosios sistemos virpesių dinamines charakteristikas, kurios nustatomos kiekvienam varžtui (smeigei) atskirai. Reikiamas įveržimo dydis nustatomas lyginant gautas varžto (smeigės) dinamines charakteristikas arba tik dalį iš jų su tinkamai įveržto varžto (smeigės) charakteristikomis.The size of the clamping screw is determined using the "bolt (stud) and the surface of the clamp" dynamic vibration characteristics of the oscillating system, which are determined individually for each screw (stud). The required amount of tightening shall be determined by comparing the obtained dynamic characteristics of the screw (stud) or only a part thereof with the characteristics of the properly tightened screw (stud).
Minėtosios dinaminės charakteristikos gaunamos virpesių jutikliu išmatavus plaktuko arba panašaus įjį įtaiso smūgiu į įveržto varžto (smeigės) galą sukeltą pereinamąjį virpantįjį procesą tarp varžto (smeigės) ir vienos iš įveržiamųjų detalių paviršiaus bei plaktuke sumontuotu jutikliu užregistravus žadinančios jėgos impulso (smūgio) pobūdį (tuo atveju, kai smūgis nelaikomas jėgos impulsu). Gautieji varžto (smeigės) virpesiai ir žadinančios jėgos signalai per keitiklį analogas - kodas perduodami į kompiuterį, kuriame nustatomos reikalingos dinaminės charakteristikos.The aforementioned dynamic characteristics are obtained by measuring with a vibration sensor the transient oscillation of the bolt (stud) and the surface of one of the clamping elements caused by the impact of a hammer or similar inert, and of the impulse of the excitation force ( when the impact is not considered a force pulse). The resulting bolt (pin) oscillations and excitation force signals through the converter are analog - the code is transmitted to a computer, which determines the required dynamic characteristics.
4. Brėžinių aprašymas4. Description of the drawings
Srieginio sujungimo įveržimo dydžio nustatymo būdas ir jam realizuoti skirtas įrenginys parodytas fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6. Visais atvejais parodytas tik vienas detales įveržiantis varžtas arba viena smeigė.A method for determining the size of a threaded screw and a device for realizing it is shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6. In each case, only one bolt or one pin is shown.
Fig. 1 parodyta įveržto srieginio sujungimo virpesių matavimo schema ir jiems matuoti reikalinga įranga, kai sujungimas suveržiamas galvutę turinčiu varžtu, kuris įsukamas į vieną iš kraštinių suspaudžiamųjų detalių, o apie varžto virpesius sprendžiamai iš jo galvutės virpesių.FIG. 1 shows a diagram of the measurement of the vibration of a screwed coupling and the equipment needed to measure them when the coupling is tightened by a head screw which is screwed into one of the peripheral clamping parts and the vibrations of the screw are decided by its head vibrations.
Fig 2 parodytas mazgas, kuris skiriasi nuo fig. 1 pateikto mazgo tuo, kad jame naudojamas varžtas su galvute ir veržle, ir kai apie varžto virpesius sprendžiama iš jo galvutės virpesių.Fig. 2 shows a node different from that of fig. 1 in that it uses a screw with a head and a nut, and when the vibrations of the bolt are judged by the vibrations of its head.
Fig. 3 parodytas atvejis skiriasi tuo, kad apie fig. 2 pavaizduotame varžto su galvute virpesius sprendžiama iš priešingo galvutei varžto galo su užsukta veržle virpesių.FIG. The case illustrated in Fig. 3 differs in that about fig. In Fig. 2, the vibrations of the head bolt are solved by the vibrations of the screw end of the bolt opposite to the head.
Fig. 4 parodytas atvejis nuo fig. 1 pateikto mazgo skiriasi tuo, kad čia parodytas sujungimas, kuomet jis suveržiamas smeigėmis, įsukamomis į vieną iš suspaudžiamųjų detalių, o apie smeigės virpesius sprendžiama išjos galo virpesių.FIG. 4 shows the case from FIG. The assembly of Fig. 1 differs in that it shows a joint where it is tightened by studs screwed into one of the clamping members and the oscillations of the stud are judged by the oscillations at the end.
Fig. 5 parodytas atvejis, kuris nuo fig. 4 paveikslo skiriasi tuo, kad čia parodytas sujungimas yra įveržiamas smeige su ant abiejų galų užsukamomis veržlėmis.FIG. 5 shows a case which, from FIG. The difference in Figure 4 is that the joint shown here is screwed into a stud with nuts on both ends.
Fig. 6 parodytas atvejis, kai fig. 1, 2, 3, 4, 5 pateiktuose mazguose varžto arba smeigės virpesiams matuoti naudojamas lazeris.FIG. 6 shows a case where FIG. The units 1, 2, 3, 4, 5 use a laser to measure the oscillation of the bolt or stud.
Fig. 1 parodytos dalys: 1 - varžtas; 2 - varžto galvutės matuojamasis paviršius; 3 poveržlė; 4, 5 - varžtu 1 suveržiamos detalės; 6 - virpesius tarp varžto galvutės paviršiaus 2 ir detalės 4 matuojantysis jutiklis; 7 - jutiklio 6 matuojantysis antgalis; 8 - jutiklio 6 atrama; 9 atramos 8 tvirtinimo mazgas (magnetinis, varžtinis ar kitoks kietai atramą 8 su jungiamąją detale 4 jungiantis įtaisas); 10 - plaktukas arba panašus įtaisas, skirtas virpesius sukeliančiai jėgai sukelti; 11 - jėgos impulsą registruojantysis jutiklis, įmontuotas įtaise 10; 12 - jutiklių 6 ir 11 pradinių tolydinių signalų stiprintuvas kalibratorius; 13 - analoginių/skaitmeninių signalų keitiklis; 14 - kompiuteris; Δ - atstumas tarp jutiklio antgalio 7 ir matavimo paviršiaus 2.FIG. 1 shown parts: 1 - bolt; 2 - Measuring surface of screw head; 3 washer; 4, 5 - screw 1 screwed parts; 6 - sensor for measuring vibrations between screw head surface 2 and part 4; 7 - measuring nozzle of sensor 6; 8 - sensor 6 support; 9 support bracket assembly 8 (magnetic, screw or other device connecting the support 8 to the fitting 4); 10 - Hammer or similar device for exerting a vibrating force; 11 - force pulse recording sensor incorporated in device 10; 12 - the calibrator of the initial continuous signal amplifiers of sensors 6 and 11; 13 - analog / digital converter; 14 - Computer; Δ is the distance between the sensor tip 7 and the measuring surface 2.
Fig. 2 parodyta dalis, kuri skiriasi nuo fig. 1 parodytų dalių: 15 - veržlė.FIG. 2 shows a part different from FIG. 1 parts shown: 15 - nut.
Fig. 3 parodyta dalis, besiskirianti nuo fig. 1 paveiksluose parodytų dalių: 16 - varžto 1 galinis matuojamasis paviršius, naudojamas jo virpesiams matuoti.FIG. 3 shows a portion different from FIG. The parts shown in Figures 1 are: 16 - Screw surface 1 of the screw used to measure its vibration.
Fig. 4 parodytos dalys, kurios skiriasi nuo fig. 1 ir fig. 3 parodytų dalių: 17 - smeigė; 18 - smeigės 17 galinis paviršius.FIG. 4 shows parts different from FIG. 1 and FIG. 3 parts shown: 17 - pin; 18 - stud 17 end surface.
Fig. 5 parodytosios dalys nesiskiria nuo fig. 1 ir fig. 4 parodytųjų dalių.FIG. 5 is not different from FIG. 1 and FIG. 4 parts shown.
Fig. 6 parodytos dalys, kurios skiriasi nuo fig. 1, 2, 3, 4, 5 parodytų dalių: 19 - lazerinis paviršių 2, 16, 18 virpesių matuoklis; S3 - lazerio spindulys; δ - lazerinio matuoklio 19 atstumas nuo matuojamojo paviršiaus (δ f 0).FIG. 6 shows parts different from FIG. 1, 2, 3, 4, 5 parts: 19 - laser vibration meter for surfaces 2, 16, 18; S3 - laser beam; δ is the distance of the laser meter 19 from the measuring surface (δ f 0).
5. Išradimo realizavimo aprašymas5. Description of the practice of the invention
5.1 Bendroji dalis5.1 General
Siūlomas srieginių sujungimų įveržimo nustatymo būdas realizuojamas nestipriu trumpalaikiu smūgiu (jėgos impulsu) per varžtą arba smeigę, sukeliant juose gęstančius laisvuosius virpesius (pereinamąjį virpantįjį procesą) tarp varžto (smeigės) ir juo (ja) veržiamos detalės. Virpesių ir jėgos jutikliais užregistruoti tolydiniai varžto (smeigės) virpesių ir jėgos impulso signalai, sustiprinti ir kalibruoti, paverčiami skaitmeniniais ir perduodami į kompiuterį tolimesniam jų apdorojimui ir saugojimui. Kompiuteryje iš jutiklių gauti duomenys yra apdorojami ir gaunamos virpančiosios sistemos varžtas (smeigė) - įveržta detalė dažninės charakteristikos, iš kurių pobūdžio sprendžiama apie kiekvieno varžtui (smeigė) įveržimo dydį.The proposed method of determining the tightening of threaded joints is realized by a slight short-term impact (force impulse) through a bolt or pin, inducing free oscillations (transient oscillation) between the bolt (pin) and the part being tightened therewith. Vibration and force sensors record continuous bolt (stud) vibration and force pulse signals, amplified and calibrated, digitized and transmitted to a computer for further processing and storage. In the computer, the data received from the sensors is processed and the oscillating system screw (pin) is a tightened detail frequency characteristic, the nature of which determines the amount of screw tightening for each screw (pin).
5.2 Būdo ir jam realizuoti skirto įrenginio aprašymas5.2. Description of the method and intended installation
Srieginio sujungimo įveržimas nustatomas ir kontroliuojamas atskirai matuojant kiekvieno jį veržiančiojo varžto (smeigės) įveržimą. Naudojant fig. 1 parodyta schemą.The tightening of the threaded joint shall be determined and controlled by measuring separately the tightening of each screw (stud). Using FIG. 1 shows a diagram.
Ί matuojamas varžto 1, jungiančio 4 ir 5 detales, (veržimas turint jo galvutės matuojamojo paviršiaus 2 pereinamuosius virpesius detalės 4 atžvilgiu. Virpesiai sukeliami plaktuku 1 suduodant nedidelio intensyvumo smūgį per varžtą 1 ir matuojami virpesių jutikliu 6, kurio matuojantysis antgalis 7 matuoja paviršiaus 2 virpesius arba per nedidelį oro tarpelį Δ, kai naudojamas talpinis jutiklis (Δ = 0,0l-e-0,1 mm), arba liečia matuojamąjį paviršių, naudojant, pavyzdžiui, indukcinį jutiklį (tada Δ = 0). Smūgis yra suduodamas per varžto matuojamąjį paviršių 2, arba, jeigu tai tikslinga, per kitą varžto 1 dalį. Smūgio sukeltus paviršiaus 2 laisvuosius gęstančiuosius virpesius apibrėžiantis tolydinis signalas Si perduodamas į stiprintuvą 12, į kurį taip pat perduodamas virpesius žadinantis smūgį registruojantis signalas s2, gaunamas iš plaktuke 10 įmontuoto jėgos (tenzometrinio, pjezoelektrinio ir kt.) matavimo jutiklio 11. Stiprintuve 12 sustiprinti ir kalibruoti tolydiniai signalai perduodami į keitiklį „analogas-kodas“ 13. Jame analoginis signalas paverčiamas skaitmeniniu ir perduodamas į kompiuterį 14, kuriame suskaičiuojamos varžto (veržimą charakterizuojančios dinaminės charakteristikos (rezonansinių virpesių amplitudžių ir dažnių spektras, amplitudinė-dažninė, amplitudinė-fazinė, dažninė-fazinė charakteristikos, rezonansinių dažnių, fazių ir amplitudžių spektrai, perdavimo funkcija tarp žadinimo ir matuojamųjų virpesių ir kt.). Kokios iš dinaminių charakteristikų tikslinga naudoti, sprendžiama atskirai tiriant konkrečius matavimo atvejus. Varžto (veržimo dydžiui nustatyti gautosios charakteristikos lyginamos su reikiamai užveržto varžto charakteristikomis, gautomis tokiu pat būdu. Lyginant šias charakteristikas, nustatomas tiriamojo varžto įveržimo atitikimas etaloniniam varžtui. Kai virpesius žadinančios jėgos veikimo trukmė yra apie 10+15 trumpesnė už didžiausio matuojamojo dažnio periodą tada ši jėga laikoma impulsine (jėgos impulsu). Tuo atveju jutiklis 11 ir jo signalas s2 nenaudojami.Ί is measured by screw 1 connecting parts 4 and 5 (tightening having transient vibrations of the measuring surface 2 of its head relative to the part 4. Vibrations are caused by a hammer 1 by striking the bolt 1 with a low intensity and measured by vibration sensor 6 whose measuring nozzle 7 measures either through a small air gap Δ when using a capacitive sensor (Δ = 0.0l-e-0.1 mm) or touching the measuring surface using, for example, an induction sensor (then Δ = 0). surface 2, or, if appropriate, another part of bolt 1. The continuous signal Si defining the free extinguishing oscillations of the surface 2 caused by the impact is transmitted to the amplifier 12, which also transmits an oscillating shock signal s 2 obtained from the force incorporated in the hammer 10. (tensometric, piezoelectric, etc.) measuring sensor 11. In amplifier 12 s amplified and calibrated continuous signals are transmitted to an analog-to-code converter 13. It converts the analog signal into a digital one and transmits it to a computer 14, which calculates the dynamic characteristics of the bolt (tightening) (amplitude-frequency, amplitude-frequency, amplitude-phase, frequency-phase characteristics, spectra of resonant frequencies, phases and amplitudes, transmission function between excitation and measured vibrations, etc.). Which of the dynamic characteristics is appropriate to use is decided separately for specific measurement cases. The values obtained for the bolt (for the determination of the amount of tightening) are compared with those of the properly tightened bolt obtained in the same way. By comparing these characteristics, the tightening of the test bolt is determined by reference to the reference bolt. When the vibration force is about 10 + 15 shorter than the maximum frequency the force is considered as pulse (force pulse) In which case sensor 11 and its signal s 2 are not used.
Smeigėmis įveržtas srieginis sujungimas matuojamas taip pat, kaip ir varžtinis sujungimas, naudojama tą pati aparatūra. Šiuo atveju virpesiai matuojami smeigės 16 galo matuojamame paviršiuje 17 ir žadinami plaktuku 10, suduodant per tą paviršių arba, jei tai tikslinga, per kitą smeigės dalį. Varžto arba smeigės virpesių matavimas lazerio 19 spinduliu S3, atsimušančiu į vieną iš matuojamųjų plokštumą atitinkamai 2, 16 ar 18, parodyta fig. 6. Lazerio 19 atstumas δ nuo matuojamojo paviršiaus gali būti žymiai didesnis už atstumą Δ. Matavimo būdas ir jam naudojami įrenginiai, išskyrus virpesių jutiklio pakeitimą lazeriu, yra vienodi.Screw-in threaded fitting is measured in the same way as screw fitting, using the same hardware. In this case, the vibrations are measured at the surface 17 of the end of the stud 16 and are excited by the hammer 10, striking through that surface or, if appropriate, through another portion of the stud. The measurement of the oscillation of the bolt or stud by the laser 19 beam S3 bounced to one of the measuring planes 2, 16 or 18, respectively, is shown in FIG. 6. The distance δ of the laser 19 from the measuring surface may be significantly greater than the distance Δ. The method of measurement and the equipment used are the same except for laser replacement of the vibration sensor.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2006032A LT5493B (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for threaded joint tightening degree defining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2006032A LT5493B (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for threaded joint tightening degree defining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LT2006032A LT2006032A (en) | 2007-11-26 |
LT5493B true LT5493B (en) | 2008-04-25 |
Family
ID=38663095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LT2006032A LT5493B (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for threaded joint tightening degree defining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LT (1) | LT5493B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2184136A1 (en) | 2008-11-11 | 2010-05-12 | Vilnius Gediminas Technical University | Method and equipment of control of detail connection by threaded joint |
WO2011027013A2 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Methods for measuring the load of fixing elements used to join parts |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1564417A1 (en) | 1987-03-04 | 1990-05-15 | С. П. Шмаков | Device for checking effort of tightening threaded connection |
SU1679077A1 (en) | 1988-10-31 | 1991-09-23 | Криворожский горнорудный институт | Device for measuring axial force in fastening parts |
SU1737173A1 (en) | 1989-06-09 | 1992-05-30 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Method for tightening threaded joint |
-
2006
- 2006-05-02 LT LT2006032A patent/LT5493B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1564417A1 (en) | 1987-03-04 | 1990-05-15 | С. П. Шмаков | Device for checking effort of tightening threaded connection |
SU1679077A1 (en) | 1988-10-31 | 1991-09-23 | Криворожский горнорудный институт | Device for measuring axial force in fastening parts |
SU1737173A1 (en) | 1989-06-09 | 1992-05-30 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Method for tightening threaded joint |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
D.N.REŠETOV: "Nadiožnost mašin", pages: 03 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2184136A1 (en) | 2008-11-11 | 2010-05-12 | Vilnius Gediminas Technical University | Method and equipment of control of detail connection by threaded joint |
LT5674B (en) | 2008-11-11 | 2010-08-25 | Vilniaus Gedimino technikos universitetas | Method and equipment of control of detail connection by threaded joint |
WO2011027013A2 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Methods for measuring the load of fixing elements used to join parts |
WO2011027013A3 (en) * | 2009-09-04 | 2011-07-07 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Methods for measuring the load of fixing elements used to join parts |
ES2377260A1 (en) * | 2009-09-04 | 2012-03-26 | GAMESA INNOVATION & TECHONOLOGY, S.L. | Methods for measuring the load of fixing elements used to join parts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LT2006032A (en) | 2007-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
LT5674B (en) | Method and equipment of control of detail connection by threaded joint | |
US6571632B1 (en) | Method and apparatus to provide dynamic ultrasonic measurement of rolling element bearing parameters | |
JP6437672B2 (en) | Method for determining the axial tensile force acting on a component | |
US20220244156A1 (en) | Method and system for analysing a test piece | |
US20050041898A1 (en) | Device amd method for evaluating rigidity of bearing device, device and method for manufacturing bearing device, and bearing device | |
CN103364129B (en) | A kind of threaded fastener axle force measuring method and measurement mechanism thereof | |
Hosoya et al. | Axial force measurement of the bolt/nut assemblies based on the bending mode shape frequency of the protruding thread part using ultrasonic modal analysis | |
CA2034291A1 (en) | Ultrasonic load indicating member | |
CN111912559B (en) | Device and method for measuring axial force of bolt | |
JPH08193635A (en) | Friction damper device | |
TWI693375B (en) | Fixed structure and its measuring method | |
Brøns et al. | Estimating bolt tension from vibrations: Transient features, nonlinearity, and signal processing | |
US6351997B1 (en) | Method and device for checking screwed connections | |
LT5493B (en) | Method and device for threaded joint tightening degree defining | |
CN207662557U (en) | Pretightning force real-time detection apparatus during a kind of bolts assemblies | |
JP7033957B2 (en) | Tightening torque specification device for tightening bolts and tightening torque specification method | |
JP2000275122A (en) | Method and device for detecting amount of pre-load of rolling bearing | |
JP2010008151A (en) | Inspection device of clamped state and inspection method | |
JP2013160500A (en) | Defect inspection apparatus and inspection method | |
Horváth et al. | Nondestructive Bolt Preload Measurement | |
Zagrai et al. | Embedded nonlinear ultrasonics for structural health monitoring of satellite joints | |
JPS63167233A (en) | Axial force control method | |
JPH02159536A (en) | Measurement of pre-pressure value for bearing | |
Wang et al. | Early bolt looseness monitoring using the leading waves energy in piezoelectric active sensing | |
US20230375508A1 (en) | Ultrasonic inspection apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20120502 |