В качестве основного компонента механического соединения болт находится в состоянии напряжения, которое напрямую влияет на безопасность и надежность оборудования. Устройство для определения напряжения болта с помощью ультразвуковых, тензодатчиков или методов крутящего момента и других технических средств для обнаружения предварительного натяжения болта, осевого напряжения и усталостного повреждения. Тем не менее, точность результатов испытаний зависит от многих факторов, которые анализируются ниже с точки зрения характеристик прибора, условий окружающей среды, эксплуатационных норм, характеристик материала и условий установки.

I. Функциональность и калибровка прибора

Точность и стабильность датчика

Точность основных компонентов детектора (например, ультразвукового зонда, тензодатчика или датчика крутящего момента) напрямую влияет на результаты измерений. Например, ультразвуковой метод полагается на время распространения продольной волны в болте для расчета напряжения, и если частотная реакция датчика недостаточна или задержка сбора сигнала может привести к ошибке измерения времени, что, в свою очередь, повлияет на результаты расчета напряжения. Кроме того, датчики могут стареть или дрейфовать после длительного использования и требуют регулярной калибровки.

2. Методы калибровки и стандартные детали

Калибровка является ключом к обеспечению точности прибора. Если калибровочный эталонный образец, используемый вовремя (например, стандартный болт известного напряжения), сильно отличается от материала и размера фактического контрольного болта, это может привести к отказу калибровочной модели. Например, скорость звука в ультразвуковом методе связана с характеристиками материала, разница скорости звука в разных стальных материалах может достигать 5%, если калибровочный элемент не соответствует материалу измеренного материала, ошибка будет значительно увеличена.

3. Системы сбора и обработки данных

Современные детекторы в основном используют цифровую обработку, а рациональность алгоритмов (например, распознавание ультразвуковых отраженных волн, фильтрация шума) напрямую влияет на результаты. Например, низкочастотный шум может скрывать реальные эхо - сигналы, что приводит к недоразумениям; Чрезмерная фильтрация может привести к потере эффективных деталей сигнала. Кроме того, необходимо проверить применимость моделей компенсации программного обеспечения (например, температурная коррекция, нелинейная коррекция материала).

II. ПОСЛЕДСТВИЯ УСЛОВИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1. Температурный эффект

Температура оказывает значительное влияние на модуль упругости болтового материала, скорость звука и электронные элементы прибора. Например, модуль упругости стали уменьшается с повышением температуры (примерно на 3% - 5% за каждые 100 °C), и расчетное значение напряжения может отклоняться от реальности, если температурная компенсация не была проведена при обнаружении. Ультразвуковой метод, скорость звука больше зависит от температуры, при комнатной температуре на 1 °C, изменение скорости звука около 0,5%.

2. Влажность и коррозионная среда

Высокая влажность окружающей среды может привести к ржавчине или коррозии поверхности болта, изменяя размер его сечения и свойства материала. Например, коррозия уменьшает эффективную площадь поперечного сечения болтов, что приводит к повышению фактического напряжения, в то время как детектор может не быть точно измерен из - за увеличения шероховатости поверхности. Кроме того, влажная среда может влиять на изоляционные свойства электронных компонентов, вызывая измерительный шум.

3. Вибрации и электромагнитные помехи

В случае инженерной техники или динамической нагрузки внешняя вибрация может привести к нестабильному контакту датчика с болтом (например, плохая ультразвуковая связь), создавая псевдоволновую форму. Электромагнитные помехи (например, близлежащие двигатели, преобразователи частоты) могут влиять на сигналы напряжения тензодатчиков или данные беспроводной передачи, которые должны быть решены с помощью экранных линий или фильтрующих цепей.

III. Оперативные нормы и человеческий фактор

1. Качество установки и связи

Ультразвуковой метод требует нанесения связующего вещества (например, вазелина) на торец болта, и если связь плохая (например, наличие пузырьков или загрязнения нефтью), ослабление сигнала может достигать более 30%, что приводит к недостаточной амплитуде эха. В методе тензодатчиков отклонение положения пластыря или неправильное сцепление могут вводить ошибку изгиба напряжения. Например, когда тензодатчик не выравнивает ось болта, измеренная деформация содержит компонент изгиба и должна быть исправлена компенсацией моста.

Способ загрузки и граничные условия

При обнаружении, если способ загрузки не соответствует фактическим условиям (например, метод крутящего момента не учитывает коэффициент трения резьбы), результат отклоняется от реального напряжения. Например, во влажной среде коэффициент трения резьбы снижается, а предварительное натяжение, создаваемое тем же крутящим моментом, может снизиться на 10 - 15%. Кроме того, недостаточная жесткость поддержки (например, обнаружение деформации зажима при обнаружении тонких болтов) может привести к неравномерному распределению напряжений.

3. Навыки операторов

Человеческие операции оказывают значительное влияние на результаты. Например, неравномерное давление ультразвукового зонда может привести к изменению состояния связи; Неправильное соединение или плохая сварка в тензодатчике может вызвать ложную сварку; В методе крутящего момента слишком высокая скорость загрузки может привести к высоким показаниям из - за деформации гистерезиса болта. Человеческие ошибки необходимо сокращать с помощью профессиональной подготовки.

Характеристики материала и состояние болтов

Равномерность материала и состояние термообработки

однородность болтового материала напрямую влияет на распределение напряжений. Например, если болты из среднеуглеродистой стали имеют неравномерную твердость закалки, разница в пути распространения ультразвука может привести к ошибке расчета напряжений. Остаточные напряжения (например, неполное высвобождение после холодной или термической обработки) также могут мешать результатам испытаний и должны быть устранены путем отжига или старения.

2. Параметры резьбы и состояние поверхности

Качество обработки резьбы (например, ошибка шага винта, боковой износ зуба) влияет на соотношение крутящего момента и напряжения. Например, фактический угол контакта изношенной резьбы уменьшается, а предварительное натяжение при том же крутящем моменте может быть уменьшено на 20%. Поверхностное покрытие (например, цинкование, дакронирование) изменяет диаметр болта и коэффициент трения, которые должны быть исправлены в модели обнаружения.

3. Усталостое повреждение и ползучесть

Служебные болты могут создавать микротрещины из - за усталости, что приводит к концентрации напряжений. Ультразвуковой метод распознает трещины по характеристикам отраженных волн, но ранние крошечные трещины (размер < 1 мм) могут не быть обнаружены из - за ограничений длины волны. В условиях высокой температуры ползучесть болта может привести к ослаблению напряжения, результаты испытаний должны быть исправлены в сочетании с фактором времени.

V. Условия установки и пограничный эффект

1. Жесткость соединения

Жесткость соединения влияет на распределение напряжения болта. Например, если соединительный элемент является мягким материалом (например, алюминиевый сплав), при загрузке может произойти деформация, в результате чего болт фактически выдерживает нагрузку ниже теоретического значения. Детектор должен быть исправлен в сочетании с жесткостью системы, иначе ошибка может достигать 10 - 30%.

2. Потеря предварительного натяжения и ослабление

При длительном использовании болты могут снижать предварительное натяжение из - за релаксации или вибрации. Детектор должен различать остаточное предварительное натяжение и первоначальное предварительное натяжение, иначе он может неправильно определить оставшийся срок службы. Например, ультразвуковой метод измеряет текущее напряжение, а метод крутящего момента может не отражать истинное состояние из - за износа резьбы.

3. Взаимодействие многоболтовых систем

В многоболтовом соединении, таком как фланец, основание подшипника и т. Д., напряжение каждого болта может взаимодействовать из - за последовательности установки и разницы в предварительном натяжении. Например, перегрузка соседних болтов может привести к концентрации напряжений, в то время как детектор может игнорировать общий эффект системы при измерении одного болта отдельно.