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1、(10)申请公布号 CN 102865983 A (43)申请公布日 2013.01.09 CN 102865983 A *CN102865983A* (21)申请号 201210372731.X (22)申请日 2012.09.29 G01M 7/02(2006.01) (71)申请人 河南省电力公司电力科学研究院 地址 450008 河南省郑州市嵩山南路 85 号 申请人 国家电网公司 济南瑞普机电技术有限公司 (72)发明人 杨晓辉 任欢 阎东 寇晓适 卢明 娄红玉 杨威 张博 张宇鹏 魏建林 宋高丽 郑豫生 刘相霞 (74)专利代理机构 郑州联科专利事务所 ( 普通 合伙 ) 4110。
2、4 代理人 刘建芳 (54) 发明名称 一种负载可调的电力紧固件防松性能评估检 测装置 (57) 摘要 本发明公开了一种负载可调的电力紧固件防 松性能评估检测装置， 包括振动主机、 伺服液压系 统、 微机及电气控制系统 ； 所述振动主机包括机 架和连接在机架一侧的伺服油缸， 所述伺服油缸 的活塞杆连接有测力传感器， 测力传感器连接有 连接座以及拉板， 所述拉板中部设有穿试验螺钉 的通孔 ； 所述机架的另一侧连接有支撑板， 支撑 板活动连接在拉板下方 ； 本发明可以根据电力紧 固件的实际应用场合及其受振载荷特征来对试验 检测装置的振动载荷进行调节， 从而实现对紧固 件联接的防松性能进行检测评估。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征在于 ： 包括振动主机、 伺服液压系统、 微机及电气控制系统 ； 所述振动主机包括机架和连接在机架一侧的伺服油 缸， 所述伺服油缸的活塞杆连接有测力传感器， 测力传感器连接有连接座以及拉板， 所述拉 板中部设有穿试验螺钉的通孔 ； 所述机架的另一侧连接有支撑板， 支撑板活动连接在拉板 下方 ； 所述支撑板也设有使试验螺钉穿过的通孔 ； 。
4、试验螺钉的下端螺纹连接有压紧座， 所 述压紧座的上半部分外侧套设有夹紧传感器， 夹紧传感器上端与支撑板的下侧面可拆卸连 接。 2. 根据权利要求 1 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征在 于 ： 所述支撑板和拉板之间设有滚珠， 滚珠位于试验螺钉的两侧。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征 在于 ： 所述支撑板一端连接有限位开关， 限位开关与拉板端部设有间距， 间距等于伺服油缸 的运动行程。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征 在于 ： 所述伺服油缸上安装有油缸位移传。
5、感器。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征 在于 ： 所述伺服油缸为中间销轴式油缸。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征 在于 ： 所述机架底部有地脚螺栓。 7. 根据权利要求 1 或 2 所述的负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 其特征 在于 ： 所述支撑板与机架之间通过定位销连接。 权 利 要 求 书 CN 102865983 A 2 1/4 页 3 一种负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置 技术领域 0001 本发明涉及振动试验领域， 尤其是涉及一种电力紧固件防松性能评。
6、估检测装置。 背景技术 0002 在电力系统的主要设备组成中， 几乎都要用到各种形式的紧固件联接。在主要电 气设备的组装中， 考虑到设备的设计寿命及其寿命周期内的运行维护等特点， 以铆接和螺 栓联接的紧固形式最多， 铆接多应用于电器设备内部对电场分布要求较高的场合， 螺栓联 接的应用则比较广泛。对电气设备的抗振能力以及紧固件联接防松性能的要求， 目前在输 电铁塔结构方面的需求比较突出。 0003 由于气象地理方面的特征， 我国冬季时容易造成输电导线不均匀覆冰情况下的舞 动事故， 并在国内影响区域较为广泛。通过对近年来全国几次大范围的舞动事故损坏情况 统计， 发现输电铁塔的紧固件松动脱落为杆塔损。
7、坏的主要特征之一， 几乎在每次舞动引起 的杆塔损坏现场均能发现大量的紧固联接组件。 通过对输电铁塔舞动过程中的载荷变化以 及杆塔抗舞能力的分析研究表明 ： 螺栓松动是造成输电铁塔损坏和倒塔主要原因。一般情 况下在舞动较为严重的地区， 铁塔横担以上通常会使用各种形式的防松螺母来进行防松， 这些形式各异的防松形式经济成本不一， 防松效果差异也很大。在舞动事故调查现场甚至 还发现一些用于防松的扣紧螺母在经过杆塔强烈的振动后， 出现松退、 脱落。 0004 以输电铁塔为主的电力紧固件防松性能检测， 还没有专门的试验方法和试验系 统， 电力紧固件的性能要求大多参照现行的通用紧固件设计和制造标准， 并没有。
8、对其防松 性能提出评估或检测。但从提升输电杆塔的抗舞性能考虑， 需要对电力紧固件尤其是杆塔 紧固件联接进行防松性能测试。 0005 目前对通用紧固件防松性能的考核， 主要参考 GB10431-2002 通用紧固件横向振 动试验方法 所描述的试验方法和试验装置。其试验装置主要为电机所带动的机械偏心轮 式结构， 只能够通过调节电机驱动半径 （振幅） 来调整振动载荷的大小， 第一， 无法实现对振 动载荷大小和波形的直接调整、 测量， 无法根据紧固件连接的实际使用条件及其使用过程 中实际所受动态载荷的变化特点来进行载荷设置。第二， 试验过程中试品夹紧力变化曲线 的输出为每秒钟定点采样， 无法反映出夹紧。
9、力随动态载荷而产生的动态变化特征。 第三， 电 机驱动的振动试验装置在工作过程中受试件应力和传动过程中摩擦的影响， 持续工作时间 较短 （几分钟） ， 无法实现 “夹紧力完全丧失的持续振动次数” 的防松性能评估模式。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 可根 据紧固件联接在实际使用过程中受振载荷特点进行试验载荷设置， 实现对紧固件联接的防 松性能进行有针对性的检测评估。 0007 本发明的技术方案是 ： 一种负载可调的电力紧固件防松性能评估检测装置， 包括振动主机、 伺服液压系统、 微 说 明 书 CN 102865983 A 3 2/4 页。
10、 4 机及电气控制系统 ； 所述振动主机包括机架和连接在机架一侧的伺服油缸， 所述伺服油缸 的活塞杆连接有测力传感器， 测力传感器连接有连接座以及拉板， 所述拉板中部设有穿试 验螺钉的通孔 ； 所述机架的另一侧连接有支撑板， 支撑板活动连接在拉板下方 ； 所述支撑 板也设有使试验螺钉穿过的通孔 ； 试验螺钉的下端螺纹连接有压紧座， 所述压紧座的上半 部分外侧套设有夹紧传感器， 夹紧传感器上端与支撑板的下侧面可拆卸连接。 0008 所述支撑板和拉板之间设有滚珠， 滚珠位于试验螺钉的两侧。 0009 所述支撑板一端连接有限位开关， 限位开关与拉板端部设有间距， 间距等于伺服 油缸的运动行程。 00。
11、10 所述伺服油缸上安装有油缸位移传感器。 0011 所述伺服油缸为中间销轴式油缸。 0012 所述机架底部有地脚螺栓。 0013 所述支撑板与机架之间通过定位销连接。 0014 本发明可以根据电力紧固件的实际应用场合及其受振载荷特征来对试验检测装 置的振动载荷进行调节， 从而实现对紧固件联接的防松性能进行检测评估。 0015 拉板可以根据被试件的型号不同更换不同的垫块 ； 拉板与衬板之间采用滚珠， 可 有效减少外力对实验结果的影响 ； 采用中间销轴式伺服油缸可减少油缸往复运动带来的非 水平方向的力， 减少干扰， 使试验结果更准确。 附图说明 0016 图 1 是本发明的振动主机的结构示意图 。
12、； 图 2 是图 1 的局部放大图 ； 图 3 是本发明的伺服液压系统的控制原理图。 具体实施方式 0017 本发明主要由振动主机、 伺服液压系统、 微机及电气控制系统组成， 采取横向传动 的方式进行加载， 通过对紧固件联接的横向振动来进行性能评估。 0018 如图 1 所示， 本发明的振动主机包括机架 1、 连接在机架 1 左侧的伺服油缸 2、 拉板 5， 伺服油缸 2 的活塞杆连接有测力传感器 3， 测力传感器 3 右端连接有连接座 4， 连接座 4 通过销轴连接有拉板5， 拉板5水平设置， 拉板5中部设有穿试验螺钉的通孔 ； 机架1的右侧 连接有支撑板 6， 支撑板 6 位于拉板 5 的。
13、下方， 支撑板 6 和拉板 5 之间设有若干滚珠 7， 滚珠 7 分别位于试验螺钉 8 的两侧 ； 支撑板 6 也设有使试验螺钉 8 穿过的通孔 ； 试验螺钉 8 的下 端螺纹连接有压紧座 9， 压紧座 9 的上半部分外侧套设有夹紧传感器 10， 夹紧传感器 10 上 端与支撑板 6 的下侧面由螺栓连接。 0019 机架 1 底部通过地脚螺栓 11 将机架 1 稳定地固定在地面上。 0020 如图 2 所示， 支撑板 6 通过定位销与机架 1 的右端连接。支撑板 6 上侧面为衬板 6-1， 衬板 6-1 与拉板 5 之间为滚珠 7。衬板 6-1 由衬板固定块 6-2 通过螺栓固定其位置。 00。
14、21 支撑板 6 一端连接有限位开关 12， 限位开关 12 与拉板 5 右端端部设有间距。 0022 伺服油缸 2 为中间销轴式油缸， 尾部安装有油缸位移传感器 13， 上侧安装有伺服 阀 18。伺服油缸 2 横向往复运动的行程为 60mm。伺服油缸 2 下方为油缸铰接座 14， 油缸铰 说 明 书 CN 102865983 A 4 3/4 页 5 接座 14 通过定位销以及螺栓连接在机架 1 的左端。 0023 在试验螺钉 8 穿过拉板 5 处， 拉板 5 上设有锥形凹坑 5-1， 凹坑 5-1 上放置有中间 有孔的垫块 15， 垫块 15 形状与锥形凹坑 5-1 适配， 为了固定垫块 1。
15、5， 防止其移动， 所以在垫 块 15 两侧的拉板 5 上有螺钉固定的固定圈 16， 固定圈 16 内套有卡圈 17， 固定圈 16 和卡圈 17 均为环形， 嵌套在一起， 二者之间采用间隙配合。卡圈 17 的内孔大小与试验螺钉 8 外径 适配。 0024 工作过程 ： 伺服油缸 2 带动活塞杆以及连接座 4、 拉板 5， 随之带动试验螺钉 8 在垂直于试验螺钉 8 的径向上进行横向振动 ； 夹紧传感器 10 反馈试验螺钉 8 的初始预紧力及夹紧力数据， 测 力传感器 3 反馈输入荷载力数据， 油缸位移传感器 13 反馈伺服油缸 2 的位移数据。当试验 螺钉 8 的横向振动行程超出 60mm 。
16、的范围或异常时， 由限位开关 12 动作停机。 0025 在输电线路实际运行过程中， 导线及杆塔紧固件联接承受的动态振动载荷较大容 易产生松动。 通过对输电线路舞动及振动过程中杆塔动态载荷的变化特点研究， 结果表明 ： 线路舞动时的频率较低， 振动载荷较大 （模式一） ； 风振时的频率较高， 载荷较小 （模式二） 。 还 有一种情况是输电线路发生风偏时塔线体系的载荷变化， 风偏的发生具有一定的随机性， 载荷变化呈现冲击性特点 （模式三） 。本发明提出的 “负载可调” 试验装置主要也是基于对 上述三种动态载荷变化特点考虑， 同时兼顾其他应用场合的动态载荷变化特性， 具有以下 优点 ： 首先， 可。
17、根据实际情况的上述三种模式将载荷在 2kN-30kN 之间调整， 波形可变化为正 弦波、 三角、 冲击， 另外， 还可进行任意波形的输入。 0026 第二， 本专利采用微机控制的 PLC 技术， 采用数据采集卡对试品的夹紧力变化进 行连续采样， 可以反映出夹紧力随动态载荷而产生的动态变化特征， 得到的数据连续完整。 0027 第三， 本专利采用液压伺服作动原理， 可以进行长时间 （24小时以上） 的试验做动。 0028 本发明的控制原理 ： 由信号发生器产生试验要求的载荷、 振动次等输入信号， 经过 伺服控制器驱动伺服阀 18， 伺服直线作动器驱动拉板 5， 带动被试件进行横向振动。而测力 传。
18、感器 3 将信号通过测量放大器反馈给伺服控制回路， 进行输入载荷的调节与修正， 使之 在 2kN 在 30kN 之间精确调节。恒压伺服泵站的作用是进行温度、 液位、 油滤堵塞报警或停 车。 0029 实施例 ： 如图 3 所示， 选取 M18 螺栓， 进行正弦波、 5Hz、 荷载为 10kN 的横向振动试 验。首先， 将 “被试件” 螺钉固定于 “试验螺钉” 位置， 并进行固定， 设定好初始预紧力 （由夹 紧传感器 10 进行初始预紧力测试） ； 第二， 根据试验要求， 在操作界面上选择好试验模式 （模 式一、 二及三） ， 同时输入载荷的波形、 频率、 幅值及振动次数等参数。开机后， 信号回。
19、路中的 信号发生器将控制信号传递给伺服控制器， 伺服控制器驱动伺服阀 18， 伺服直线作动器 （即 伺服油缸 2） 带动活塞杆、 连接座 4 进行机械传动， 带动活动拉板 5 上的试验螺钉 8 进行横 向往复振动。由夹紧传感器 10 反馈初始预紧力和夹紧力数据， 得到夹紧力变化曲线。与此 同时， 伺服油缸 2 在机架上进行平行于水平面的横向往复运动， 由油缸位移传感器 13 反馈 位移数据， 往复运动的行程超出 60mm 时， 由限位开关 12 进行停机动作。 0030 最后需要说明的是 ： 采用滚珠 7 是为了形成滚动摩擦， 滚动摩擦也可以近似替换 为滑动摩擦， 在支撑板 6 和拉板 5 之间采用滑轨和滑槽配合滑动， 构成滑动摩擦。这样的近 说 明 书 CN 102865983 A 5 4/4 页 6 似变化落在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102865983 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102865983 A 7 2/2 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102865983 A 8 。