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螺栓紧固智能系统的应用

设备管理与维修 2022年第12期 115-117页

作者：叶盛刘闽盛王孝祥刘进中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部湖南株洲412001

针对风电机组安装中高强度螺栓联接紧固力受环境温度、液压漏油、液压扳手工作部位磨损影响造成的输出扭矩值不精确问题,应用螺栓紧固智能系统,可有效控制螺栓锁紧力矩在±1.5%范围以内,螺栓力矩紧固后省去力矩验收环节,降低对现场操作... 详细信息

针对风电机组安装中高强度螺栓联接紧固力受环境温度、液压漏油、液压扳手工作部位磨损影响造成的输出扭矩值不精确问题,应用螺栓紧固智能系统,可有效控制螺栓锁紧力矩在±1.5%范围以内,螺栓力矩紧固后省去力矩验收环节,降低对现场操作人员技术能力的依赖,提高控制力矩的一致性和安装质量。

关键词：液压扳手螺栓紧固智能系统

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基于液压拉伸的管法兰螺栓紧固方法研究

基于液压拉伸的管法兰螺栓紧固方法研究

作者：王文武汉工程大学

学位级别：硕士

法兰连接系统在石油化工、核电等方面的应用十分普遍。在运用液压拉伸法紧固管法兰螺栓时,工程上大都会采用分部加载压力的方式进行紧固,分部加压可以降低因卸压造成的螺栓载荷的损失,使螺栓的回弹量减小。然而,目前仍然缺少有关液压拉... 详细信息

法兰连接系统在石油化工、核电等方面的应用十分普遍。在运用液压拉伸法紧固管法兰螺栓时,工程上大都会采用分部加载压力的方式进行紧固,分部加压可以降低因卸压造成的螺栓载荷的损失,使螺栓的回弹量减小。然而,目前仍然缺少有关液压拉伸紧固螺栓时,螺栓力在不同加载步骤下的变化和卸压时的损失状况方面的研究。故本文基于ASME PCC-1螺栓分步加压的基础,选取对液压拉伸分四步加压的方式,对紧固管法兰螺栓的相关问题进行研究,其研究的内容及结论如下:（1）以DN100、PN63的长颈对焊突面管法兰为研究对象,对5种不同目标拉应力（本次研究选取的5种目标拉应力分别为0.2、0.3、0.4、0.5和0.6倍螺栓材料的屈服强度）下M27螺栓载荷变化与卸压损失进行详细的实验分析,在每个不同拉伸应力工况下皆采取四步加压方式分步加载,四步施加的压力值依次为目标拉应力力的50%、70%、100%和120%。结果表明,采用不同目标拉应力紧固螺栓时,预设拉伸应力越大,螺栓上载荷的损失量也越大。在目标拉应力为0.6倍螺栓材料的屈服强度时,四步加载时每步卸压损失率依次为10.2%、11.4%、12.7%、14.1%。这四步的螺栓载荷损失率比目标拉应力为0.5、0.4、0.3、0.2倍螺栓材料的屈服强度四步加载时的损失率大。（2）以DN100、PN63的长颈对焊突面管法兰为研究对象,运用五种不同目标拉应力对管法兰M27螺栓进行分步加压紧固实验,紧固完成后调节加热装置对法兰系统进行加热使其升温至100℃并保持4小时。研究螺栓紧固完成后温度变化对螺栓载荷的影响。结果表明,螺栓在5种不同目标拉应力下螺栓完成紧固后,随着法兰系统温度升高,螺栓上的剩余载荷也会发生变化,变化趋势为先增大后继减小最后趋于稳定值,且增大的量要小于减少的量。目标拉应力越大,螺栓载荷变化越明显。目标拉应力为0.6倍螺栓材料屈服强度时,完成拉伸紧固后对系统升温过程中,螺栓载荷最大增加2241 N,最大减小3435N。（3）运用ANSYS Workbench对五种不同拉伸载荷下液压拉伸紧固后的管法兰系统进行紧密性分析。结果表明法兰系统在完成液压拉伸紧固后,法兰系统的等效应力关于中面对称分布,具有良好的紧密性,各部件的材料强度满足条件。

关键词：液压拉伸法兰连接目标拉伸应力螺栓紧固

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角钢塔塔身螺栓紧固机器人的设计与研究

角钢塔塔身螺栓紧固机器人的设计与研究

作者：薛敏电子科技大学

学位级别：硕士

我国作为电力能源需求大国,输电角钢塔架设数量多且分布范围广,角钢塔组塔施工与电力巡检的关键一步就是紧固螺栓,确保螺栓连接的可靠性。目前螺栓紧固的工作主要依靠人工作业,存在紧固力矩不达标且一致性差的缺陷。为了解决这一问题,... 详细信息

我国作为电力能源需求大国,输电角钢塔架设数量多且分布范围广,角钢塔组塔施工与电力巡检的关键一步就是紧固螺栓,确保螺栓连接的可靠性。目前螺栓紧固的工作主要依靠人工作业,存在紧固力矩不达标且一致性差的缺陷。为了解决这一问题,本文研制了一种角钢塔塔身螺栓紧固机器人,它在自主攀爬角钢的基础上,搭载螺栓识别摄像头与拧螺栓电动扳手,完成识别定位并拧紧螺栓的任务,可以应用于组塔阶段已预紧螺栓的紧固,以及电力巡检中的螺栓紧固。主要研究内容包括:（1）分析机器人的作业环境与作业范围,确定功能需求及设计指标;分析机器人攀爬机构的运动方式、静态定位方式及驱动方式,确定本论文机器人采用电机驱动的多足机械夹持式攀爬机构;分析螺栓拧紧控制技术,确定机器人所需电动扳手采用扭矩法拧紧控制;分析控制方案,确定了以PLC为核心的机器人控制系统。（2）以总体方案为基础设计机器人机械结构,经过四个版本的迭代优化,设计了一种新型步进式仿生攀爬拧螺栓机器人。针对角钢结构特点设计了一种环抱型夹爪机构;针对角钢塔表面障碍物设计了一种单肢上升、跨越式越障的越障机构;针对角钢表面螺栓分布特点设计了一种可搭载拧螺栓扳手的支架与驱动装置。（3）通过对机器人攀爬过程中的极限受力位置受力分析,确定了夹持机构受力参数;利用有限元仿真软件仿真机器人关键受力位置,确定了受力薄弱环节,优化了各部分结构。对机器人整体进行有限元仿真,根据静力学与模态分析结果进行了结构优化,提高了机器人的刚度和强度。对机器人拧紧螺栓的工作状态进行了模态分析,确定了其固有频率与扳手激励频率存在一定间隔,保证机器人工作时不会发生共振。（4）根据机器人控制系统需求,确定了控制系统总体设计方案与硬件间交互方式。通过对控制系统硬件部分设计选型与通信方案对比,确定了硬件间的通信方式;通过对机器人的作业流程进行详细分解,确定了机器人的控制逻辑;分析机器人的运行状态,设计开发了PLC程序以及HMI人机界面。（5）搭建机器人的实验平台,开展样机实验,验证了机器人各部分结构设计的合理性以及控制系统的可靠性,根据实验结果提出了进一步的优化设计方案。

关键词：角钢塔机器人螺栓紧固结构设计有限元仿真控制系统

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角钢塔螺栓的紧固控制技术

北京理工大学学报 2024年第4期44卷 395-402页

作者：王向周陈旸赵国强韩谦北京理工大学自动化学院北京100081

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环... 详细信息

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环,在对其总扰动量进行估计的同时得到角加速度的估计值,然后将该角加速度值作为二阶滑模观测器的输入进行紧固扭矩值的估计,解决了二阶滑模观测器中变量的导数值难以获得的问题.仿真和实验结果表明,与传统PID控制器、滑模控制器相比,所提方法可实现扭矩的准确估计,具有扭矩调节时间短,超调小的特点.

关键词：电动扳手螺栓紧固自抗扰控制扭矩控制自抗扰与滑模观测器融合算法

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横向载荷作用下螺栓在紧固过程中的力分析

北京信息科技大学学报（自然科学版） 2022年第6期37卷 49-56页

作者：刘培生程伟北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

螺栓紧固是工程结构中一种常见的紧固方式,螺栓紧固过程中的平衡分析可以展示出工程构件受力分析和内力分析的丰富信息。研究了紧固螺栓承受横向载荷的受力情况,建立了螺栓螺杆的内力方程,呈现了螺杆的内力分布状态,为螺栓的实际应用设... 详细信息

螺栓紧固是工程结构中一种常见的紧固方式,螺栓紧固过程中的平衡分析可以展示出工程构件受力分析和内力分析的丰富信息。研究了紧固螺栓承受横向载荷的受力情况,建立了螺栓螺杆的内力方程,呈现了螺杆的内力分布状态,为螺栓的实际应用设计铺垫了基础。研究可知,在实践中对螺栓进行多方位的力学设计,可达到不同受力状况下的有效应用。

关键词：螺栓紧固平衡分析力学设计

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优化法兰螺栓紧固方法促进挥发性有机物减排

石油化工设备 2019年第3期48卷 70-75页

作者：张绍良王剑波中海油惠州石化有限公司广东惠州516086 凯特克集团有限公司上海200063

优化法兰密封面螺栓紧固方法可以降低石化企业的挥发性有机物排放。基于法兰连接结构的整体性分析了影响法兰密封的主要因素,基于法兰连接结构的受压与强度关系分析了影响法兰密封的关键因素。介绍了法兰固定的2种传统方法及其优缺点,... 详细信息

优化法兰密封面螺栓紧固方法可以降低石化企业的挥发性有机物排放。基于法兰连接结构的整体性分析了影响法兰密封的主要因素,基于法兰连接结构的受压与强度关系分析了影响法兰密封的关键因素。介绍了法兰固定的2种传统方法及其优缺点,结合对扭矩法和拉伸法的优化改进以及紧固辅助工具的使用详细阐述了法兰紧固的新方法——扭矩拉伸法,提出了根据设备法兰密封风险高低选择紧固方法的要点。以某石化厂反应器封头法兰泄漏处理为例,说明了扭矩拉伸紧固法的选用过程和实际应用效果。

关键词：法兰密封螺栓紧固优化选择应用

管片螺栓紧固时间点对地铁隧道注浆整治效果的影响

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城市轨道交通研究 2021年第S01期24卷 163-168页

作者：王嘉鸿邹文豪李筱旻上海地铁维护保障有限公司工务分公司上海200233

对于地铁隧道管片收敛变形,通常采用地面双液微扰动注浆技术进行整治修复,为减小注浆后的管片收敛变形回弹需要紧固隧道管片螺栓。现有的自动化监测手段可以满足注浆作业的全过程监控,但由于施工作业限制多、注浆周期紧,注浆当晚紧固螺... 详细信息

对于地铁隧道管片收敛变形,通常采用地面双液微扰动注浆技术进行整治修复,为减小注浆后的管片收敛变形回弹需要紧固隧道管片螺栓。现有的自动化监测手段可以满足注浆作业的全过程监控,但由于施工作业限制多、注浆周期紧,注浆当晚紧固螺栓在一定程度上成为了微扰动注浆的关键节点。为尝试提高注浆效率,通过试验探究螺栓紧固时间点对管片收敛变形回弹的影响,探寻螺栓紧固时间节点与管片收敛变形回弹的关系。结果表明,注浆一周后紧固螺栓的管片收敛变形与注浆当晚紧固螺栓的差异不大,建议采用注浆一周后紧固螺栓。

关键词：地铁隧道管片注浆螺栓紧固收敛变形斜率收敛变形回弹率

天荒坪抽水蓄能电站进水球阀螺栓紧固工艺研究与实践

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水电站机电技术 2022年第9期45卷 50-53页

作者：施玉泽中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部云南昆明650032

通过在天荒坪抽水蓄能电站球阀检修中对球阀上游侧螺栓紧固的工艺进行研究,分析了原安装期间厂家使用的氧-乙炔火焰加温紧固球阀与上游延伸钢管螺栓紧固施工工艺的弊端,现场对采用加热棒加温的可行性进行研究及试验,最终采用电加热棒的... 详细信息

通过在天荒坪抽水蓄能电站球阀检修中对球阀上游侧螺栓紧固的工艺进行研究,分析了原安装期间厂家使用的氧-乙炔火焰加温紧固球阀与上游延伸钢管螺栓紧固施工工艺的弊端,现场对采用加热棒加温的可行性进行研究及试验,最终采用电加热棒的方案完成THP 6台机球阀的拆装工作实践,值得同类型检修及安装工程参考借鉴。

关键词：球阀螺栓紧固氧-乙炔火焰加温电加温

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螺栓法兰紧固的结构优化

辽宁石油化工大学学报 2022年第6期42卷 56-59页

作者：范志浩张丽房伟郑大智孙铁多依丽辽宁石油化工大学机械工程学院辽宁抚顺113001 中油国际管道有限公司北京100029 中国石油抚顺石化公司辽宁抚顺113000 辽宁石油化工大学环境与安全工程学院辽宁抚顺113001

为提高压力容器螺栓法兰的紧固效果,对液压扳手和握持套筒的结构进行了改进,优化了握持套筒,并设计了一款新型固定扳手;对螺栓法兰紧固操作的液压扳手和握持套筒的配合使用进行了详细介绍并进行了对比,对握持套筒存在的问题进行了改进;... 详细信息

为提高压力容器螺栓法兰的紧固效果,对液压扳手和握持套筒的结构进行了改进,优化了握持套筒,并设计了一款新型固定扳手;对螺栓法兰紧固操作的液压扳手和握持套筒的配合使用进行了详细介绍并进行了对比,对握持套筒存在的问题进行了改进;运用ANSYS对新型固定扳手进行了静力学结构分析。结果表明,该结构优化可有效提高压力容器法兰螺栓的紧固效果。

关键词：握持套筒液压扳手螺栓紧固新型固定扳手