[发明专利]一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法

说明书

本发明公开了一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，包括以下步骤：将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并获取实时距离数据L_i、转角数据α_i和扭矩数据T_i；当监测到贴合点时，计算贴合点预紧力，计算公式为：F_b＝K2×(L_b‑L₀)。本发明通过工具螺栓直接与被连接件贴合，更接近工作螺栓加载时的工况，测量结果更为准确。

技术领域

本发明属于螺栓装配技术领域，尤其是涉及一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法。

背景技术

螺栓连接配合是装配技术领域中常用的连接方式；而螺栓预紧力是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺纹副间的摩擦能耗、旋进螺母与被连接件支撑面间的摩擦能耗相关。

螺栓预紧力的控制可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明，较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。但是过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力非常重要。

转角-预紧力曲线作为螺纹紧固件的加载曲线，其在加载环境改变后仍存在极高一致性，利用这一加载特性对螺纹紧固件预紧力的控制与预测具有积极意义。然而，受限于螺母与螺栓相对初始转角位置的不确定，导致这一方法无法直接利用。

而螺栓的加载曲线除了转角-预紧力曲线以外，还存在转角-扭矩曲线，在前期研究中发现，转角-扭矩曲线的贴合点与转角-预紧力曲线的贴合点非常接近，可以认定两条曲线的贴合点处于同一转角位置，因此利用贴合点处这一特性可以建立两条曲线之间的联系实现预紧力的精确加载。所以，如何准确获得贴合点处的预紧力大小是贴合点-转角法实施的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精准的螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法。

一种螺纹连接部位贴合预紧力的测量方法，包括以下步骤：包括以下步骤：

1)将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并通过工具螺栓中的激光位移传感器获取实时距离数据L_i，同时通过加载设备中的传感器获取实时转角数据α_i和扭矩数据T_i；

其中，i为传感器的采样序列，i＝1,2,3…；i的初始数值为1；

2)当监测到贴合点时，计算贴合点预紧力，计算公式为：

F_b＝K2×(L_b-L₀)

其中，b为贴合点对应的采样序列；K2为工具螺栓的刚度；L₀为激光位移传感器的初始距离数据。

进一步，所述工具螺栓上设置有深孔，所述激光位移传感器设置于深孔的开口处。

进一步，所述工具螺栓的制作方法为：在同一批次的螺栓中，随机选取一个螺栓作为工具螺栓，沿工具螺栓的轴向方向打孔，形成深孔，并在深孔的开口处安装激光位移传感器，获得初始距离数据L₀。

作为可选方案，在测量得到螺纹连接部位的贴合预紧力之后，再进行螺栓预紧力的加载时，为保证加载的预紧力更为精准且一致性高，本申请提供了一种螺栓预紧力的加载方法，包括以下步骤：

S1、获取加载转角Δα，计算公式为：

其中，F_t为目标预紧力；K1为实际加载时，实际加载曲线上线性段的斜率；