緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及預(yù)緊力檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)械行業(yè)，緊固件(例如螺紋螺栓、預(yù)壓彈簧等工件)得到了大量應(yīng)用。然而由于 緊固件在機(jī)械運(yùn)行過程中將經(jīng)受復(fù)雜的交變載荷沖擊作用，極易誘發(fā)緊固件斷裂失效或因 變形而導(dǎo)致額定預(yù)緊力發(fā)生變化等后果，這都將嚴(yán)重影響整體系統(tǒng)工作的安全與穩(wěn)定。
[0003] 經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)的緊固件預(yù)緊力檢測(cè)方案進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)緊固工進(jìn)行預(yù)緊檢測(cè) 的主要方法有經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法、扭矩扳手法、傳感器檢測(cè)法等。經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法由于是人為主觀判 斷，結(jié)果具有相當(dāng)大的隨意性，較小誤差難以識(shí)別。扭矩扳手法雖然簡(jiǎn)單易用，但受制于扭 矩扳手自身的精度，而且難以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的功能。傳感器檢測(cè)法精度較高，但某些型式的 傳感需要對(duì)緊固件預(yù)先嵌入傳感線圈或墊片，這樣損壞了工件的整體性與完整性，造成工 件強(qiáng)度與剛度上的破壞，從而無法達(dá)到穩(wěn)定工作與同步實(shí)時(shí)檢測(cè)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中緊固件預(yù)緊力檢測(cè)方案存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一 種緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0006] 激振步驟:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行激振，其中，所述被檢測(cè)工件系統(tǒng)主要由緊固件 以及該緊固件所緊固的機(jī)構(gòu)組成；
[0007] 拾振步驟:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)對(duì)激振的實(shí)時(shí)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行拾振；
[0008] 頻響提取步驟:根據(jù)所述實(shí)時(shí)響應(yīng)信號(hào)得到被檢測(cè)工件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信 息；
[0009] 預(yù)緊力識(shí)別步驟:根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息識(shí)別緊固件的軸向預(yù)緊力。
[0010] 優(yōu)選地，在所述激振步驟中，對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行寬頻激振，其中，所述寬頻是 指從準(zhǔn)靜態(tài)到超聲全頻段。
[0011] 優(yōu)選地，還包括如下步驟：
[0012] 預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫建立步驟:記錄給定預(yù)緊力工況與被檢測(cè)工件系統(tǒng)在給定 預(yù)緊力工況下的固有頻譜響應(yīng)信息之間的關(guān)系，將該關(guān)系存儲(chǔ)形成預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù) 庫;所述預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫包括數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫，還包括數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn) 兩種方式獲取的參數(shù)補(bǔ)充和修正數(shù)據(jù)庫；
[0013] 所述預(yù)緊力識(shí)別步驟，包括如下任一個(gè)步驟：
[0014] -模型構(gòu)建步驟:根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息，通過數(shù)學(xué)方法在線辨識(shí)和構(gòu)建緊固 件的所需要方向的預(yù)緊力或?qū)崟r(shí)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，通過該實(shí)時(shí)在線構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到 實(shí)時(shí)預(yù)緊力或應(yīng)力量值結(jié)果；
[0015] -數(shù)據(jù)修正步驟:將在線建立的數(shù)學(xué)模型與包含有緊固力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)的離線模型進(jìn)行對(duì)比修正;離線緊固力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果參數(shù)輔助構(gòu)建在線辨識(shí)的 數(shù)學(xué)模型；或在線預(yù)緊力或?qū)崟r(shí)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果補(bǔ)充修正具體工況時(shí)的離線模 型，完善離線模型數(shù)據(jù)庫；
[0016] -匹配對(duì)比步驟:在預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫中，查找與所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息匹配 的固有頻譜響應(yīng)信息對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力工況，將該預(yù)緊力工況作為緊固件的軸向預(yù)緊力的識(shí)別 結(jié)果。
[0017] 優(yōu)選地，所述激振步驟，包括如下步驟：
[0018] 應(yīng)力調(diào)整步驟:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率的激振，使被檢測(cè)工件系統(tǒng)的初 始預(yù)應(yīng)力得到調(diào)整，從而緩解被檢測(cè)工件系統(tǒng)局部的應(yīng)力集中狀況，并且對(duì)被檢測(cè)工件系 統(tǒng)的初始緊固安裝可靠性實(shí)現(xiàn)外部振動(dòng)激勵(lì)檢驗(yàn)。
[0019] 優(yōu)選地，在所述激振步驟中，對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)的一個(gè)以上位置進(jìn)行激振;在拾振 步驟中，對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)的一個(gè)位置或多個(gè)位置進(jìn)行拾振；
[0020] 激振位置、拾振位置均位于被檢測(cè)工件系統(tǒng)軸向的同側(cè)或者分別位于被檢測(cè)工件 系統(tǒng)軸向的兩側(cè)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括如下裝置：
[0022] 激振裝置:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行激振，其中，所述被檢測(cè)工件系統(tǒng)主要由緊固件 以及該緊固件所緊固的機(jī)構(gòu)組成；
[0023]拾振裝置:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)對(duì)激振的實(shí)時(shí)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行拾振；
[0024]頻響提取裝置:根據(jù)所述實(shí)時(shí)響應(yīng)信號(hào)得到被檢測(cè)工件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信 息；
[0025]預(yù)緊力識(shí)別裝置:根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息識(shí)別緊固件的軸向預(yù)緊力。
[0026]優(yōu)選地，所述激振裝置對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行寬頻激振，其中，所述寬頻是指從準(zhǔn) 靜態(tài)到超聲全頻段。
[0027] 優(yōu)選地，還包括如下裝置：
[0028]預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫建立裝置:記錄給定預(yù)緊力工況與被檢測(cè)工件系統(tǒng)在給定 預(yù)緊力工況下的固有頻譜響應(yīng)信息之間的關(guān)系，將該關(guān)系存儲(chǔ)形成預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù) 庫，所述預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫包括數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫，還包括數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn) 兩種方式獲取的參數(shù)補(bǔ)充和修正數(shù)據(jù)庫；
[0029]所述預(yù)緊力識(shí)別裝置，包括如下任一個(gè)裝置：
[0030] -模型構(gòu)建裝置:根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息，通過數(shù)學(xué)方法在線辨識(shí)和構(gòu)建緊固 件的所需要方向的預(yù)緊力或?qū)崟r(shí)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，通過該實(shí)時(shí)在線構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到 實(shí)時(shí)預(yù)緊力或應(yīng)力量值結(jié)果；
[0031] -數(shù)據(jù)修正裝置:將在線建立的數(shù)學(xué)模型與包含有緊固力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)的離線模型進(jìn)行對(duì)比修正;離線緊固力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果參數(shù)輔助構(gòu)建在線辨識(shí)的 數(shù)學(xué)模型；或在線預(yù)緊力或?qū)崟r(shí)應(yīng)力數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果補(bǔ)充修正具體工況時(shí)的離線模 型，完善離線模型數(shù)據(jù)庫；
[0032] -匹配對(duì)比裝置:在預(yù)緊力模型信息數(shù)據(jù)庫中，查找與所述實(shí)時(shí)頻譜響應(yīng)信息匹配 的固有頻譜響應(yīng)信息對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力工況，將該預(yù)緊力工況作為緊固件的軸向預(yù)緊力的識(shí)別 結(jié)果。
[0033] 優(yōu)選地，所述激振裝置，包括如下裝置：
[0034] 應(yīng)力調(diào)整裝置:對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率的激振，使被檢測(cè)工件系統(tǒng)的初 始預(yù)應(yīng)力得到調(diào)整，從而緩解被檢測(cè)工件系統(tǒng)局部的應(yīng)力集中狀況，并且對(duì)被檢測(cè)工件系 統(tǒng)的初始緊固安裝可靠性實(shí)現(xiàn)外部振動(dòng)激勵(lì)檢驗(yàn)。
[0035]優(yōu)選地，在所述激振裝置中，對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)的一個(gè)以上位置進(jìn)行激振;在拾振 裝置中，對(duì)被檢測(cè)工件系統(tǒng)的一個(gè)位置或多個(gè)位置進(jìn)行拾振；
[0036]激振位置、拾振位置均位于被檢測(cè)工件系統(tǒng)軸向的一側(cè)或者分別位于被檢測(cè)工件 系統(tǒng)軸向的兩側(cè)。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0038] 1、本發(fā)明通過寬頻激勵(lì)輸入，受軸向預(yù)緊載荷下的系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出響應(yīng)，根 據(jù)識(shí)別的多階模態(tài)響應(yīng)的變化來實(shí)時(shí)判別預(yù)緊狀況。
[0039] 2、本發(fā)明通過系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，自帶激振、傳感、信號(hào)處理功能，無須在工件系統(tǒng)內(nèi) 設(shè)置傳感環(huán)節(jié)，對(duì)工件的完整性及強(qiáng)度不產(chǎn)生破壞。
[0040] 3、本發(fā)明通過設(shè)計(jì)的多用途接口設(shè)備，便于與不同緊固件的連接。
[0041] 4、本發(fā)明分析顯示評(píng)判系統(tǒng)可以自動(dòng)分析實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)模 型對(duì)比顯示當(dāng)前工件的預(yù)緊狀態(tài)。
[0042] 5、本發(fā)明集成了多個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)輕巧，便于操作使用，能有效提高檢測(cè)效率。
【附圖說明】
[0043]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0044] 圖1為本發(fā)明提供的緊固件預(yù)緊力在線檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖2-圖5為本發(fā)明中激振環(huán)節(jié)與拾振環(huán)節(jié)的多種可選布置方案。
[0046] 圖6為本發(fā)明中的多工件同時(shí)測(cè)試方案。
[0047] 圖中：1為被檢測(cè)工件系統(tǒng)，2為信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，3為安裝接口系統(tǒng)，4為信號(hào)輸入系 統(tǒng)，5為信號(hào)發(fā)生采集系統(tǒng)，6為分析顯示評(píng)判系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0049] 本發(fā)明的原理是:將緊固件及其所緊固的機(jī)構(gòu)作為整體進(jìn)行一體化考量，基于受 軸向力下的梁的歐拉-伯努利理論，對(duì)于包含緊固件及其所緊固的機(jī)構(gòu)的被檢測(cè)工件系統(tǒng) 而言，在緊固件預(yù)緊前后，被檢測(cè)工件系統(tǒng)的剛度會(huì)發(fā)生變化，而剛度的變化使得被檢測(cè)工 件系統(tǒng)在寬頻激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生頻譜響應(yīng)也會(huì)發(fā)生變化，因此，可以通過分析頻譜響應(yīng)來識(shí)別 軸向預(yù)緊力。也就是說，對(duì)于不同的軸向預(yù)緊力，被檢測(cè)工件系統(tǒng)將表現(xiàn)出