智能螺栓系统以及轨道车辆制动系统的连接松紧检测方法与流程

1.本发明涉及机械检测领域，具体涉及一种智能螺栓系统以及轨道车辆制动系统的连接松紧检测方法。


背景技术：

2.目前在轨道交通领域，当前高铁接触网大多数联接采用螺栓实现。国内对于智能螺栓的研究主要是具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓，在申请号为2017100918233的中国发明专利中，提供了一种具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓及检测系统，主要包括螺栓主体和螺母，在端帽部内设有一个空腔，空腔内设有微型电路板，微型电路板至少包括一块ic芯片及连接该ic芯片的感应线圈、发射天线和两根引线；还包括垫片和弹簧，弹簧套设于螺杆部上，且位于所述端帽部和垫片之间，垫片上设有朝向端帽部的凸起触点，两根引线通过设于能螺栓，采用了感应线圈端帽部上的过孔伸出端帽部，并分别连接所述垫片和被联接件。该发明的智、ic电路和小型天线制成微型电路板，配合金属帽作为天线，实现了松动信息的获取与无线传输，但是，该现有技术无法实现智能螺栓应力状态定量化检测功能。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种智能螺栓系统以及轨道车辆制动系统的连接松紧检测方法，能够定量地获得螺栓本体的应力状态，提高螺栓检测的精确性，从而准确判智能螺栓连接处的连接状态。
4.为实现上述目的，本发明提供一种智能螺栓系统，包括智能螺栓和超声波检测仪，所述智能螺栓包括螺栓本体、设在螺栓本体头部的压电陶瓷片、以及设置在螺栓本体头部的与螺栓本体相对应的身份标识，所述超声波检测仪包括数据储存处理器、显示屏、超声波探头、温度传感器、以及标识输入模块，所述数据储存处理器用于储存螺栓本体的应力特性信息，所述标识输入模块用于输入身份标识，所述标识输入模块与数据储存处理器相连，所述超声波探头、温度传感器和数据储存处理器都与显示屏相连。
5.进一步地，所述信息码为二维码，所述标识输入模块为扫描模块。
6.进一步地，所述二维码粘贴在压电陶瓷片上。
7.进一步地，所述压电陶瓷片的厚度为3mm以内。
8.进一步地，所述压电陶瓷片粘合在螺栓本体头部。
9.进一步地，包括多个具有不同规格螺栓本体的智能螺栓，且每种规格螺栓本体的应力特性信息都储存于数据储存处理器。
10.本发明还提供一种轨道车辆制动系统的连接松紧检测方法，采用上述的智能螺栓系统进行，利用智能螺栓对轨道车辆制动系统的连接处进行连接固定，所述连接松紧检测方法包括以下内容：
11.a1、智能螺栓制造后，对螺栓本体进行标定，获得其应力特性信息，并储存在超声
波检测仪的数据储存处理器中，并将应力特性信息数据与其身份标识对应；
12.a2、智能螺栓安装后，使用超声波检测仪对智能螺栓进行检测，利用标识输入模块将所要检测的智能螺栓的身份标识输入，数据储存处理器根据身份标识调取对应的应力特性信息显示在显示屏中；利用超声波探头触发压电陶瓷片产生超声波，获取螺栓本体的形变量，并显示在显示屏中；利用温度传感器测量螺栓本体温度，并显示在显示屏中；根据螺栓本体的温度和形变量，与应力特性信息进行对比分析，获取螺栓本体的应力状态；
13.a3、根据a2中获取的螺栓本体的应力信息，确定螺栓本体连接处的松紧状态。
14.如上所述，本发明涉及的智能螺栓系统以及连接松紧检测方法，具有以下有益效果：
15.通过设置智能螺栓和超声波检测仪，将智能螺栓的螺栓本体进行标定，将其应力特性信息存入到超声波检测仪的数据储存处理器中，利用标识输入模块将所要检测的智能螺栓的身份标识输入，调取其对应的应力特性信息显示在显示屏中；利用超声波探头与触发压电陶瓷片，获取螺栓本体的形变量，并显示；利用温度传感器测量螺栓本体温度，并显示；以此根据螺栓本体的温度和形变量，与显示的应力特性信息进行对比分析，即可获取螺栓本体的应力状态。本发明的智能螺栓系统，能够实现本体的应力状态的定量检测，提高螺栓检测的精确性，大大提高工作效率，改善螺栓本体的性能，延长其寿命。螺栓本体内部的应力测量可以预防事故的发生，保证螺栓受力均匀，优化螺栓本体在几何尺寸和质量等方面的设计。连接松紧检测方法能够准确检测连接处的松紧，优选连接状态。
附图说明
16.图1为本发明中的智能螺栓的结构示意图。
17.图2为图1的俯视图。
18.图3为本发明中的超声波检测仪的结构示意图。
19.元件标号说明
[0020]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
螺栓本体
[0021]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压电陶瓷片
[0022]
21
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金属材料外环
[0023]
22
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pzt材料内环
[0024]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
二维码
[0025]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示屏
[0026]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
扫描模块
[0027]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
温度传感器
[0028]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波探头
具体实施方式
[0029]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0030]
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技
术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0031]
参见图1至图3，本发明提供了一种智能螺栓系统，包括智能螺栓和超声波检测仪，智能螺栓包括螺栓本体1、设在螺栓本体1头部的压电陶瓷片2、以及设置在螺栓本体1头部的与螺栓本体1相对应的身份标识，超声波检测仪包括数据储存处理器(附图中未示出)、显示屏4、超声波探头7、温度传感器6、以及标识输入模块，数据储存处理器用于储存螺栓本体1的应力特性信息，应力特性信息包括应力与形变量和温度的对应关系，标识输入模块用于输入身份标识，标识输入模块与数据储存处理器相连，超声波探头7、温度传感器6和数据储存处理器都与显示屏4相连。
[0032]
本发明的智能螺栓系统，智能螺栓使用前，先对螺栓本体1进行标定，具体地，当同一批制造的同规格螺栓本体1生产制造完毕后，提取一定数量的螺栓本体1运用超声波技术进行不同螺栓应力状态的标定，获取其该批规格螺栓本体1的应力与两个因素(温度和形变量)的对应关系，作为其应力特性信息，存入到数据库中，同时存入到超声波检测仪的数据储存处理器中，其应力特性信息数据用身份标识进行标记，保持对应，身份标识用于后续数据调用。同一批制造的同规格螺栓本体1具有同一个身份和应力特性信息。
[0033]
使用超声波检测仪对智能螺栓进行检测时，利用标识输入模块将所要检测的智能螺栓的身份标识输入，数据储存处理器根据身份标识调取其对应的应力特性信息显示在显示屏4中；利用超声波探头7触发压电陶瓷片2产生超声波，当超声波探头7接触到压电陶瓷片2时，产生高压电脉冲，电脉冲加到压电陶瓷片2上，使其产生超声波，超声波在螺栓本体1中传播时，通过测量超声波在螺栓本体1内的速度及其变化量，便可获取螺栓本体1的形变量，并显示在显示屏4中；利用温度传感器6测量螺栓本体1温度，并显示在显示屏4中；工作人员可根据螺栓本体1的温度和形变量，与显示的应力特性信息进行对比分析，获取螺栓本体1的应力状态。
[0034]
在本发明中，压电陶瓷片2优选粘合在螺栓本体1头部，压电陶瓷片2包括金属材料外环21和pzt材料内环22，压电陶瓷片2与超声波探头7之间的工作原理为现有已知的，此处不再详述。压电陶瓷片2的厚度优选在3mm以内，便于超声波的传播(发射和回波)。
[0035]
在本发明中，智能螺栓的身份标识，可以是一个编号、条形码或者二维码3等，相对应的标识输入模块可以为键盘或者扫描模块5等，以实现上述相应功能即可。优选地，参见图1和图3，在本实施例中，身份标识为一个二维码3，粘贴在压电陶瓷片2上，标识输入模块为扫描模块5，使用时只需要利用扫描模块5扫描二维码3，就可以将螺栓本体1的应力特征信息调取显示在显示屏4中。
[0036]
本发明的智能螺栓系统，可包括多个具有不同规格螺栓本体1的智能螺栓，一个超声波检测仪对应测量多个智能螺栓，将每种规格螺栓本体1(具有相同应力特性信息)的应力特性信息都储存于数据储存处理器，使用时，只需利用扫描模块5扫描不同智能螺的二维码3，自动调取处相应数据即可，操作灵活方便。智能螺栓交付用户的同时也交付对应的数据库和二维码3，用户把相关信息注入超声波检测仪。
[0037]
本发明的智能螺栓系统，能够实现多规格螺栓本体1的应力状态的定量检测，提高螺栓检测的精确性，大大提高工作效率，改善螺栓本体1的性能，延长其寿命。螺栓本体1内部的应力测量可以预防事故的发生，保证螺栓受力均匀，优化螺栓本体1在几何尺寸和质量等方面的设计。并且能将螺栓本体1其特有的信息永久存入数据库中，有利于工程人员在研制过程中不断完善数据库中的智能螺栓应力状态信息。本发明的智能螺栓系统，可以应用与多种场合，尤其能够应用于轨道车辆制动系统中。
[0038]
本发明还提供了一种轨道车辆制动系统的连接松紧检测方法，采用上述的智能螺栓系统进行，对轨道车辆制动系统的适合螺栓连接的连接处采用本发明中的智能螺栓进行连接固定，连接松紧检测方法包括以下内容a1～a3：
[0039]
a1、智能螺栓制造后，对螺栓本体1进行标定，获得其应力特性信息，并储存在超声波检测仪的数据储存处理器中，并将应力特性信息数据与其身份标识对应；具体地，对于同一批制造的同规格螺栓本体1，提取一定数量的螺栓本体1运用超声波技术进行不同螺栓应力状态的标定即可，也即该批同规格螺栓本体1具有同一个身份和应力特性信息。
[0040]
a2、智能螺栓安装后，使用超声波检测仪对智能螺栓进行检测，利用标识输入模块将所要检测的智能螺栓的身份标识输入，数据储存处理器根据身份标识调取对应的应力特性信息显示在显示屏4中；利用超声波探头7触发压电陶瓷片2产生超声波，获取螺栓本体1的形变量，并显示在显示屏4中；利用温度传感器6测量螺栓本体1温度，并显示在显示屏4中；根据螺栓本体1的温度和形变量，与应力特性信息进行对比分析，获取螺栓本体1的应力信息。
[0041]
a3、根据a2中获取的螺栓本体1的应力信息，确定螺栓本体1连接处的松紧状态。
[0042]
本发明的连接松紧检测方法，通过智能螺栓系统实现螺栓本体1应力监测，能够更加准确地监测连接处的松紧状态，优化连接状态，预防事故的发生。
[0043]
综上所述，发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
[0044]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。