一種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于土木工程以及機(jī)械工程的螺栓連接領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是當(dāng)螺栓連接界面發(fā)生松動(dòng)時(shí)，超聲波的傳播路徑會(huì)被影響，智能墊片發(fā)射和接收信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化，而利用接收到的信號(hào)能量的變化可以反過(guò)來(lái)推測(cè)螺栓連接界面所處的狀態(tài)，這種基于壓電陶瓷的智能墊片為工程上螺栓連接界面監(jiān)測(cè)提供一種簡(jiǎn)便可行的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代大型土木結(jié)構(gòu)，例如大跨度鋼橋，超高層建筑以及大型輸電塔等結(jié)構(gòu)中，螺栓連接作為一種重要的連接方式，其可靠性是保證工程質(zhì)量及結(jié)構(gòu)正常服役的基礎(chǔ)。因此，其連接界面損傷監(jiān)測(cè)研究越來(lái)越受到人們的重視。
[0003]壓電陶瓷作為一種新型的智能材料運(yùn)用在很多方面。它具有的壓電效應(yīng)是任何壓電材料都具有的一項(xiàng)重要特性。在滿足一定的溫度條件下，當(dāng)對(duì)壓電元件施加機(jī)械變形時(shí)，就會(huì)引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)移動(dòng)而產(chǎn)生點(diǎn)的極化，從而導(dǎo)致元件兩個(gè)表面上出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，且電荷密度與外力成比例，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，在壓電元件兩個(gè)表面上施加電壓，由于電場(chǎng)的作用，造成壓電元件內(nèi)部正負(fù)電荷中心產(chǎn)生相對(duì)位移，導(dǎo)致壓電元件的變形，即逆壓電效應(yīng)。本發(fā)明正是利用壓電陶瓷所特有的這種正壓電與逆壓電效應(yīng)。
[0004]對(duì)具有眾多螺栓連接的界面而言，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)要依靠人工一個(gè)一個(gè)的去監(jiān)測(cè)螺栓松動(dòng)情況，這種監(jiān)測(cè)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且對(duì)于一些特殊結(jié)構(gòu)的檢測(cè)還具有一定危險(xiǎn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置，智能墊片裝置的實(shí)物模型(如圖1)，主要由兩部分構(gòu)成，一部分是開(kāi)槽的墊片，另一部分是安裝在內(nèi)部的壓電陶瓷。
[0006]需要說(shuō)明的是智能墊片是成對(duì)工作的，一個(gè)發(fā)射信號(hào)，另一個(gè)接收信號(hào)。當(dāng)螺栓松動(dòng)時(shí)，連接的界面發(fā)生改變，智能墊片發(fā)射的超聲波信號(hào)所經(jīng)過(guò)的路徑也會(huì)改變，導(dǎo)致接收的超聲波信號(hào)改變，根據(jù)接收的信號(hào)改變信息可以判斷出螺栓連接界面所處的狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0008]—種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置，包括上墊片1、下墊片2、上槽口 3、下槽口 4、壓電陶瓷片5、屏蔽殼6和環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層7;結(jié)構(gòu)相同的環(huán)形上墊片丨和環(huán)形下墊片2對(duì)稱粘貼，上墊片I和下墊片2上分別開(kāi)有上槽口 3和下槽口 4，上槽口 3和下槽口 4相對(duì)形成一個(gè)整體的槽口；槽口內(nèi)填充壓電陶瓷片，導(dǎo)線焊接在壓電陶瓷片的正負(fù)極，在焊接好導(dǎo)線的壓電陶瓷片上外設(shè)置一層環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層，環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層外表面設(shè)有金屬屏蔽殼。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]1、此裝置依靠壓電陶瓷具有的壓電效應(yīng)，最終利用電信號(hào)檢測(cè)界面以及螺栓狀態(tài)，不需要人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，省時(shí)省力。而且對(duì)于螺栓的安裝以及整體結(jié)構(gòu)的性能沒(méi)有影響。
[0011]2、此裝置屬利用主動(dòng)監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
[0012]3、本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，零件較少，制作和安裝過(guò)程簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，成本低且維護(hù)方便，能有效監(jiān)測(cè)出螺栓連接界面安全狀態(tài)，具有廣闊的推廣市場(chǎng)和應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明整體實(shí)物輪廓示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的前視圖。
[0015]圖中:I上墊片；2下墊片；3上槽口；4下槽口；5壓電陶瓷片;6屏蔽殼;7環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置，【具體實(shí)施方式】如下:
[0017]智能墊片的上墊片I和下墊片2采用Q235鋼材料制成，具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和以及一定的韌性。將上墊片I和下墊片2各開(kāi)一個(gè)相同尺寸的上槽口 3和下槽口 4，將兩片開(kāi)了槽的上墊片I和下墊片2用502膠水對(duì)稱放置粘接且兩槽口相鄰，上槽口 3和下槽口 4用來(lái)放置壓電陶瓷片5。壓電陶瓷片5事先要進(jìn)行以下處理:選用厚度較薄、尺寸略小于兩個(gè)粘接后的槽口的壓電陶瓷片，在壓電陶瓷表面正負(fù)極焊接導(dǎo)線。在焊接完導(dǎo)線的壓電陶瓷片表面涂敷一次環(huán)氧樹(shù)脂涂層，涂敷環(huán)氧樹(shù)脂是為了保證焊接完導(dǎo)線的壓電陶瓷的絕緣性，待環(huán)氧樹(shù)脂完全風(fēng)干后再在外表面用銅做層屏蔽殼6，這是為了屏蔽外界噪聲信號(hào)的干擾。對(duì)粘接后的上墊片I和下墊片2之間的槽口環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層7，在保證環(huán)氧樹(shù)脂還是液體狀態(tài)時(shí)將包有涂覆層的壓電陶瓷嵌入安裝其中，待環(huán)氧樹(shù)脂風(fēng)干之后用萬(wàn)用表檢測(cè)絕緣即可使用。
[0018]需要注意的是智能墊片是成對(duì)使用的，一對(duì)智能墊片做工材料是完全相同的，兩個(gè)智能墊片中任意一個(gè)作為信號(hào)發(fā)射端，另一個(gè)作為信號(hào)接收端都可以?？紤]到墊片在使用過(guò)程中會(huì)隨著螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就增加了測(cè)得的信號(hào)影響因素，因此使用中可以將墊片粘貼在螺栓連接點(diǎn)被監(jiān)測(cè)界面外表面，消除不確定性因素的影響。
[0019]此外此智能墊片裝置可以視具體情況做一些優(yōu)化，其可改變之處主要包括墊片的幾何外形尺寸、開(kāi)槽的尺寸，壓電陶瓷型號(hào)等一些主要參數(shù)的選擇應(yīng)用，還有就是智能墊片的安裝位置和數(shù)量等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置，其特征在于，該智能墊片裝置包括上墊片、下墊片、上槽口、下槽口、壓電陶瓷片、屏蔽殼和環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層;結(jié)構(gòu)相同的環(huán)形上墊片和環(huán)形下墊片對(duì)稱粘貼，上墊片和下墊片上分別開(kāi)有上槽口和下槽口，上槽口和下槽口相對(duì)形成一個(gè)整體的槽口；槽口內(nèi)填充壓電陶瓷片，導(dǎo)線焊接在壓電陶瓷片的正負(fù)極，在焊接好導(dǎo)線的壓電陶瓷片上外設(shè)置一層環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層，環(huán)氧樹(shù)脂填充保護(hù)層外表面設(shè)有金屬屏蔽殼。
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木工程以及機(jī)械工程的螺栓連接領(lǐng)域，提供了一種用于監(jiān)測(cè)螺栓連接界面的智能墊片裝置，適用于螺栓連接的各種界面監(jiān)測(cè)問(wèn)題。本發(fā)明主要由兩部分組成，一部分是兩片開(kāi)口大小一致、尺寸相同的薄墊片粘貼而成，另一部分是裝有屏蔽殼的焊接導(dǎo)線的壓電陶瓷片，兩部分組合而成。具體的說(shuō)，是當(dāng)螺栓連接界面發(fā)生松動(dòng)時(shí)，超聲波的傳播路徑會(huì)被影響，智能墊片發(fā)射和接收信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化，而利用接收到的信號(hào)能量的變化可以反過(guò)來(lái)推測(cè)螺栓連接界面所處的狀態(tài)，本發(fā)明適用于各種螺栓連接界面情況，且裝置本身構(gòu)造簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，為工程上螺栓連接界面監(jiān)測(cè)提供一種簡(jiǎn)便可行的方法。
【IPC分類】G01D21/00, F16B43/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105605078
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610141204
【發(fā)明人】霍林生, 陳冬冬, 宋鋼兵
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日