一种螺栓松动角度传感器的制作方法

本技术涉及机械结构，特别是涉及一种螺栓松动角度传感器。

背景技术：

1、由于机械运动带来的震动、金属应力和外力负重等因素，加之使用环境恶劣、工况复杂，风电机组使用的高强度连接螺栓在运行过程中，长期受振动、扭转、剪切等各种载荷的综合影响，导致高强度连接螺栓出现不同程度的松动。一旦螺栓产生松动而无法被及时发现，该螺栓与周边的螺栓的应力幅将增大，形成疲劳寿命大幅缩短的恶性循环，螺栓的断裂将成为必然，轻则造成部件损伤,如螺栓断裂掉落带来二次损伤，产生较大的维修成本，重则引发严重的安全事故，造成巨额经济损失。

2、人们试图在安装高强度连接螺栓时通过各种方法使螺栓固定后不产生松动，但至今仍无法找到一个能适用于各种螺栓且能完全防止螺栓松动的解决办法。因而螺栓松动问题一直无法得到根本解决。

3、定期巡视检查螺栓松动情况并及时加以紧固是各个行业目前的普遍方法，大型风力发电塔的高强螺栓每隔3-6个月就需一次抽样率为100％的人工检测。这种人工方法不但工作量大、巡视检查时间长，而且很难精准了解每个螺栓的松动情况，巡视检查存在遗漏时会造成安全隐患。为了确保风电机组的安全稳定运行，减少运维成本，避免机组发生重大安全事故，对风电机组的叶片和塔架的高强度连接螺栓，进行松动角度监测，通过及时加固松动螺栓以避免安全事故发是行业的迫切需求。

4、在监测螺杆和螺母发生相对松动方面，传统的方法有力矩法和画线标记法，这两种方法工作量大，监测不够精细，需要人工巡检或上机操作。

5、在监测螺栓预紧力方面，安装在螺栓上的螺栓预紧力传感器，通过发射和接收超声波脉冲电信号，测量并计算发射和回波电信号之间的时间差，通过比较拧紧状态和未拧紧状态的测量时间变化，判断螺栓预紧力大小，得到螺栓的松动情况。该方法实际操作复杂，在线监测成本高、安装不便，且需要定期校准，应用于高强度连接螺栓还存在困难。

6、在监测高强度连接螺栓连接的法兰间隙方面，通过在法兰盘的若干位置上安装高精度位移传感器，即可监测到法兰盘之间的间隙，间接识别高强度连接螺栓的松动情况。该方法只在法兰因螺杆的拉伸和松动存在张开距离有效，而风电机组法兰盘高强度螺栓数量多，少量螺栓松动通常不会产生法兰间隙位移，因而该方法无法用于监测螺栓松动情况。

7、如何实现精确监测螺栓松动，且安装简单、维护便捷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种测试精度高、安装简单、维护便捷的螺栓松动角度传感器。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种螺栓松动角度传感器，用于监测螺杆与螺母之间的相对松动情况，所述螺栓松动角度传感包括螺杆固连组件和螺母固连组件；所述螺杆固连组件用于固定于螺杆上，包括底座和双极磁铁，双极磁铁固定于底座上；所述螺母固连组件用于固定于螺母上，包括壳体和监测模块，监测模块固定于壳体，用于监测双极磁铁的磁场方向变化，以通过监测双极磁铁的磁场方向变化来监测螺杆固连组件和螺母固连组件之间的松动角度。

4、优选地，所述双极磁铁为双极磁柱，所述底座包括底板以及位于底板上与双极磁柱相适配的卡扣结构，通过卡扣结构将双极磁柱固定于底座上，且使双极磁柱轴向与底座轴线保持垂直。

5、优选地，所述卡扣结构位于底座底板朝向螺杆的一侧或远离螺杆的一侧；所述卡扣结构包括四个卡扣柱，所述双极磁柱夹持固定于四个卡扣柱之间；或者所述卡扣结构包括形成弧形抱紧结构的两卡扣件，所述双极磁柱压入固定于两卡扣件之间。

6、优选地，包括均对应双极磁铁磁极的第一组磁场标识，所述第一组磁场标识位于所述底座周缘；

7、和/或第二组磁场标识，所述第二组磁场标识位于所述壳体周缘；

8、和/或第三组磁场标识，所述第三组磁场标识位于底座上且分设于双极磁铁两端。

9、如权利要求1所述的螺栓松动角度传感器，其特征在于，所述底座通过螺纹连接或卡接方式固定于螺杆上。

10、优选地，所述底座与壳体在螺杆轴向上存在间距，以避免螺栓松动后底座与壳体相抵接。

11、优选地，所述壳体包括相配合的外壳与盖板，所述外壳与盖板形成空腔，以将监测模块固定于空腔中并进行封装。

12、优选地，所述外壳包括顶板以及由顶板向下延伸形成用以固定于螺母的固定部；所述固定部内壁设有防止螺母固连组件相对螺母滑动的止动结构。

13、优选地，所述固定部包括多个支撑条，支撑条末端通过卡箍固定于螺母；所述卡箍包括用于环绕于支撑条外缘的卡环以及用于调紧卡环使支撑条紧固于螺母的夹紧件；各所述支撑条外侧设置有与卡箍适配以对卡箍安装位置进行限制的卡箍凹槽。

14、优选地，所述固定部为圆环状，通过顶部横向开缝及其末端纵向开缝形成具有弹性的活动横向末端，活动横向末端与邻接的固定末端通过卡齿配合锁紧。

15、优选地，所述活动横向末端与固定末端的卡齿分别朝内与朝外设置，所述活动横向末端的朝内卡齿与固定末端的朝外卡齿相配合；或者所述活动横向末端与固定末端的卡齿均朝上下设置，活动横向末端的第一卡齿包括相背设置的两卡齿部，固定末端的第二卡齿包括相向设置的两卡齿部，所述第一卡齿与第二卡齿相配合。

16、优选地，所述固定部包括两个半环形部，两个半环形部侧端部之间具有间隙，各半环形部两侧端部底端设有往外凸出的卡扣卡件，两个半环形部相邻的卡扣卡件通过卡扣扣件扣合固定。

17、优选地，所述监测模块包括电路板、监测元件和连接器，电路板固定于外壳，所述监测元件安装于电路板上，连接器与电路板电连接。

18、优选地，所述连接器包括相互适配的公头与母头，用于与相邻的螺栓松动角度传感器直接串接；所述监测模块还包括两根线缆，两根所述线缆两端分别将连接器公头或母头连接于电路板；所述外壳与盖板相接表面分别设有第一线缆凹槽、第二线缆凹槽，第一线缆凹槽、第二线缆凹槽分别设有用于卡住线缆外被的第一卡持部、第二卡持部。

19、优选地，所述连接器具体为板载连接器，板载连接器安装于电路板上，所述壳体对应设有使板载连接器外露的安装槽。

20、优选地，所述外壳上表面设有匹配电路板的电路板凹槽，所述盖板盖设于外壳上表面形成用于固定监测模块的空腔；或所述外壳下表面设有匹配电路板的电路板凹槽，所述盖板盖设于外壳下表面形成用于固定监测模块的空腔。

21、优选地，所述盖板通过螺钉和/或卡扣的方式固定。

22、优选地，所述电路板两端分别设有凸耳，所述电路板凹槽对应凸耳设有侧槽；各所述凸耳分别设有螺钉安装通孔，所述外壳对应螺钉安装通孔设有螺孔，以通过螺钉穿过螺钉安装通孔螺接于螺孔中。

23、优选地，所述电路板一侧设有以作为方向标识的缺口；所述空腔中填充有用于封装监测模块的绝缘胶。

24、优选地，所述监测元件为能感应到的磁场方向转换为电阻阻值的tmr敏感芯片；所述电路板还包括单片机模块，所述单片机模块里存有传感器身份信息。

25、优选地，所述监测模块还包括安装于电路板上用于显示传感器的工作状态的指示灯和用于对传感器进行初始角度信号置零的置零器件，所述指示灯与置零器件外露于壳体；所述盖板设有多个器件通孔，分别对应置零器件与指示灯，以使零器件与指示灯外露，同时提供灌胶通道。

26、相对于现有技术，本发明螺栓松动角度传感器，通过在螺杆固连组件上设置双极磁铁，在螺母固连组件设置用于监测双极磁铁的磁场方向变化的监测模块，通过监测双极磁铁的磁场方向变化来监测螺杆固连组件和螺母固连组件之间的松动角度，测试精度高，安装简单，维护便捷，能有效降低成本，可迅速定位松动螺栓位置。