螺纹连接牢度检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种用于螺纹连接结构连接牢度的检测
目.0
【背景技术】
[0002]螺纹连接广泛应用于机械、化工、交通、电力、航空、土木等行业的各类设备和结构中，其一方面用于连接可拆卸部件，另一方面在很多情况下也用于传递零部件间的载荷，其连接状态(表现为轴向预紧力)直接关系到整个设备或结构工作的可靠性和安全性。
[0003]在实际工程应用中，由于螺栓和/或螺母与被连接零件之间以及螺纹间摩擦力的存在，很难精确控制螺纹连接的预紧力，更难以进行准确的测量，因而螺纹连接的连接状态本身就较难控制；正常情况下，连接用的三角螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱，但是在冲击、振动和变载的作用下，螺纹连接间的预紧力可能在某一瞬间消失；在高温或温度变化较大时，由于温度变形差异等原因，也可能导致连接预紧力的消失，而预紧力的消失将导致螺纹连接的松脱，轻者会影响设备的正常运转，重者会造成重大事故。因此，为了保证连接可靠，必须采取有效的防松措施，在重要的连接场合，还必须对螺纹连接结构进行实时检测与监控，对连接的牢度与可靠性形成预警机制，确保螺纹连接的万无一失。
[0004]对于螺纹连接的预紧，通常采用扭矩扳手加以控制，但如前所述，由于螺栓和/或螺母与被连接零件之间以及螺纹间摩擦力的存在，扭矩扳手所指示的施加于连接螺纹上的扭矩值并不能真实反映连接螺纹所实际承受的拧紧扭矩，因而也就不能确定真实的螺纹连接的预紧力；对于螺纹连接的预紧力的测量，可以采用在用于连接的螺杆上安装电阻应变片，通过测量螺杆应变进而获得螺杆的轴向力，具有很高的测量精度，但由于螺杆安装结构的限制，这种方式也很难实现。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种螺纹连接牢度检测装置，它能方便地检测螺纹连接的连接状态，保证螺纹连接的可靠性。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型的一种螺纹连接牢度检测装置，包括压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片，所述压电陶瓷发射晶片与高频信号发生装置电连接，所述压电陶瓷接受晶片与数据采集装置电连接，所述数据采集装置与信号处理及报警装置电连接。
[0007]在上述结构中，由于该装置包括压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片，所述压电陶瓷发射晶片与高频信号发生装置电连接，所述压电陶瓷接受晶片与数据采集装置电连接，则因为压电陶瓷可以将机械能和电能互相转换，故而高频信号发生装置可以将所产生的高频信号传递给压电陶瓷发射晶片，通过压电陶瓷发射晶片产生脉冲声波作用于螺纹连接结构，压电陶瓷接受晶片接收透过螺纹连接界面的声波信号并转化为相应的电信号，数据采集装置对从压电陶瓷接受晶片传递来的电信号进行放大，在此过程中，从压电陶瓷发射晶片传递出来的声波传播到压电陶瓷接受晶片的过程也是一个能量的传递过程，能量在传递过程中必然会产生损耗，其中一部分损耗于材料内部，另一部分损耗于连接界面，当声波到达螺纹连接界面时，仅有其中一部分波的能量可以穿过连接界面继续传播，对于给定装置，消耗在材料内部的能量是一定的，穿过连接界面的波能量的多少与连接界面的接触连接状态有着正相关的关系，通过螺纹连接的两个零件的连接面理论上应该是完全接触的两个面，但因连接表面粗糙度的存在，其实际接触面积要小于其理论接触面积，其实际接触面积随着接触界面所受的压力变化而变化，而该压力取决于螺纹连接紧固力的大小。上述实际接触面积也就反映了连接界面的接触连接状态，也就是说，穿过连接界面的波能量的多少与螺纹连接紧固力的大小有着正相关的关系。因此，通过对数据采集装置所接受的从压电陶瓷接受晶片传递来的电信号的分析对比，就可以确定连接界面的接触连接状态，从而得到螺纹连接的连接状态。
[0008]又由于所述数据采集装置与信号处理及报警装置电连接。则信号处理及报警装置可以对从数据采集装置中得到反映螺纹连接状态的电信号进行分析对比，当所接受的电信号所反映出的波能量与理想状态下的波能量进行对比而偏低时，说明连接界面实际接触面积减小，螺纹连接状态变差，螺纹连接有松动。所谓的理想状态下的波能量为根据所给定的螺纹连接装置中一定螺纹连接扭矩所产生预紧力下的螺纹连接界面所能传递的波能量，不同的螺纹连接扭矩所产生预紧力对应有不同的螺纹连接界面所能传递的波能量，当扭矩增达到一定程度时，螺纹连接界面之间已无变形空间后，螺纹连接界面的实际接触面积达到最大，所能传递的波能量达到饱和，不再有较大变化。信号处理及报警装置对从数据采集装置中得到反映螺纹连接状态的电信号所反映出的波能量与理想状态下的波能量进行分析对比，当反映螺纹连接状态的电信号所反映出的波能量降低到一定程度时，信号处理及报警装置会及时发出报警信息，提醒操作人员及时处理，从而保证了螺纹连接的可靠性。
[0009]本实用新型的一种优选实施方式，所述压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片分别固连于通过连接螺栓连接的两零件上，且压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片分别位于两零件连接界面的两侧。采用该实施方式，压电陶瓷发射晶片与压电陶瓷接受晶片固连在两零件上，可以保证压电陶瓷发射晶片能将声波信号稳定可靠地传递到连接界面一侧的零件上，压电陶瓷接受晶片亦能从连接界面的另一侧准确可靠地接受到透过连接界面所传递过来的声波信号，这样能准确反映依靠连接螺栓连接的两零件之间的连接状态。
[0010]本实用新型的另一种优选实施方式，所述压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片在连接螺栓一侧相对设置。采用该实施方式，在连接螺栓一侧相对设置的压电陶瓷发射晶片和压电陶瓷接受晶片使得声波的发射与接受距离短，信号干扰少，对连接状态的检测结果较为