[发明专利]一种高强度螺栓超声轴力系数现场标定系统

说明书

本发明公开了一种高强度螺栓超声轴力系数现场标定系统，主要包括：加载温控装置、便携液压泵、便携主机，其特征在于：所述加载温控装置包括中空液压缸、加热器、环形应变片、过线垫片、超声换能器，所述便携液压泵与所述中空液压缸连接，所述便携主机与所述环形应变片、加热器、超声换能器连接。本发明采用便携液压泵加载方式和电热膜加热方式，可以实现高强度螺栓超声轴力系数和温度系数的现场标定。

技术领域

本发明涉及螺栓轴力超声测量领域，特别涉及一种高强度螺栓超声轴力系数现场标定系统。

背景技术

螺栓超声轴力测量技术通过测量超声波在螺栓内的飞行时间得到螺栓真实伸长量，进而换算得到螺栓真实轴向力，具有精度高、可靠性好的优点。目前，国内开始逐步在汽车、桥梁、风电等领域推广应用该技术。然而，超声波在螺栓内的飞行时间与真实轴力之间的映射关系受到螺栓自身影响。通常，在进行轴力测量前，需要对同型、同批次的螺栓进行轴力系数、温度系数的标定。高强度螺栓，通常应用于大型结构，需要承受几十吨的应力。对于高强度螺栓的标定，一般在实验室通过拉压力机、高低温试验箱进行，流程复杂，并且设备庞大，不能在施工现场展开标定。

已有的一种便携式的螺栓紧固力超声检测系数标定装置，如中国发明专CN110967143A，提供一种便携式的螺栓紧固力超声检测系数标定装置，它包括螺栓紧固力发生装置和超声信号检测系统。该螺栓紧固力发生装置由螺栓预紧及加载模块和止动模块两部分组成，用于实现待标定螺栓的预紧及加载过程；该超声信号检测系统由工业控制计算机、脉冲收发与数据采集卡、同轴射频开关和分时横纵波一体化探头组成，用于在待标定螺栓内部激发和接收超声脉冲回波，进而实现螺栓紧固力超声检测系数的标定。

该装置的不足之处为：所采用紧固力发生装置为箱式电控螺杆加载结构，难以应对风力发电机组等大型结构的高强度螺栓大吨位加载需要；所标定参数仅为轴力系数，不能对温度系数进行标定。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，设计出一种高强度螺栓超声轴力系数现场标定系统，用来解决风力发电组等大型设备高强度螺栓超声轴力系数现场标定问题。该装置采用便携式液压泵轴力加载方式和电热膜加温方式，结构紧凑、重量轻，可以携带到施工现场对螺栓进行超声轴力系数和温度系数标定。

本发明采用的技术方案是：

该系统主要包含加载温控装置、便携液压泵、便携主机。

所述加载温控装置包括中空液压缸、加热器、环形应变片、过线垫片、超声换能器。进一步地，所述中空液压缸与所述便携液压泵连接，实现对穿过其中的螺栓施加液压拉伸力；所述加热器包含电热膜和热耦电阻，所述电热膜包覆在螺杆上，实现对螺杆加热，所述热耦电阻贴在所述加热膜内侧，实现螺栓温度测量；所述环形应变片，套在螺杆上，安装于螺杆头与所述中空液压缸之间，实现对轴力的高精度测量；所述过线垫片套在螺杆上，端面有过线槽，安装于螺母与所述中空液压缸之间，实现所述加热器供电测量线路通过所述过线槽穿出；所述超声换能器通过耦合剂粘附在螺杆端面，实现超声波发射与接收。

所述便携液压泵与所述中空液压缸连接，实现为所述加载温控装置提供高压液压压力。

所述便携主机包括温度测量控制模块、轴力测量控制模块、超声激发测量模块、计算显示模块。进一步地，所述温度测量控制模块与所述加热器相连，实现对所述加热器的温度测量与温度调节；所述轴力测量控制模块与所述环形应变片连接，实现对轴向应变的高精度测量与轴力的转化计算；所述超声测量模块与超声波换能器连接，实现对超声波飞行时间的计算测量；所述计算显示模块，实现对飞行时间、轴力、温度等参数的显示和拟合计算，及显示存储超声轴力系数与温度系数。

本发明的有益效果是：

(1)系统集成，结构简单，可以便携，适应现场标定。

(2)采用便携液压加载装置，实现高强度螺栓的现场超声轴力系数标定。