Способ контроля уровня затяжки болта или шпильки

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении, системах автоматического управления и использоваться для контроля затяжки резьбового соединения при воздействии на него как статических, так и динамических (вибрационных и ударных) нагрузок, а также при комплексном воздействии этих нагрузок. При реализации заявленного способа контроля уровня затяжки болта или шпильки в стержне болта или шпильки высверливают центральное отверстие, затем в центральное отверстие жестко крепят оптоволокно со сформированной в нем брэгговской отражающей решеткой-светофильтром, а уровень затяжки в процессе затяжки и при последующей эксплуатации измеряют по сдвигу длины волны настройки брэгговской решетки-светофильтра в отраженном либо проходящем свете широкополосного (немонохроматического) источника излучения. Технический результат – повышение эффективности контроля уровня затяжки болта или шпильки как в процессе сборки изделия, так и его эксплуатации и расширения номенклатуры материалов контролируемых болтов. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении, системах автоматического управления и использоваться для контроля затяжки резьбового соединения при воздействии на него как статических, так и динамических (вибрационных и ударных) нагрузок, а также при комплексном воздействии этих нагрузок.

Известно, что перетяжка или недостаточная затяжка резьбовых соединений приводит к нарушению нормальной работы машин и авариям, а оптимальное усилие их затяжки обеспечивает долговечную надежную работу, даже при пульсирующей нагрузке. В статье (Блаер И.Л. Контроль качества затяжки резьбы [Текст] / И.Л. Блаер // Контроль. Диагностика. - 2005. - №9. - С. 59-65) показано, что объективным и надежным критерием качества сборки ответственных резьбовых соединений является величина осевого усилия, создаваемого в стержне болта (шпильки) при его затяжке. Поэтому контроль величины этого усилия для таких соединений не только необходим, но и выступает гарантией выполнения предъявляемых к соединению требований. В вышеупомянутой работе предлагается величину возникающего при затяжке осевого усилия в стержне стального болта (шпильки) контролировать по изменению диаметра упругого элемента, который измеряется устройством с ценой деления не менее 0,001 мм. Для практической реализации этого способа требуется организация массового производства упругих элементов разных типоразмеров со строго выдержанными механическими параметрами. С другой стороны, применение упругого элемента при сборке корпусных изделий приводит к увеличению габаритов, массы и себестоимости.

Наиболее близким решением является способ (Патент РФ №2456562, МПК G01L 5/24. Опубл. 20.07.2012), заключающийся в том, что на контролируемой поверхности стержня стального болта или шпильки полюсом намагничивающего устройства стержневого типа создают локальную область с остаточной намагниченностью металла, измеряют нормальную составляющую напряженности поля остаточной намагниченности над серединой этой локальной области и по измеренному параметру магнитного поля определяют по предварительной, экспериментально полученной зависимости величину механического напряжения стержня стального болта или шпильки в области упругой деформации металла.

Однако известное техническое решение имеет следующие недостатки:

1. Оно применимо лишь для ферромагнитных крепежных элементов, тогда как болты и шпильки из нержавеющих и легких сплавов не ферромагнитны.

2. Оно не позволяет осуществлять контроль затяжки в процессе эксплуатации изделия, так как остаточная намагниченность изменяется со временем, особенно в электроагрегатах.

Задачей изобретения является повышение эффективности контроля уровня затяжки болта или шпильки как в процессе сборки изделия, так и его эксплуатации и расширения номенклатуры материалов контролируемых болтов.

Поставленная задача решается способом контроля уровня затяжки болта или шпильки, заключающимся в том, что в стержне болта или шпильки высверливают центральное отверстие, затем в центральное отверстие жестко крепят (вклеивают) оптоволокно со сформированной в нем брэгговской отражающей решеткой-свефильтром, настроенным на максимум отражения в ненагруженном состоянии на начальную длину волны, в процессе затяжки и при последующей эксплуатации измеряют сдвиг длины волны настройки брэгговской решетки-светофильтра в отраженном либо проходящем свете широкополосного источника излучения и по измеренному значению сдвига длины волны относительно начальной определяют величину механической деформации и механического напряжения стержня болта или шпильки.

В отличие от прототипа заявляемый способ может использоваться для контроля затяжки резьбового соединения как из магнитных, так и немагнитных материалов не только в процессе самой затяжки и при статическом воздействии внешней нагрузки на исследуемый объект, но и для автоматического непрерывного или периодического контроля усилия затяжки резьбового соединения в течение всего времени воздействия на исследуемый объект как статических, так и динамических (вибрационных и ударных) нагрузок, а также комплекса этих нагрузок и, будучи оптическим, малочувствителен к электромагнитным помехам.

Способ поясняется чертежом и графиками, где на фиг. 1 показано резьбовое соединение; на фиг. 2 показан спектр отраженного излучения, а на фиг. 3 - прошедшего излучения.

Способ контроля уровня затяжки резьбового соединения осуществляется следующим образом (фиг. 1). На болт 1, в осевом отверстии которого закреплено оптоволокно со сформированной в нем брэгговской отражающей решеткой-свефильтром 3. На болт 1 накручена гайка 4. Болт с гайкой обеспечивают резьбовое соединение деталей 5 и 6. При контроле в отраженном свете оптоволокно освещается широкополосным (немонохроматическим) источником излучения 7, например лампой накаливания или белым светодиодом. Широкополосное излучение направляется полупрозрачным зеркалом 8 на оптоволокно. Отразившееся от брэгговской решетки-светофильтра излучение через полупрозрачное зеркало подается на входную щель спектрального прибора 9. При работе в проходящем свете источник широкополосного излучения 10 располагается по другую сторону болта относительно спектрального прибора. Если контакт оптоволокна со средой, контактирующей с одной из соединяемых деталей недопустим, например, вследствие ее агрессивности по отношению к оптоволокну, то отверстие в стержне болта изготавливается несквозным и контроль осуществляется лишь в отраженном свете.

До начала затяжки резьбового соединения снимается спектр отраженного излучения - кривая 1 на фиг. 2 и с помощью спектрального прибора фиксируется длина волны λ0, соответствующая максимуму в спектре отражения при недеформированном состоянии стержня болта. При затяжке болтового соединения стержень болта 2, а вместе с ним и оптоволокно со сформированной брэгговской решеткой-светофильтром будут удлиняться. Удлинение вызовет увеличение расстояния между отражающими плоскостями брэгговской решетки, следствием чего будет являться смещение максимума спектра отраженного света в длинноволновую сторону. Достижение заданной продольной деформации стержня болта фиксируется спектральным прибором - кривая 2 на фиг. 2 - по положению максимума интенсивности отраженного излучения на шкале длин волн λ1. По положению максимума интенсивности отраженного излучения λ1 осуществляется периодический контроль затяжки болтового соединения в процессе эксплуатации.

При измерении деформации стержня болта в проходящем излучении оптического диапазона до начала затяжки с помощью спектрального прибора фиксируется длина волны λо (кривая 1 на фиг. 3), соответствующая минимуму в спектре пропускания брэгговской решетки-светофильтра. По мере затяжки болтового соединения и растяжения стержня болта 2 минимум в спектре пропускания брэгговской решетки-светофильтра будет смещаться в длинноволновую сторону по шкале длин волн. Достижение заданной продольной деформации стержня болта фиксируется спектральным прибором - кривая 2 на фиг. 3 - по положению минимума интенсивности прошедшего через решетку-светофильтр излучения на шкале длин волн λ1. По положению минимума интенсивности прошедшего излучения света λ1 осуществляется периодический контроль затяжки болтового соединения в процессе эксплуатации.

Если спектр используемого источника широкополосного излучения охватывает видимый диапазон и длины волн λ0 и λ1 также принадлежат видимому диапазону спектра, то в качестве спектрального прибора может быть использован орган зрения человека - глаз. Высокая чувствительность глаза к цветовым различиям известна (Иванов B.C. Основы оптической радиометрии [Текст] / В.С. Иванов и др.; под ред. проф. А.Ф. Котюка. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 544 с.) и ее в ряде случаев может оказаться достаточно как при достижении заданного значения продольной деформации стержня болта, так и периодическом контроле затяжки болтового соединения.

Способ контроля уровня затяжки болта или шпильки, характеризующийся тем, что в стержне болта или шпильки высверливают центральное отверстие, затем в центральное отверстие жестко крепят оптоволокно со сформированной в нем брэгговской отражающей решеткой-светофильтром, а уровень затяжки в процессе затяжки и при последующей эксплуатации определяют по сдвигу длины волны настройки брэгговской решетки-светофильтра в отраженном либо проходящем свете широкополосного источника излучения.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к контролирующим системам, и могут быть использованы для отслеживания целостности компонентов технологической установки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при затяжке резьбовых соединений в процессе сборки и эксплуатации машин и оборудования. Технический результат заключается в повышении точности контроля угла поворота гайки при затяжке резьбового соединения путем учета погрешности от упругой деформации элементов конструкции ключа.

Изобретение относится к устройствам для испытаний резьбовых соединений и настройки гайковертов. Устройство содержит установочную плиту 1, размещенные на ней опору 2, кронштейны 3 и 4, а также корончатую втулку 5, установленную на опоре 2, вспомогательные втулки 6 и 7, сменные втулки 8 и 9.

Способ выбора наилучшего образца гайки для обеспечения прочности резьбового соединения может найти применение при исследовании ответственных резьбовых соединений, например резьбовых соединений, предназначенных для гидроагрегатов ГЭС или для сосудов, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к ручному инструменту, а именно к динамометрическим ключам для затяжки с тарированным крутящим моментом резьбовых соединений, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при затяжке резьбовых соединений. Способ затяжки резьбовых соединений, заключающийся в приложении к гайке крутящего момента, измерения текущего значения момента, поворот гайки на заданный угол после достижения гайкой установленного значения крутящего момента, останов процесса завинчивания после поворота гайки на заданный угол, отвинчивание гайки и повторная затяжка до достижения требуемого значения момента, что при повторной затяжке производится измерение угла поворота гайки, после достижения гайкой установленного значения крутящего момента, при этом, если после окончания повторной затяжки угол поворота гайки попадает в поле допуска образованного значениями минимально допустимого и максимально допустимого углов поворота гайки, то соединение считается затянутым качественно, если же угол поворота гайки вышел из поля допуска образованного минимально допустимыми и максимально допустимыми значениями углов поворота гайки, то считается, что соединение затянуто с дефектом.

Изобретение относится к области соединения или предотвращения относительного смещения деталей машин или элементов конструкций и направлено на возможность осуществления сплошного контроля натяжения болта.

Изобретение относится к оборудованию для приемосдаточных испытаний механизированного инструмента. Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей путем выявления гайковертов, у которых смещена настройка.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента затяжки резьбовых соединений. Способ заключается в приложении к затянутому резьбовому соединению крутящего момента, перевод резьбового соединения из состояния покоя в состояние движения, поворот на заданный угол, не превышающий 8÷10°, и измерение крутящего момента при достижении углом поворота заданного значения.

Группа изобретений относится к способу контроля качества резьбового стержневого компонента, имеющего часть с наружной резьбой, или резьбового отверстия, а также калибру и набору калибров для контроля качества, которые применяются согласно способу.
Наверх