基于视频识别技术的心盘螺栓自动紧固研究

铁路货车下心盘设在转向架摇枕上部，与装在车箱底架中央的上心盘对应，承受并传递车体的重量及纵向力和横向力，下心盘状态的好坏直接影响着车辆的动力学性能和运行安全，针对当前货车转向架下心盘螺栓自动紧固装置存在的不足，提高下心盘螺栓自动紧固精度，设计了基于一种基于视频识别技术的心盘螺栓自动紧固装置，并通过具体应用实例测试了其性能。测试结果表明，设置的装置中在满足工艺实际要求，下心盘螺栓自动紧固精度高、效率高，而且自动化程度得到了改善，可以提高铁路货车段修的检修效率与质量，确保行车安全。     

传感器紧固状况的分析

应变式负荷传感器紧固状况的好坏直接影响其使用精度。一只性能优良的传感器由于使用中安装没有达到要求,会造成在加载时传感器工作状况的改变而产生很大的测量误差。为此安装时控制固定螺栓的拧紧力矩十分必要,只有这样才能使传感器在各种情况下保持位置的稳定,同时也可避免由于拧得过紧而使螺栓拧断。本文以悬臂梁式传感器为例,对其紧固状况进行分析计算,然后提出正确紧固传感器的办法。一、紧固状况的分析计算悬臂梁式传感器的安装尺寸如图1所示。显     

基于abaqus的发动机气缸金属垫片密封性能仿真

本文运用工程仿真软件abaqus分析了某型号的汽车发动机金属气缸垫片在预紧力载荷,气缸爆发压力载荷,热载荷作用下的压力分布情况,为该气缸垫片选型,设计以及螺栓预紧力的选择提供了依据。     

基于深度学习的螺栓松动图像检测方法研究

针对螺栓松动检测作业需求,提出了一种将深度学习目标检测技术与数字图像处理技术相结合的螺栓松动图像检测方法。将Faster R-CNN应用于螺栓目标检测,设计了螺栓图像预处理、特征提取以及螺栓松动判别算法,采集一定数量的螺栓图片集,验证螺栓松动图像检测方法的可行性和有效性。实验表明：该螺栓松动图像检测方法能够比较精确地定位和识别一幅图像中的螺栓,且可以有效地检测出螺栓是否松动及其松动程度。该图像检测方法可为螺栓松动故障诊断提供了一种新的解决思路和技术方法。     

风力发电机组高强度螺栓的疲劳预测

风力发电机组法兰盘和叶根轮毂处通过高强度螺栓进行连接,大多数风力发电机塔筒发生倒塌就是连接螺栓疲劳所导致的。为了减少此类塔筒倒塌事故的发生,提出了一种新的螺栓疲劳损伤分析和预测方法。针对2.0 MW风力发电机组的高强度连接螺栓,采用超声探头和温度传感器采集螺栓数据,获得螺栓随机应力谱;然后基于雨流计数法和Goodman公式修正应力谱,提取应力循环数据;最后基于螺栓材料S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,构建螺栓疲劳预测模型。实验结果表明,所估算的螺栓疲劳损伤远小于螺栓疲劳极限,满足风力发电机组的设计寿命要求。     

预紧力和螺栓位置对螺栓群连接构件的影响

为研究螺栓群连接构件的力学性能,以某高速列车中较具代表性的螺栓群连接构件为研究对象,利用非线性有限元接触算法和等效外载法施加预紧力,分别对不同螺栓预紧力和不同螺栓布置位置情形下的连接构件进行仿真.通过对孔周应力的比较,得出最佳螺栓布置位置和螺栓预紧力.     

基于自监督学习的输电线路螺栓螺母异常检测技术

针对输电线路螺栓螺母异常检测问题,对无标签螺栓数据训练深度学习预训练模型进行了研究,首次采用了自监督学习的方法,使用大量无标签数据集进行学习,首先,使用少量带标签的螺栓目标检测数据集训练目标检测模型,推理获取大量的单图无标签螺栓数据集,然后,采用自监督学习方法通过单图无标签螺栓数据集训练螺栓预训练大模型并获取可视化的螺栓注意力图,最后通过实验对比螺栓预训练大模型在螺栓分类和检索任务中与非预训练模型的效果,实验结果表明无标签数据得到的预训练大模型可以注意到螺杆、螺母、连接件的位置,进一步表明螺栓预训练大模型在分类任务中准确率提升了2%到7%,在螺栓检索任务中平均精度提升了8%。     

基于螺栓头部端面应变状态的螺栓松动检测研究

针对螺栓联接结构中的松动问题,提出了一种通过测量螺栓头部径向应变进而确定螺栓预紧力的方法。采用有限单元法分析了受不同预紧力作用下螺栓头部端面的应变状态,发现端面径向应变与所受预紧力之间存在较好的线性关系;并进一步对不同工况下的预紧力检测效果进行分析,发现螺栓在受到四种不同因素的影响下两者仍具有很好的线性关系。因此,可通过检测螺栓头部端面的径向应变,实现螺栓联接状态(表现为预紧力大小)的检测。设计了径向应变片,并制作了集成应变片的螺栓传感器,进行了实验研究。实验结果表明,螺栓头部端面径向应变与预紧力变化的线性关系明显,与有限元分析结果一致,说明所提出的方法和所设计的传感器能有效检测螺栓预紧力大小,进而实现对螺栓联接状态的检测,可作为螺栓联接结构健康检测的一种新方法。     

基于光纤光栅螺栓松转角测量的螺栓联接状态监测方法

针对大型结构中螺栓联接件用量多、分布跨度大、松动难以监测的问题,提出一种基于光纤光栅传感的螺栓松动监测方法,利用光纤光栅传感器监测螺栓松动过程中松转角的变化,进而实现对螺栓联接状态的监测。设计了一种适用于分布式多螺栓的级联式FBG螺栓联接状态监测传感器装置,采用光纤接头实现分布式多螺栓联接。通过理论计算分析,得到波长偏移与松转角的理论关系,确定最佳角度测量区间,建立进行螺栓松转角监测实验装置。结果表明,传感器在45°~65°范围内存在很好的线性关系和灵敏度,波长偏移与松转角的灵敏度为108.11pm/°,最小能测量0.38°的螺栓松转角度变化。作为螺栓松动监测的新方法,该方法对实现大型结构中螺栓联接件分布式监测具有重大意义。     

基于压电主动传感方式的螺栓松动检测实验研究*

针对螺栓联接结构中螺栓易松动而引发事故的情况,进行了压电主动传感方式的螺栓松动检测研究。采用压电材料激发超声波,根据透射波通过螺栓联接界面时,透射波携带的能量与界面间实际接触面积相关,而界面实际接触面积与界面压力(即螺栓作用力)成一定关系,通过测量透射波的能量确定螺栓的松紧程度。建立了实验装置,进行了实验研究。实验结果显示,作为传感器的压电材料所接收到的超声波能量与螺栓紧固力具有较好相关性,该方法可作为螺栓联接结构健康监测的一种新方法。     

风电塔在台风作用下的振动监测与分析

为了得到海上风电塔在“苏迪罗”台风直接作用下的振动响应特性,通过在风电塔上安装低频振动传感器和分量加速度计,对两座5 MW的海上风电塔样机开展振动监测.基于实测数据,对比分析风电塔固有频率、阻尼比等频域特性在台风前后以及台风过程中的变化情况,同时分析了振动幅度、加速度有效值、振动烈度等时域特性随台风的变化情况和台风过程中偏航冲击力的异常情况.监测结果表明:风机塔的振动模态参数对其法兰盘螺栓松动不敏感;法兰盘及其紧固螺栓在台风作用下出现螺栓松动后会表现出明显的局部颤振现象;台风过程中偏航冲击振动更加频繁,而且振动加速度大、持续时间长,对风电塔安全运行威胁较大.研究成果可为风机塔的抗风设计、运营安全监测提供参考.     

Real-time detection of grip length during fastening of bolted joints: a Mahalanobis-Taguchi system (MTS) based approach

This paper presents a Mahalanobis-Taguchi System (MTS) based methodology that detects grip length of bolted joints in real-time during fastening. Grip length is the length of the unthreaded portion of a bolt shaft. When the total thickness of joining members is greater than the grip length of the bolt, it is called under-grip, which compromises the structural integrity of a joint. In this study, a pneumatic, hand-held, rotary-type tool for bolted joints is integrated with a torque sensor and an optical encoder in order to obtain torque-angle signatures. Then, the signature is processed in real-time using the MTS-based approach in order to detect the grip-length, all of which occurs in real-time as the fastening process is completed. The proposed approach is also applied to detect the presence of re-used fasteners, which is another quality concern since some material properties and physical conditions of bolts and nuts can change if they are reused several times. The proposed approach reads in various characteristics from the torque-angle process signature, including mean and standard deviation of the torque-over-angle and angle-over-torque ratios, total angle turned, and work done during the different stages of the fastening process in order to infer about the quality of the bolted joint. The experimental results show that the proposed approach is successful with an accuracy of over 95% in detecting various grip lengths and presence of re-used fasteners.     

环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器

提出一种改进的光纤法布里—珀罗(F-P)腔结构的热双金属片温度传感器。利用常见的法兰盘光纤连接器,以环状结构约束热双金属片的形变。给出环状约束具体有限元分析结果;环状约束可以简单改变环孔大小灵活适应不同量程的需要;实际制作了环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器,进行了相关实际测试。     

LW15A-550断路器导电回路电阻超标原因分析及处理

断路器导电回路电阻是监测断路器状态和检验断路器安装检修质量的一个重要指标,其超标原因有很多。针对不同原因引起的导电回路电阻超标,处理方法也各有不同。文章介绍了一起500kV独山变电站5021断路器导电回路电阻超标故障,采用分段测试方法,定位了具体超标部位,发现了法兰连接面接触电阻偏大导致了总导电回路电阻增大。通过返厂解体检查,找到了法兰连接面接触电阻偏大的原因为法兰连接面有轻微氧化。运用牛顿散热公式计算法兰连接面回路电阻与温升的关系,得出法兰连接面实际接触电阻不超过规定值,局部轻微氧化而造成的温升增加不影响断路器的正常运行。因此,对于500kV断路器导电回路电阻超标故障,应采取分段测试方法,定位具体超标部位,针对不同部位导电回路电阻超标采取相应的处理措施,保障断路器的安全稳定运行。     

真空热处理炉检测装置改造设计

为了提高计量工作效率,杜绝真空炉密封性隐患,有效保证热处理产品质量,从检测装置设计、密封性分析、测试系统选择、温度均匀性和压升率测试方法等方面给出了具体的实施方案.详细分析了两种炉温检测装置的优缺点及法兰密封技术.实际测试结果分析表明,对法兰测温装置的改造,不仅满足了在不影响生产的条件下对真空炉进行温度均匀性测试的要求,而且解决了真空炉工艺要求的每周系统精度校验问题.     

分布式拉杆转子扭转振动系统动力学特性分析

为了更好的提高能源利用率,以新兴、高效的分布式拉杆转子系统为代表的燃气轮机与蒸汽轮机联合发电技术在电力部门得到快速发展.本文主要研究了分布式拉杆转子系统扭转振动的非线性动力学特性,通过等效简化等方法建立了分布式拉杆转子系统扭转振动方程.利用平均法获得动力学方程解析解和系统扭转振动幅频曲线,进一步研究了其周期解的稳定特性,并发现系统阻尼,立方刚度和外激频率等参数对其影响规律.本文的分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义.     

倾斜位置成像的轮对几何参数计算方法

基于光截图像的轮对几何参数在线检测中,由于检测环境的特殊性,面阵CCD摄像机的安装位置受到很大限制.提出一种依据摄像机沿倾斜角度采集轮对光截曲线图像进而计算轮对几何参数的检测新方法.利用摄像机在空间三个方向上的倾斜角度,计算出轮对几何参数关键点在图像中的位置,进而计算出轮对几何参数,最终完成了轮对轮缘高度和轮缘厚度的计算.设计了验证实验,实验结果表明:该方法检测精度可达+0.2 mm.     

基于计算机视觉的钢轨扣件螺母缺失检测系统

针对传统方法己经不能满足线路检修的需要,设计了一种基于计算机视觉的钢轨扣件螺母缺失检测系统,建立了钢轨扣件螺母缺失检测系统的系统框架,提出了一种基于特定区域像素点扫描统计的扣件定位算法,使用了主元分析法算法来提取扣件螺母特征向量,并利用最小距离分类器对扣件进行分类。实验结果表明,该系统能有效地自动识别钢轨扣件螺母是否缺失,能在一定程度上代替扣件系统螺母的人工巡检。     

Structural synthesis of frame reinforced,submersible, circular,cylindrical hulls

This paper describes a mathematical programming procedure for the automated optimal structural synthesis of frame stiffened, cylindrical shells. For a specified set of design parameters such as external pressure, shell radius and length and material properties, the method generates those values of the design variables that produce a minimum weight design. The skin, frame web and frame flange thicknesses and the flange width are treated as continuous variables. Frame spacing is considered a discrete variable. Constraint equations control local and general shell and frame instability and yield. Limits may be placed on the variable values, and certain geometric or space constraints can be applied. The mixed (continuous and discrete nonlinear programming problem is solved by a combination of a discrete ‘Golden Search’ for the optimal number of frames and the ‘Direct Search Design Algorithm’ which provides the optimum values of the continuous variables.     

Knowledge-based hand tool selection in concurrent design of mechanical systems

Selection of hand tools for cost-effective assembly and maintenance of a mechanical system has a significant impact on its life-cycle cost. A knowledge-based automated procedure for the selection of hand tools needed to efficiently carry out fastening operations in a mechanical assembly is presented. The objective is to select a tool that is applicable to a particular fastening operation, minimizes time and cost of the fastening operation, and satisfies accessibility requirements, and to provide design assistance to the design engineer. The role of the tool selection procedure in the concurrent design of mechanical systems is described.