[发明专利]一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置及标定方法

说明书

本发明提出了一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置及标定方法，属于大型高速回转装备螺栓应力检测领域，特别是涉及一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置及标定方法。解决了现有螺栓应力的检测难度大，对零件或检测人员造成伤害的问题。标定装置包括钢管套筒、压力传感器、超声波探头、工控机和螺母，待标定螺栓穿过钢管套筒，所述待标定螺栓的头部与钢管套筒接触，所述压力传感器穿过标定螺栓的螺杆部并与钢管套筒一端接触，所述螺母与待标定螺栓的螺杆部螺纹连接，所述螺母与压力传感器接触相连，所述超声波探头与待标定螺栓末端相连，所述超声波探头通过传输线与工控机相连。它主要用于大型高速回转装备螺栓应力检测中参数的标定。

技术领域

本发明属于大型高速回转装备螺栓应力检测领域，特别是涉及一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置及标定方法。

背景技术

大型高速回转装备通常高度大于3m，直径大于1.5m，转速大于1.5万转每分钟，以航空发动机为例。由于航空发动机所使用的螺栓需要承受较高的温度或压强，因此，对螺栓的应力具有很高的要求，同时对应力的检测尤为重要，目前对螺栓应力检测主要有无损、微损伤和有损等三类检测方法。其中，有损和微损伤方法又称机械检测法，但是该方法属于接触式测量，在测量过程中容易对螺栓造成一定的损伤，会对后续装配使用造成一定的影响，因此，该方法基本不再使用。无损检测法又称物理检测方法，其方法主要包括中子衍射法、X射线衍射法、磁性法和超声法。现在使用较广的是X射线衍射法，该方法通过X射线所测出的晶格应变来计算，但是该方法对材料表面要求较高，同时对检测人员人身健康造成一定的威胁。

超声法应力检测基于声速传播理论和超声理论，利用应力与声速的关系来检测应力大小，具有快速、成本低、可量化、较佳的分辨率和渗透力和对人体无危害等优势，能对不同材料一定深度范围内应力大小的分布状态作准确评估，可适用于现场检测。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置及标定方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大型高速回转装备螺栓应力的标定装置，它包括钢管套筒、压力传感器、超声波探头、工控机和螺母，待标定螺栓穿过钢管套筒，所述待标定螺栓的头部与钢管套筒接触，所述压力传感器穿过标定螺栓的螺杆部并与钢管套筒一端接触，所述螺母与待标定螺栓的螺杆部螺纹连接，所述螺母与压力传感器接触相连，所述超声波探头与待标定螺栓末端相连，所述超声波探头通过传输线与工控机相连。

更进一步的，所述超声波探头与待标定螺栓末端连接处涂有耦合剂。

本发明还提供了一种大型高速回转装备螺栓应力的标定方法，它包括以下步骤：

步骤一：对压力传感器和工控机的参数进行初始化；

步骤二：通过扳手对螺母进行转动，使螺母对压力传感器施加压力，记录下此时压力传感器的压力大小和此压力下超声波传播的时差；

步骤三：重复步骤二，获取多组数据；

步骤四：将多组数据进行曲线拟合，通过拟合后的曲线完成参数K的求解。

更进一步的，所述参数K的求解公式为：

式中：F为压力传感器测得的压力，S为待标定螺栓的横截面积，Δt₁为超声波传播的时差。

更进一步的，所述多组数据的曲线拟合通过MATLAB软件实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有螺栓应力的检测，检测难度大，对零件或检测人员造成伤害的问题。本发明通过对参数K的测量标定，为后续的应力检测奠定了良好的基础，较好的解决了接触式测量带来的影响，操作方式简单，且成本较低，易于控制同时对于其他相关测量基础起到了一定的指导作用。

附图说明