[发明专利]一种螺栓预紧力监测设备、方法及装置

说明书

本发明公开了一种螺栓预紧力监测设备、方法及装置，包括处理器、设置于被连接件上靠近螺栓头部位置的超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器发射端和超声波接收器的接收端均指向螺栓轴线、且超声波发射器和超声波接收器的连线经过轴线；超声波发射器，用于发射超声波检测信号；超声波接收器，用于接收超声波检测信号通过螺栓后的超声波接收信号；处理器，用于依据与超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到螺栓当前的预紧力；本发明在使用过程中不需要破坏螺栓结构，能够保证螺栓结构强度，并且简单易行，有利于节约人力和成本。

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种螺栓预紧力监测设备、方法及装置。

背景技术

轨道车辆走行部受到来自轮轨的较强振动作用，螺纹连接受到较大的工作载荷，可能导致预紧力丧失或螺栓松动，而预紧力丧失或螺栓松动都会给行车安全带来较大的隐患，因此通过对螺栓进行预紧力监测来确定螺栓状态，以便及时采取维护措施，来确保行车安全。目前，通常是采用计划维护的方式对螺栓松动进行检测，也即，通过测力螺栓进行螺栓松动检测，测力螺栓是在螺栓中部打孔，在孔中增设应变片，通过检测应变片的应变情况来检测螺栓松动情况，虽然能够保证列车结构的服役安全，但是这种方式需要破坏螺栓结构，影响螺栓结构强度，另外测力螺栓需对螺栓进行定制设计，耗费较大的人力、物力和财力。

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的螺栓预紧力监测设备、方法及装置成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种螺栓预紧力监测设备、方法及装置，在使用过程中不需要破坏螺栓结构，能够保证螺栓结构强度，并且简单易行，有利于节约人力和成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种螺栓预紧力监测设备，包括处理器、设置于被连接件上靠近螺栓头部位置的超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器发射端和所述超声波接收器的接收端均指向所述螺栓轴线、且所述超声波发射器和所述超声波接收器的连线经过所述轴线；

所述超声波发射器，用于发射超声波检测信号；

所述超声波接收器，用于接收所述超声波检测信号通过所述螺栓后的超声波接收信号；

所述处理器，用于依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预设计算方法得到所述螺栓当前的预紧力。

可选的，所述处理器，具体用于依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及预先建立的第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力；其中：

所述第一计算关系式的建立过程为：

预先确定出螺栓的基准预紧力，及在所述基准预紧力下的螺栓对应的电压检测基准信号；

通过改变所述螺栓的预紧力，得到不同预紧力下的电压检测信号；

依据所述电压检测基准信号及各个所述电压检测信号，得到不同预紧力下的特征参数；

根据各组预紧力与特征参数进行二次曲线拟合，得到预紧力与特征参数相关的第一计算关系式。

可选的，所述依据所述特征参数为log(I)，所述其中，sbi为电压检测基准信号的第i个采样点，sci为电压检测信号的第i个采样点，为电压检测基准信号的平均值，为电压检测信号的平均值，N为信号采样点总数量。

可选的，所述处理器，具体用于根据所述螺栓类型确定出预先建立的、与所述螺栓类型对应的第一计算关系式，并依据与所述超声波接收信号对应的电压检测信号及所述第一计算关系式计算出所述螺栓当前的预紧力。

可选的，所述超声波发射器为第一压电陶瓷片，所述超声波接收器为第二压电陶瓷片。

本发明实施例还提供了一种螺栓预紧力监测方法，应用于如上述所述的螺栓预紧力监测设备，所述方法包括：