CN108061645B - 用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置 - Google Patents

用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置。所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧所述套筒内的连接部件，所述连接部件在工作时受到沿所述套筒轴向的载荷的压力。所述方法包括；当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移；当判定发生滑移时，采集所述外部载荷的压力；根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性。这样，能够直接准确地判断紧固件的连接是否符合工况要求，方法简单，测试周期短，缩短了紧固件所在设备的整体检测周期。

Description

用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置
技术领域
本公开涉及机械紧固领域，具体地，涉及一种用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置。
背景技术
紧固件为将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表等上面，都可以看到各式各样的紧固件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。紧固结构的可靠性在机械结构整体可靠性中占有极其重要的地位。
目前一些行业内拧紧工艺基本上是对标或沿用，然后再结合多轮耐久测试来考核紧固件的拧紧力矩是否符合工况要求。耐久测试过程会受到不确定因素影响，对验证的准确性有影响。
发明内容
本公开的目的是提供一种简单有效的用于检测紧固件连接可靠性的方法和装置。
为了实现上述目的，本公开提供一种用于检测紧固件连接可靠性的方法。所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧所述套筒内的连接部件，所述连接部件在工作时受到沿所述套筒轴向的载荷的压力。所述方法包括；当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移；当判定发生滑移时，采集所述外部载荷的压力；根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性。
可选地，所述当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移的步骤包括：当所述连接部件受到外部载荷的压力时，采集所述连接部件和所述套筒之间的相对位移；当所述相对位移大于预定的位移阈值，或者，所述相对位移的变化率大于预定的变化率阈值时，判定所述连接部件和所述套筒之间发生滑移。
可选地，所述根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性的步骤包括：根据路谱数据或计算机模拟确定所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力；根据所述模拟夹紧力确定所述连接部件受到的模拟载荷的压力；当所述模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠。
可选地，所述根据所述模拟夹紧力确定所述连接部件受到的模拟载荷的压力的步骤包括：根据以下公式计算所述连接部件受到的模拟载荷的压力：
Figure BDA0001455918350000021
其中，FKQ1为所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力，FQ1为所述连接部件受到的模拟载荷的压力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量。
可选地，所述根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性的步骤包括：根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力；当所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力大于或等于预定的抗滑移系数所对应的夹紧力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠。
可选地，所述预定的抗滑移系数所对应的夹紧力根据以下公式确定：
Figure BDA0001455918350000022
Figure BDA0001455918350000023
其中，FKQ2为当连接部件受到规定载荷的压力，且不滑移的情况下，所述紧固件施加给所述套筒的最小夹紧力，FQ2为所述连接部件受到的规定载荷的压力，FKR2为所述预定抗滑移系数所对应该的夹紧力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，SG为所述预定的抗滑移系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量。
本公开还提供一种用于检测紧固件连接可靠性的装置。所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧所述套筒内的连接部件，所述连接部件在工作时受到沿所述套筒轴向的载荷的压力。所述装置包括；判断模块，用于当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移；采集模块，与所述判断模块连接，用于当判定发生滑移时，采集所述外部载荷的压力；确定模块，与所述采集模块连接，用于根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性。
通过上述技术方案，对于用来夹紧连接部件，阻止连接部件产生与夹紧力垂直方向的滑移的紧固件来说，通过在连接部件产生滑移时所采集的外部载荷的压力，来确定紧固件连接的可靠性。这样，能够直接准确地判断紧固件的连接是否符合工况要求，方法简单，测试周期短，缩短了紧固件所在设备的整体检测周期。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是一示例性实施例提供的减震器和转向节的连接关系的示意图；
图2是一示例性实施例提供的用于检测紧固件连接可靠性的方法的流程图；
图3是一示例性实施例提供的用于检测紧固件连接可靠性的装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开提供的方案适用于一种紧固件，该紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧套筒内的连接部件。所述连接部件在工作时受到沿套筒轴向的载荷的压力。也就是，这种紧固件用于夹紧连接部件，防止连接部件和套筒之间产生滑移。本公开中以车辆中的减震器和转向节之间的紧固件为例说明，该紧固件可以是螺栓。
图1是一示例性实施例提供的减震器和转向节的连接关系的示意图。如图1所示，转向节2可以设置为包括套筒结构，套在减震器1中用于连接转向节2的圆柱形连接结构上。螺栓3作为紧固件通过夹紧套筒来夹紧减震器1下部的连接结构。由于车辆的自重，会在车辆行驶过程中产生指向地面的压力，即图1中y方向的力，该力就是施加在连接结构上的载荷。而螺栓3以垂直于套筒轴向方向(图1中的x方向)的力的夹紧时，在连接结构和套筒之间的结合面产生静摩擦力，防止减震器1(或连接结构)与转向节2(或套筒)之间产生滑移。
图2是一示例性实施例提供的用于检测紧固件连接可靠性的方法的流程图。如图2所示，所述方法可以包括以下步骤。
在步骤S11中，当连接部件受到外部载荷的压力时，判断连接部件和套筒之间是否发生滑移。
在步骤S12中，当判定发生滑移时，采集外部载荷的压力。
在步骤S13中，根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件连接的可靠性。
可以将减震器和转向节整体安装在专用的测试设备上，该测试设备中可以设置有液压机构，通过液压机构向减震器施加图1中y方向的压力，该压力就是外部载荷的压力。施加压力时，可以按照压力的大小从小到大逐渐施加。同时记录相关参数，例如，时间、压力、位移等。
可以根据采集的参数判断连接部件和套筒之间是否发生滑移。例如，上述步骤11可以包括：当连接部件受到外部载荷的压力时，采集连接部件和所述套筒之间的相对位移；当相对位移大于预定的位移阈值，或者，相对位移的变化率大于预定的变化率阈值时，判定连接部件和套筒之间发生滑移。该实施例中，根据直接测量的位移判断是否滑移，方法简单直接，数据处理速度快。
当判定连接部件和套筒之间发生滑移时所采集的外部载荷的压力指示了紧固件拧紧的连接状态能够承载的最大载荷。而在实际工况中，紧固件所需要承载的载荷可能小于或大于该最大载荷。因此，根据该最大载荷，可以从多个角度去检测紧固件应用于实际工况时连接的可靠性。
通过上述技术方案，对于用来夹紧连接部件，阻止连接部件产生与夹紧力垂直方向的滑移的紧固件来说，通过在连接部件产生滑移时所采集的外部载荷的压力，来确定紧固件连接的可靠性。这样，能够直接准确地判断紧固件的连接是否符合工况要求，方法简单，测试周期短，缩短了紧固件所在设备的整体检测周期。
在本公开的一实施例中，在图2的基础上，根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件连接的可靠性的步骤(步骤13)可以包括以下步骤。
步骤131，根据路谱数据或计算机模拟确定紧固件施加给套筒的模拟夹紧力。本领域技术人员可以理解的是，通过路谱采集或计算机模拟的方法，可以模拟实际工况对紧固件件夹紧力的需求。根据对实际工况的模拟，确定紧固件施加给套筒的模拟夹紧力。
步骤132，根据模拟夹紧力确定连接部件受到的模拟载荷的压力。由于夹紧力和载荷之间具有一定的力学关系。可以利用该力学关系确定对实际工况模拟载荷的压力。可选地，该步骤S132可以包括：根据以下公式计算所述连接部件受到的模拟载荷的压力：
Figure BDA0001455918350000061
其中，FKQ1为紧固件施加给套筒的模拟夹紧力，FQ1为连接部件受到的模拟载荷的压力，μT为连接部件和套筒之间的结合面的摩擦系数，qF为与紧固件一一对应的套筒的数量。
图1中示出了一个紧固件和一个套筒，此时qF＝1。在实际中，还可以有多个套筒，每个套筒上设置有一一对应的紧固件的情况，可以视情况确定qF的数值。
摩擦系数μT可以是预先已知的，也可以是通过试验的方法获得的。例如，可以在上述检测之前，先将螺栓拧紧，并通过超声波检测出螺栓施加的夹紧力，再给减震器施加横向载荷。当出现滑移时，记录产生滑移时的横向载荷数据。与上述公式(1)的原理相同，用滑移时的横向载荷数据除以检测出的螺栓的夹紧力，再除以套筒(或螺栓)数目，就可以得到摩擦系数μT。
步骤133，当模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，判定紧固件当前的夹紧力可靠。由上所述，模拟载荷的压力体现了实际工况的要求，而所采集的外部载荷的压力体现了紧固件当前的夹紧力所能承受的最大载荷。因此，当模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，可以判定紧固件当前的夹紧力可靠。
另外，本领域技术人员可以理解的是，对于可靠性，设计常常会留有一定的余量，余量例如可以用抗滑移系数来衡量。也就是，也可以仅在所采集的外部载荷的压力与模拟载荷的压力之差大于预定阈值，或者，所采集的外部载荷的压力是模拟载荷的压力的预定倍数以上时，才判定紧固件当前的夹紧力可靠。
该实施例中，从外部载荷的角度来检测紧固件连接的可靠性，方案简单，运算量小，数据处理速度快。
在本公开的另一实施例中，在图2的基础上，根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件连接的可靠性的步骤(步骤13)可以包括以下步骤。
步骤134，根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件施加给套筒的当前夹紧力。由于所采集的外部载荷的压力和紧固件施加给套筒的当前夹紧力具有力学上的换算关系，可以根据公式(1)相同的原理，换算出施加给套筒的当前夹紧力。
步骤135，当紧固件施加给套筒的当前夹紧力大于或等于预定抗滑移系数所对应该的夹紧力时，判定紧固件当前的夹紧力可靠。
在一实施例中，所述预定抗滑移系数所对应的夹紧力可以根据以下公式确定：
Figure BDA0001455918350000071
Figure BDA0001455918350000072
其中，FKQ2为当连接部件受到规定载荷的压力，且不滑移的情况下，紧固件施加给套筒的最小夹紧力，FQ2为连接部件受到的规定载荷的压力，FKR2为预定的抗滑移系数所对应该的夹紧力，μT为连接部件和套筒之间的结合面的摩擦系数，SG为预定的抗滑移系数，qF为与紧固件一一对应的套筒的数量。
其中，FKQ2可以通过在连接部件受到规定载荷的压力，且连接部件和套筒之间发生滑移时通过超声波采集得到。
该实施例中，从紧固件的夹紧力的角度来检测紧固件连接的可靠性，方案简单，运算量小，数据处理速度快。
本公开还提供一种用于检测紧固件连接可靠性的装置。所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧套筒内的连接部件，连接部件在工作时受到沿套筒轴向的载荷的压力。图3是一示例性实施例提供的用于检测紧固件连接可靠性的装置的框图。如图3所示，用于检测紧固件连接可靠性的装置10可以包括判断模块11、采集模块12和确定模块13。
判断模块11用于当连接部件受到外部载荷的压力时，判断连接部件和套筒之间是否发生滑移。
采集模块12与判断模块11连接，用于当判定发生滑移时，采集外部载荷的压力。
确定模块13与采集模块12连接，用于根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件连接的可靠性。
可选地，所述判断模块11可以包括采集子模块和第一判断子模块。
采集子模块用于当连接部件受到外部载荷的压力时，采集连接部件和套筒之间的相对位移。
第一判断子模块与采集子模块连接，用于当相对位移大于预定的位移阈值，或者，相对位移的变化率大于预定的变化率阈值时，判定连接部件和套筒之间发生滑移。
可选地，所述确定模块13可以包括模拟夹紧力确定子模块、模拟载荷确定子模块和第二判断子模块。
模拟夹紧力确定子模块用于根据路谱数据或计算机模拟确定紧固件施加给套筒的模拟夹紧力。
模拟载荷确定子模块与模拟夹紧力确定子模块连接，用于根据模拟夹紧力确定连接部件受到的模拟载荷的压力。
第二判断子模块与模拟载荷确定子模块连接，用于当模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，判定紧固件当前的夹紧力可靠。
其中，可以根据以下公式计算所述连接部件受到的模拟载荷的压力：
Figure BDA0001455918350000081
其中，FKQ1为紧固件施加给套筒的模拟夹紧力，FQ1为连接部件受到的模拟载荷的压力，μT为连接部件和套筒之间的结合面的摩擦系数，qF为与紧固件一一对应的套筒的数量。
可选地，所述确定模块13可以包括当前夹紧力确定子模块和第三判断子模块。
当前夹紧力确定子模块用于根据所采集的外部载荷的压力确定紧固件施加给套筒的当前夹紧力。
第三判断子模块与当前夹紧力确定子模块连接，用于当紧固件施加给套筒的当前夹紧力大于或等于预定的抗滑移系数所对应的夹紧力时，判定紧固件当前的夹紧力可靠。
其中，所述预定的抗滑移系数所对应的夹紧力根据以下公式确定：
Figure BDA0001455918350000091
Figure BDA0001455918350000092
其中，FKQ2为当连接部件受到规定载荷的压力，且不滑移的情况下，所述紧固件施加给所述套筒的最小夹紧力，FQ2为所述连接部件受到的规定载荷的压力，FKR2为所述预定抗滑移系数所对应该的夹紧力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，SG为所述预定的抗滑移系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
通过上述技术方案，对于用来夹紧连接部件，阻止连接部件产生与夹紧力垂直方向的滑移的紧固件来说，通过在连接部件产生滑移时所采集的外部载荷的压力，来确定紧固件连接的可靠性。这样，能够直接准确地判断紧固件的连接是否符合工况要求，方法简单，测试周期短，缩短了紧固件所在设备的整体检测周期。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (4)

1.一种用于检测紧固件连接可靠性的方法，所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧所述套筒内的连接部件，所述连接部件在工作时受到沿所述套筒轴向的载荷的压力，其特征在于，所述方法包括；
当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移；
当判定发生滑移时，采集所述外部载荷的压力；
根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性，
其中，所述根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性的步骤包括：
根据路谱数据或计算机模拟确定所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力；
根据所述模拟夹紧力确定所述连接部件受到的模拟载荷的压力；
当所述模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠，
其中，根据以下公式计算所述连接部件受到的模拟载荷的压力：
Figure FDA0002370365480000011
其中，FKQ1为所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力，FQ1为所述连接部件受到的模拟载荷的压力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量，
或者，
所述根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性的步骤包括：
根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力；
当所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力大于或等于预定的抗滑移系数所对应的夹紧力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠，其中，所述预定的抗滑移系数所对应的夹紧力根据以下公式确定：
Figure FDA0002370365480000021
Figure FDA0002370365480000022
其中，FKQ2为当连接部件受到规定载荷的压力，且不滑移的情况下，所述紧固件施加给所述套筒的最小夹紧力，FQ2为所述连接部件受到的规定载荷的压力，FKR2为所述预定抗滑移系数所对应该的夹紧力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，SG为所述预定的抗滑移系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移的步骤包括：
当所述连接部件受到外部载荷的压力时，采集所述连接部件和所述套筒之间的相对位移；
当所述相对位移大于预定的位移阈值，或者，所述相对位移的变化率大于预定的变化率阈值时，判定所述连接部件和所述套筒之间发生滑移。
3.一种用于检测紧固件连接可靠性的装置，所述紧固件用于通过夹紧套筒来夹紧所述套筒内的连接部件，所述连接部件在工作时受到沿所述套筒轴向的载荷的压力，其特征在于，所述装置包括；
判断模块，用于当所述连接部件受到外部载荷的压力时，判断所述连接部件和所述套筒之间是否发生滑移；
采集模块，与所述判断模块连接，用于当判定发生滑移时，采集所述外部载荷的压力；
确定模块，与所述采集模块连接，用于根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件连接的可靠性，
其中，所述确定模块包括：
模拟夹紧力确定子模块，用于根据路谱数据或计算机模拟确定所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力；
模拟载荷确定子模块，与所述模拟夹紧力确定子模块连接，用于根据所述模拟夹紧力确定所述连接部件受到的模拟载荷的压力；
第二判断子模块，与所述模拟载荷确定子模块连接，用于当所述模拟载荷的压力小于或等于所采集的外部载荷的压力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠，
其中，根据以下公式计算所述连接部件受到的模拟载荷的压力：
Figure FDA0002370365480000031
其中，FKQ1为所述紧固件施加给所述套筒的模拟夹紧力，FQ1为所述连接部件受到的模拟载荷的压力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量，
或者，
所述确定模块包括：
当前夹紧力确定子模块，用于根据所采集的外部载荷的压力确定所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力；
第三判断子模块，与所述当前夹紧力确定子模块连接，用于当所述紧固件施加给所述套筒的当前夹紧力大于或等于预定的抗滑移系数所对应的夹紧力时，判定所述紧固件当前的夹紧力可靠，
其中，所述预定的抗滑移系数所对应的夹紧力根据以下公式确定：
Figure FDA0002370365480000041
Figure FDA0002370365480000042
其中，FKQ2为当连接部件受到规定载荷的压力，且不滑移的情况下，所述紧固件施加给所述套筒的最小夹紧力，FQ2为所述连接部件受到的规定载荷的压力，FKR2为所述预定抗滑移系数所对应该的夹紧力，μT为所述连接部件和所述套筒之间的结合面的摩擦系数，SG为所述预定的抗滑移系数，qF为与所述紧固件一一对应的所述套筒的数量。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括：
采集子模块，用于当所述连接部件受到外部载荷的压力时，采集所述连接部件和所述套筒之间的相对位移；
第一判断子模块，与所述采集子模块连接，用于当所述相对位移大于预定的位移阈值，或者，所述相对位移的变化率大于预定的变化率阈值时，判定所述连接部件和所述套筒之间发生滑移。
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