一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法及裝置，其中方法包括：獲得壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生的一聲波信號，電壓信號是利用聲波發(fā)生/接收器對位于擴口式管接頭的外套螺母一端的壓電陶瓷片施加的電壓信號；獲得根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和在擴口式管接頭裝配之后的第二長度；根據(jù)第二長度與第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。本發(fā)明為擴口式管接頭的裝配、調(diào)試以及工作中預(yù)緊力的監(jiān)控提供了一種技術(shù)手段，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力的問題。
【專利說明】
一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機械工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法及
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]擴口式管接頭具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝拆方便等特點，在航空航天、車輛、船舶等領(lǐng)域的管路系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。在工程應(yīng)用中，裝配階段提供的軸向預(yù)緊力對管接頭密封性能有著至關(guān)重要的影響。如果施加的軸向預(yù)緊力過小，會導(dǎo)致密封區(qū)域的接觸應(yīng)力不足，不能實現(xiàn)有效的密封;而如果施加了過大的軸向預(yù)緊力，接觸應(yīng)力會超過材料的承載極限，進而破壞密封結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致泄漏的發(fā)生。所以，對于任意型號的管接頭，其軸向預(yù)緊力必須控制在某一個合理的范圍內(nèi)，才能保證可靠的密封性能。
[0003]雖然擴口式管接頭的預(yù)緊力很重要，但是在工程應(yīng)用中，由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而緊湊，還無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力。如圖1所示，擴口式管接頭由外套螺母1、管套
2、擴口管3和管接頭4組成，其結(jié)構(gòu)緊湊，無法通過裝夾傳感器來測量預(yù)緊力。同時，由于其外部的外套螺母形狀不規(guī)則，導(dǎo)致其在受力時產(chǎn)生的形變不均勻，難以通過貼應(yīng)變片的方式來精確測量預(yù)緊力，且應(yīng)變片的粘貼不方便，不適用于工程中的實時測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力的問題。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法，包括:
[0006]獲得壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生的一聲波信號，所述電壓信號是利用聲波發(fā)生/接收器對位于所述擴口式管接頭的外套螺母一端的所述壓電陶瓷片施加的電壓信號；
[0007]獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度；
[0008]根據(jù)所述第二長度與所述第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0009]其中，在獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括:
[0010]利用溫度傳感器檢測測量所述第一長度時的第一溫度，和測量所述第二長度時的第二溫度。
[0011]其中，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度，包括:
[0012]在所述擴口式管接頭裝配之前，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻；
[0013]記錄所述聲波信號在所述第一溫度的所述外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第二時刻；
[0014]根據(jù)所述聲波信號在所述第一溫度的所述外套螺母內(nèi)的傳播速度與所述第二時刻與所述第一時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第一長度；
[0015]在所述擴口式管接頭裝配之后，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻；
[0016]記錄所述聲波信號在所述第二溫度的所述外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第四時刻；
[0017]根據(jù)所述聲波信號在所述第二溫度的所述外套螺母內(nèi)的傳播速度與所述第四時刻與所述第三時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第二長度。
[0018]其中，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度，包括:
[0019]在所述擴口式管接頭裝配之前，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻；
[0020]記錄所述聲波信號在所述第一溫度的空氣中傳遞，遇到位于所述外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第五時刻，其中所述壓電陶瓷片和所述聲波反射物外露于所述外套螺母；
[0021]根據(jù)所述聲波信號在所述第一溫度的空氣中的傳播速度與所述第五時刻與所述第一時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第一長度；
[0022]在所述擴口式管接頭裝配之后，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻；
[0023]記錄所述聲波信號在所述第二溫度的空氣中傳遞，遇到位于所述外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第六時刻；
[0024]根據(jù)所述聲波信號在所述第二溫度的空氣中的傳播速度與所述第六時刻與所述第三時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第二長度。
[0025]其中，所述根據(jù)所述第二長度與所述第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力，包括:
[0026]將所述第二長度與所述第一長度的差值加上或者減去由于溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的變化量，所得值與所述彈性系數(shù)進行相乘，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0027]其中，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括:
[0028]將記錄的所述第一時刻、所述第二時刻和檢測得到的所述第一溫度，以及記錄的所述第三時刻、所述第四時刻和檢測得到的所述第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在所述終端設(shè)備上進行顯示。
[0029]其中，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括:
[0030]將記錄的所述第一時刻、所述第五時刻和檢測得到的所述第一溫度，以及記錄的所述第三時刻、所述第六時刻和檢測得到的所述第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在所述終端設(shè)備上進行顯示。
[0031]本發(fā)明實施例還提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，包括:
[0032]位于擴口式管接頭的外套螺母一端的壓電陶瓷片；
[0033]與所述壓電陶瓷片連接的、為所述壓電陶瓷片施加電壓信號的聲波發(fā)生/接收器；以及
[0034]設(shè)置在所述外套螺母上的、檢測溫度的溫度傳感器和與所述溫度傳感器連接的、比較獲得的溫度值的溫度檢測器。
[0035]其中，所述壓電陶瓷片設(shè)置于所述外套螺母一端的底面，與所述外套螺母粘接。
[0036]其中，所述外套螺母的兩端分別設(shè)置有第一夾具和第二夾具，且所述第一夾具和所述第二夾具外露于所述外套螺母，所述壓電陶瓷片裝夾在所述第一夾具上，所述第二夾具上設(shè)置有聲波反射物，所述壓電陶瓷片和所述聲波反射物相對。
[0037]其中，所述測量裝置還包括:與所述聲波發(fā)生/接收器連接的、為所述聲波發(fā)生/接收器提供電壓的電源。
[0038]其中，所述測量裝置還包括:
[0039]與所述聲波發(fā)生/接收器和所述溫度檢測器連接的終端設(shè)備。
[0040]本發(fā)明上述實施例的有益效果至少包括:
[0041]本發(fā)明實施例通過對位于外套螺母一端的壓電陶瓷片施加一電壓信號，使得壓電陶瓷片產(chǎn)生一聲波信號，利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，然后利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度，根據(jù)第二長度、第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及相應(yīng)的彈性系數(shù)，計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。本發(fā)明實施例能夠?qū)崿F(xiàn)實時測量擴口式管接頭的預(yù)緊力，為擴口式管接頭的裝配、調(diào)試以及工作中預(yù)緊力的監(jiān)控提供了一種技術(shù)手段，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力的問題。
【附圖說明】
[0042]圖1為擴口式管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明實施例的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法示意圖一；
[0044]圖3為本發(fā)明實施例的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法示意圖二；
[0045]圖4為本發(fā)明實施例的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法示意圖三；
[0046]圖5為本發(fā)明實施例的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置示意圖一；
[0047]圖6為本發(fā)明實施例的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置示意圖二。
[0048]其中圖中:1、外套螺母;2、管套;3、擴口管;4、管接頭;5、壓電陶瓷片;6、聲波發(fā)生/接收器;7、電源;8、第一夾具;9、第二夾具；10、聲波反射物；11、溫度傳感器；12、溫度檢測器;13、終端設(shè)備。
【具體實施方式】
[0049]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0050]本發(fā)明實施例提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法，如圖2所示，包括:
[0051]S100、獲得壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生的一聲波信號，電壓信號是利用聲波發(fā)生/接收器對位于擴口式管接頭的外套螺母一端的壓電陶瓷片施加的電壓信號；
[0052]S200、獲得根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度；
[0053]S300、根據(jù)第二長度與第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0054]具體的，在擴口式管接頭裝配之前，利用聲波發(fā)生/接收器對位于外套螺母一端的壓電陶瓷片施加一電壓信號，壓電陶瓷片會根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號。利用聲波信號可以測量擴口式管接頭裝配之前的外套螺母的第一長度。然后在擴口式管接頭裝配之后，利用聲波發(fā)生/接收器對位于外套螺母一端的壓電陶瓷片再次施加一電壓信號，壓電陶瓷片會根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號。利用聲波信號可以測量擴口式管接頭裝配之后的外套螺母的第二長度。
[0055]在獲得擴口式管接頭裝配之前的外套螺母的第一長度和擴口式管接頭裝配之后的外套螺母的第二長度之后，計算第二長度與第一長度的差值，根據(jù)第二長度與第一長度的差值，由于溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，可以計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0056]本發(fā)明實施例通過對位于外套螺母一端的壓電陶瓷片施加一電壓信號，使得壓電陶瓷片產(chǎn)生一聲波信號，利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，然后利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度，根據(jù)第二長度與第一長度的差值，由于溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的變化量，以及相應(yīng)的彈性系數(shù)，計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。本發(fā)明實施例能夠?qū)崿F(xiàn)實時測量擴口式管接頭的預(yù)緊力，為擴口式管接頭的裝配、調(diào)試以及工作中預(yù)緊力的監(jiān)控提供了一種技術(shù)手段，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力的問題。
[0057]在本發(fā)明上述實施例中，如圖3所示，獲得根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度的具體步驟包括:
[0058]S201、在擴口式管接頭裝配之前，利用溫度傳感器測量外套螺母的第一溫度，并記錄聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻；
[0059]S202、記錄聲波信號在第一溫度的外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被聲波發(fā)生/接收器接收到的第二時刻；
[0060]S203、根據(jù)聲波信號在第一溫度的外套螺母內(nèi)的傳播速度與第二時刻與第一時刻差值的二分之一的乘積，得到第一長度；
[0061]S204、在擴口式管接頭裝配之后，利用溫度傳感器測量外套螺母的第二溫度，并記錄聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻；
[0062]S205、記錄聲波信號在第二溫度的外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被聲波發(fā)生/接收器接收到的第四時刻；
[0063]S206、根據(jù)聲波信號在第二溫度的外套螺母內(nèi)的傳播速度與第四時刻與第三時刻差值的二分之一的乘積，得到第二長度。
[0064]在擴口式管接頭裝配之前，測量外套螺母的第一長度，具體為:
[0065]采用聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號，利用溫度傳感器測量此時外套螺母的第一溫度，并記錄施加電壓信號的第一時刻，位于外套螺母一端的壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號，聲波信號在第一溫度的外套螺母內(nèi)進行傳遞，在傳遞到外套螺母的另一端，遇到空氣時返回。此時聲波發(fā)生/接收器可以接收返回的聲波信號，并記錄聲波發(fā)生/接收器接收返回的聲波信號的第二時刻。根據(jù)第二時刻與第一時刻的差值，可以獲得聲波信號在外套螺母內(nèi)傳遞的時長，根據(jù)聲波信號在第一溫度的外套螺母內(nèi)的傳播速度與聲波信號在外套螺母內(nèi)傳遞時長的二分之一的乘積，可以獲得外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度。
[0066]在擴口式管接頭裝配之后，測量外套螺母的第二長度，具體為:
[0067]采用聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號，利用溫度傳感器測量此時外套螺母的第二溫度，并記錄施加電壓信號的第三時刻，位于外套螺母一端的壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號，聲波信號在第二溫度的外套螺母內(nèi)進行傳遞，在傳遞到外套螺母的另一端，遇到空氣時返回。此時聲波發(fā)生/接收器可以接收返回的聲波信號，并記錄聲波發(fā)生/接收器接收返回的聲波信號的第四時刻。根據(jù)第四時刻與第三時刻的差值，可以獲得聲波信號在外套螺母內(nèi)傳遞的時長，根據(jù)聲波信號在第二溫度的外套螺母內(nèi)的傳播速度與聲波信號在外套螺母內(nèi)傳遞時長的二分之一的乘積，可以獲得外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度。
[0068]在本發(fā)明上述實施例中，如圖4所示，獲得根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度的具體步驟還包括:
[0069]S210、在擴口式管接頭裝配之前，利用溫度傳感器測量空氣的第一溫度，并記錄聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻；
[0070]S211、記錄聲波信號在第一溫度的空氣中傳遞，遇到位于外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被聲波發(fā)生/接收器接收到的第五時刻，其中壓電陶瓷片和聲波反射物外露于外套螺母；
[0071]S212、根據(jù)聲波信號在第一溫度的空氣中的傳播速度與第五時刻與第一時刻差值的二分之一的乘積，得到第一長度；
[0072]S213、在擴口式管接頭裝配之后，利用溫度傳感器測量空氣的第二溫度，并記錄聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻；
[0073]S214、記錄聲波信號在第二溫度的空氣中傳遞，遇到位于外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被聲波發(fā)生/接收器接收到的第六時刻；
[0074]S215、根據(jù)聲波信號在第二溫度的空氣中的傳播速度與第六時刻與第三時刻差值的二分之一的乘積，得到第二長度。
[0075]在擴口式管接頭裝配之前，測量外套螺母的第一長度，具體為:
[0076]采用聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號，利用溫度傳感器測量此時空氣的第一溫度，并記錄施加電壓信號的第一時刻，位于外套螺母一端且外露于外套螺母的壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號，聲波信號在第一溫度的空氣內(nèi)進行傳遞，在傳遞到外套螺母的另一端遇到位于外套螺母另一端的聲波反射物時返回，其中聲波反射物也外露于外套螺母，且聲波反射物與壓電陶瓷片相對。此時聲波發(fā)生/接收器可以接收返回的聲波信號，并記錄聲波發(fā)生/接收器接收返回的聲波信號的第五時刻。根據(jù)第五時刻與第一時刻的差值，可以獲得聲波信號在空氣中的傳遞時長，根據(jù)聲波信號在第一溫度的空氣中的傳播速度與聲波信號在空氣中傳遞時長的二分之一的乘積，可以獲得外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度。
[0077]在擴口式管接頭裝配之后，測量外套螺母的第二長度，具體為:
[0078]采用聲波發(fā)生/接收器對壓電陶瓷片施加一電壓信號，利用溫度傳感器測量此時空氣的第二溫度，并記錄施加電壓信號的第三時刻，位于外套螺母一端且外露于外套螺母的壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號，聲波信號在第二溫度的空氣內(nèi)進行傳遞，在傳遞到外套螺母的另一端遇到位于外套螺母另一端的聲波反射物時返回，其中聲波反射物也外露于外套螺母。此時聲波發(fā)生/接收器可以接收返回的聲波信號，并記錄聲波發(fā)生/接收器接收返回的聲波信號的第六時刻。根據(jù)第六時刻與第三時刻的差值，可以獲得聲波信號在空氣中的傳遞時長，根據(jù)聲波信號在第二溫度的空氣中的傳播速度與聲波信號在空氣中傳遞時長的二分之一的乘積，可以獲得外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度。
[0079]需要說明的是，受外套螺母長度的限制，聲波信號在外套螺母或者空氣中的傳播時間較短，在擴口式管接頭裝配之前，測量外套螺母的第一長度的這段時間內(nèi)，可以認為溫度不會發(fā)生變化。在擴口式管接頭裝配之后，測量外套螺母的第二長度的這段時間內(nèi)，也可以認為溫度不會發(fā)生變化。但在擴口式管接頭裝配之前與擴口式管接頭裝配之后之間的這段時間內(nèi)，由于不清楚間隔時間的長短，無法保證溫度不會發(fā)生變化。且這里的第一溫度和第二溫度屬于泛指，即:外套螺母的第一溫度和空氣的第一溫度并不一定代表相同的溫度。
[0080]在本發(fā)明上述實施例中，根據(jù)第二長度與第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力的步驟包括:
[0081]將第二長度與第一長度的差值加上或者減去由于溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的變化量，所得值與彈性系數(shù)進行相乘，獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0082]具體的，在測量第一長度和第二長度時，首先測量當(dāng)時的溫度，獲取測量第一長度時的第一溫度和測量第二長度時的第二溫度，并對第一溫度和第二溫度進行比較，當(dāng)?shù)谝粶囟群偷诙囟认嗟葧r，無需考慮溫度的變化對聲波的傳播速度的影響；同時，計算外套螺母長度時，也無需考慮溫度的變化對其尺寸的影響，可以直接測量和計算外套螺母的第一長度和第二長度。
[0083]當(dāng)?shù)谝粶囟扰c第二溫度不相同時，需要考慮溫度的變化對聲波的傳播速度的影響；同時，也需要考慮溫度的變化對其尺寸的影響。當(dāng)?shù)谝粶囟扰c第二溫度不相等時，應(yīng)該分別使用與溫度對應(yīng)的聲波信號傳播速度計算第一長度和第二長度。由于第一溫度和第二溫度不相等，外套螺母的長度會由于熱脹冷縮產(chǎn)生變化，外套螺母受預(yù)緊力影響而產(chǎn)生的伸長量等于第二長度和第一長度的差值減去或者加上受溫度影響產(chǎn)生的變化量。
[0084]首先獲得第二長度與第一長度的差值，然后獲得由于溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的變化量。當(dāng)?shù)谝粶囟刃∮诘诙囟葧r，在測量第二長度時由于溫度升高，外套螺母膨脹長度增加，因此外套螺母受預(yù)緊力影響而產(chǎn)生的伸長量等于第二長度和第一長度的差值減去受溫度影響產(chǎn)生的變化量。
[0085]當(dāng)?shù)谝粶囟却笥诘诙囟葧r，在測量第二長度時由于溫度降低，外套螺母冷縮長度減小，因此外套螺母受預(yù)緊力影響而產(chǎn)生的伸長量等于第二長度和第一長度的差值加上受溫度影響產(chǎn)生的變化量。
[0086]假定外套螺母受預(yù)緊力影響而產(chǎn)生的伸長量為δ?，根據(jù)預(yù)先獲取的彈性系數(shù)k，利用胡克定律定律(公式I)計算得到擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0087]F = k*51公式一
[0088]F是預(yù)緊力，k是彈性系數(shù)，k與外套螺母的材料以及形狀有關(guān)。由于外套螺母的形狀不是規(guī)則的，所以k值未知，為了得到準確的k值，我們綜合利用仿真和實驗的方法，得到不同材料、不同規(guī)格擴口式管接頭的預(yù)緊力F與變形量δ?之間的關(guān)系，求得k值。需要進一步說明的是，k不是定值，且F和δ?是非線性關(guān)系。
[0089]在本發(fā)明上述實施例中，在獲得根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)聲波信號測量的外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，還包括:
[0090]將記錄的第一時刻、第二時刻和檢測得到的第一溫度，以及記錄的第三時刻、第四時刻和檢測得到的第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在終端設(shè)備上進行顯示;或者
[0091]將記錄的第一時刻、第五時刻和檢測得到的第一溫度，以及記錄的第三時刻、第六時刻和檢測得到的第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在終端設(shè)備上進行顯示。
[0092]可以將記錄的時刻信息與檢測的溫度信息發(fā)送至與測量裝置連接的終端設(shè)備，如智能手機，使用智能手機等便攜終端設(shè)備可以實現(xiàn)對測量裝置的控制和對測量結(jié)果的讀取。例如終端設(shè)備可以獲取時刻信息和溫度信息，根據(jù)時刻信息、溫度信息，以及預(yù)存的聲波信號的傳播速度，可以計算外套螺母的第一長度和第二長度，根據(jù)第二長度與第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變以及存儲的彈性系數(shù)，計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。其中測量裝置可以通過藍牙技術(shù)與終端設(shè)備連接，實現(xiàn)信息的傳遞，也可以通過其他手段。
[0093]本發(fā)明實施例還提供一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，如圖5所示，包括:
[0094]位于擴口式管接頭的外套螺母I一端的壓電陶瓷片5;與壓電陶瓷片5連接的、為壓電陶瓷片5施加電壓信號的聲波發(fā)生/接收器6;以及設(shè)置在外套螺母I上的、檢測溫度的溫度傳感器11和與溫度傳感器11連接的、比較獲得的溫度值的溫度檢測器12。
[0095]具體的，在外套螺母I上設(shè)置檢測溫度的溫度傳感器11，可以在測量擴口式管接頭裝配之前的外套螺母I的第一長度和擴口式管接頭裝配之后的外套螺母I的第二長度時，對溫度進行測量，將測量得到的溫度傳遞至溫度檢測器12，便于溫度檢測器12對獲得的兩個溫度數(shù)值進行比較。當(dāng)兩個溫度數(shù)值相等時，無需考慮溫度的影響，當(dāng)兩個溫度數(shù)值不相等時，則需考慮溫度的影響。
[0096]在擴口式管接頭裝配之前，利用聲波發(fā)生/接收器6對壓電陶瓷片5施加一電壓信號，壓電陶瓷片5會根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號。利用聲波信號可以測量擴口式管接頭裝配之前的外套螺母I的第一長度。然后在擴口式管接頭裝配之后，利用聲波發(fā)生/接收器6對位于外套螺母I一端的壓電陶瓷片5再次施加一電壓信號，壓電陶瓷片5會根據(jù)電壓信號產(chǎn)生一聲波信號。利用聲波信號可以測量擴口式管接頭裝配之后的外套螺母I的第二長度。根據(jù)第二長度和第一長度的差值與彈性系數(shù)進行相乘，可以獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0097]當(dāng)測量第一長度時的第一溫度和測量第二長度時的第二溫度不相等時，需要利用第二長度和第一長度的差值，加上或者減去由于溫度變化導(dǎo)致的外套螺母I長度的變化量，所得值與彈性系數(shù)進行相乘，獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。
[0098]其中，壓電陶瓷片5設(shè)置于外套螺母I一端的底面，與外套螺母I粘接?？梢圆捎谜承择詈蟿?如AB膠)實現(xiàn)壓電陶瓷片5與外套螺母I的連接。壓電陶瓷片5根據(jù)電壓信號生成的聲波信號在外套螺母I中傳遞，在遇到空氣后返回。
[0099]也可以采用專用夾具實現(xiàn)壓電陶瓷片5與外套螺母I的連接，如圖6所示，在外套螺母I的兩端分別設(shè)置第一夾具8和第二夾具9，且第一夾具8和第二夾具9外露于外套螺母I，壓電陶瓷片5裝夾在第一夾具8上，第二夾具9上設(shè)置有聲波反射物10，壓電陶瓷片5和聲波反射物1相對。
[0100]具體的，將第一夾具8和第二夾具9分別設(shè)置在外套螺母I的兩端，其中第一夾具8和第二夾具9相對且互相平行。在第一夾具8上設(shè)置壓電陶瓷片5，在第二夾具9上設(shè)置與壓電陶瓷片5相對的聲波反射物10，由于第一夾具8和第二夾具9外露于外套螺母1，電陶瓷片5根據(jù)電壓信號生成的聲波信號可以在空氣中傳遞，在遇到聲波反射物10之后返回。
[0101]在本發(fā)明上述實施例中，如圖5和圖6所示，測量裝置還包括:與聲波發(fā)生/接收器6連接的、為聲波發(fā)生/接收器6提供電壓的電源7;以及與聲波發(fā)生/接收器6和溫度檢測器12連接的終端設(shè)備13。
[0102]具體的，通過設(shè)置為聲波發(fā)生/接收器6提供電壓的電源7，可以保證聲波發(fā)生/接收器6的正常工作。
[0103]通過設(shè)置與聲波發(fā)生/接收器6和溫度檢測器12連接的終端設(shè)備13，可以使得終端設(shè)備13獲取相應(yīng)信息，計算外套螺母I的長度變化量。并根據(jù)外套螺母I的長度變化量，以及存儲的彈性系數(shù)，計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。其中聲波發(fā)生/接收器6和溫度檢測器12可以通過藍牙技術(shù)與終端設(shè)備13連接，實現(xiàn)信息的傳遞，也可以通過其他手段。
[0104]本發(fā)明實施例，通過對位于外套螺母一端的壓電陶瓷片施加一電壓信號，使得壓電陶瓷片產(chǎn)生一聲波信號，利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之前的第一長度，然后利用聲波信號測量外套螺母在擴口式管接頭裝配之后的第二長度，根據(jù)第一長度、第二長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的外套螺母長度的改變，以及相應(yīng)的彈性系數(shù)，計算獲得擴口式管接頭的預(yù)緊力。本發(fā)明實施例能夠?qū)崿F(xiàn)實時測量擴口式管接頭的預(yù)緊力，為擴口式管接頭的裝配、調(diào)試以及工作中預(yù)緊力的監(jiān)控提供了一種技術(shù)手段，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于管接頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，無法測量擴口式管接頭的預(yù)緊力的問題。
[0105]需要說明的是，本發(fā)明提供的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置是是應(yīng)用上述方法的裝置，上述方法實施例中所有實現(xiàn)方式均適用于該裝置的實施例中，也能達到相同的技術(shù)效果。
[0106]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量方法，其特征在于，包括: 獲得壓電陶瓷片根據(jù)電壓信號產(chǎn)生的一聲波信號，所述電壓信號是利用聲波發(fā)生/接收器對位于所述擴口式管接頭的外套螺母一端的所述壓電陶瓷片施加的電壓信號； 獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度；根據(jù)所述第二長度與所述第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括: 利用溫度傳感器檢測測量所述第一長度時的第一溫度，和測量所述第二長度時的第二溫度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度，包括: 在所述擴口式管接頭裝配之前，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻； 記錄所述聲波信號在所述第一溫度的所述外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第二時刻； 根據(jù)所述聲波信號在所述第一溫度的所述外套螺母內(nèi)的傳播速度與所述第二時刻與所述第一時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第一長度； 在所述擴口式管接頭裝配之后，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻； 記錄所述聲波信號在所述第二溫度的所述外套螺母內(nèi)進行傳遞，遇到空氣時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第四時刻； 根據(jù)所述聲波信號在所述第二溫度的所述外套螺母內(nèi)的傳播速度與所述第四時刻與所述第三時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第二長度。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度，包括: 在所述擴口式管接頭裝配之前，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第一時刻； 記錄所述聲波信號在所述第一溫度的空氣中傳遞，遇到位于所述外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第五時刻，其中所述壓電陶瓷片和所述聲波反射物外露于所述外套螺母； 根據(jù)所述聲波信號在所述第一溫度的空氣中的傳播速度與所述第五時刻與所述第一時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第一長度； 在所述擴口式管接頭裝配之后，記錄所述聲波發(fā)生/接收器對所述壓電陶瓷片施加一電壓信號的第三時刻； 記錄所述聲波信號在所述第二溫度的空氣中傳遞，遇到位于所述外套螺母另一端的聲波反射物時返回并被所述聲波發(fā)生/接收器接收到的第六時刻； 根據(jù)所述聲波信號在所述第二溫度的空氣中的傳播速度與所述第六時刻與所述第三時刻差值的二分之一的乘積，得到所述第二長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第二長度與所述第一長度的差值，溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的改變，以及預(yù)先獲得的彈性系數(shù)，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力，包括: 將所述第二長度與所述第一長度的差值加上或者減去由于溫度變化導(dǎo)致的所述外套螺母長度的變化量，所得值與所述彈性系數(shù)進行相乘，獲得所述擴口式管接頭的預(yù)緊力。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括: 將記錄的所述第一時刻、所述第二時刻和檢測得到的所述第一溫度，以及記錄的所述第三時刻、所述第四時刻和檢測得到的所述第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在所述終端設(shè)備上進行顯示。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述獲得根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之前的第一長度，和根據(jù)所述聲波信號測量的所述外套螺母在所述擴口式管接頭裝配之后的第二長度時，所述方法還包括: 將記錄的所述第一時刻、所述第五時刻和檢測得到的所述第一溫度，以及記錄的所述第三時刻、所述第六時刻和檢測得到的所述第二溫度傳遞至一終端設(shè)備，并在所述終端設(shè)備上進行顯示。8.一種擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，其特征在于，包括: 位于擴口式管接頭的外套螺母(I) 一端的壓電陶瓷片(5); 與所述壓電陶瓷片(5)連接的、為所述壓電陶瓷片(5)施加電壓信號的聲波發(fā)生/接收器(6);以及 設(shè)置在所述外套螺母(I)上的、檢測溫度的溫度傳感器(11)和與所述溫度傳感器(11)連接的、比較獲得的溫度值的溫度檢測器(12)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷片(5)設(shè)置于所述外套螺母(I) 一端的底面，與所述外套螺母(I)粘接。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，其特征在于，所述外套螺母(I)的兩端分別設(shè)置有第一夾具(8)和第二夾具(9)，且所述第一夾具(8)和所述第二夾具(9)外露于所述外套螺母(I)，所述壓電陶瓷片(5)裝夾在所述第一夾具(8)上，所述第二夾具(9)上設(shè)置有聲波反射物(10)，所述壓電陶瓷片(5)和所述聲波反射物(10)相對。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還包括:與所述聲波發(fā)生/接收器(6)連接的、為所述聲波發(fā)生/接收器(6)提供電壓的電源⑴。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擴口式管接頭的預(yù)緊力測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還包括: 與所述聲波發(fā)生/接收器(6)和所述溫度檢測器(12)連接的終端設(shè)備(13)。
【文檔編號】G01L1/04GK105865665SQ201610181811
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】丁曉宇, 張飛凱, 王卓, 杜青陽, 劉檢華, 耿朝勇, 劉少麗, 楊志猛, 鞏浩
【申請人】北京理工大學(xué), 內(nèi)蒙古第機械集團有限公司, 內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司, 北京盈歐科技發(fā)展有限責(zé)任公司