[发明专利]大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台及方法

说明书

一种大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台及方法，通过在支撑座上设置安装机构，顶升装置位于安装机构的固定梁和滑动梁之间的两端，测量标定系统的压力传感器位于顶升装置的伸缩端和滑动梁下侧面之间相互接触，螺栓穿过固定梁和滑动梁的工位孔固定，超声探头连接于螺栓下端端头位于固定梁下部，顶升装置向上顶升轴向拉伸螺栓，螺柱承受的轴向拉伸应力与声时变化一一对应，实现超声应力测量标定。本发明克服了原水轮机大型螺栓现有试验设备无法满足试验的同时标定，无法测得预紧力的问题，具有结构简单，有利于降低大型螺栓试验成本，实时记录螺栓不松动下预紧力数据，试验精确度高，操作简单方便的特点。

技术领域

本发明属于水轮机试验技术领域，涉及一种大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台及方法。

背景技术

螺栓是一种广泛应用的紧固件，大量应用于航空航天、船舶轮机、化工设备、能源等领域关键设备的紧固。这些设备或结构中所使用的螺栓，通过其轴向的伸长变形来获得紧固力。

超声波应力检测是基于超声波波速随应力状态改变而变化的声弹性原理，通过检测材料中超声波波速的变化而获取材料应力的。超声波应力检测具有对人体无害、对被测物无损伤、测量速度快等特点。

对于紧固安装就位的螺栓，如何在不对其进行松动情况下监测其预紧力是本实验台的主要目的。通过提前对某种型号规格的螺栓进行实验台标定，获取其预紧力与超声波波速的对应关系，则对于使用中的同型号的螺栓只需监测其超声波波速即可获得其实际预紧力。

目前，对于一些小直径（M30以下）的风电等领域螺栓通常在传统的液压数显拉伸试验机上进行拉伸标定实验，且30吨以上的拉伸机价格昂贵，实验费用高昂。上述手段对于小直径螺栓（M30以下）尚能应付，但是对于大型螺栓（M36以上），尤其是水轮机等设备上直径在M80以上，轴向拉力高达数百吨的螺栓拉伸却无能为力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台及方法，结构简单，采用在支撑座上设置安装机构，顶升装置位于安装机构的固定梁和滑动梁之间的两端，测量标定系统的压力传感器位于顶升装置的伸缩端和滑动梁下侧面之间相互接触，螺栓穿过固定梁和滑动梁的工位孔固定，超声探头连接于螺栓下端端头位于固定梁下部，顶升装置向上顶升轴向拉伸螺栓，螺柱承受的轴向拉伸应力与声时变化一一对应，实现超声应力测量标定，有利于降低大型螺栓试验成本，实时记录螺栓不松动下预紧力数据，试验精确度高，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台，它包括支撑座、安装机构、顶升装置和测量标定系统；所述安装机构的固定梁两端与支撑座上侧面连接，顶升装置位于固定梁上侧面两端与其连接，测量标定系统的压力传感器位于滑动梁下侧面与顶升装置接触，超声探头位于固定梁下部。

所述支撑座为两个间隔布设的块状体，固定梁两端与块状体连接，超声探头位于两个块状体之间。

所述安装机构包括与固定梁两侧连接的侧板，以及位于两侧板之间竖直滑动的滑动梁。

所述固定梁和滑动梁的中心设置竖直贯穿的工位孔。

所述固定梁和滑动梁之间设置加长杆，加长杆与工位孔位于同一轴线。

所述顶升装置为液压千斤顶，其伸缩端竖直朝向滑动梁，压力传感器位于伸缩端端面和滑动梁下侧面之间。

所述液压千斤顶的油管接口位于侧板外侧。

所述测量标定系统包括与PLC控制系统电性连接的压力传感器和超声探头。

所述PLC控制系统控制顶升装置施加的压力，并记录压力传感器和超声探头感应及探测的数据。

如上所述的大型螺栓轴向拉伸应力超声测量标定实验台的试验标定方法，它包括如下步骤：