定扭矩螺栓自动调定装置的研究

论文摘要

螺纹联接是目前机械工业中应用最为广泛的联接方式,因其具有一系列的优点：螺纹调整时能产生很大的轴向力；能方便地实现自锁；外形尺寸小；制造简单,能保持较高的精度；通过标准化可以大批量生产,因而成本低,且具有互换性。为了增加螺纹联接的刚性、紧密性、防松能力以及防止受横向载荷螺栓联接的滑动,多数螺纹联接在装配时都要预紧。一般通过调整力矩来控制螺栓的预紧力,但是这种方法误差较大,不能实现精确控制。随着科学技术的发展,对螺栓预紧力的控制要求也越来越高,由此产生了许多新型螺栓,定扭矩螺栓就是其中一种,它具有松动监视功能,可以实现对额定扭矩的精确控制。本文主要设计了一套定扭矩螺栓自动调定装置,通过它对定扭矩螺栓进行安装,并且能够精确控制螺栓的预紧力,保证相对误差在5%以内。本文主要包括以下内容：（1）确定定扭矩螺栓调定装置各个部分包括螺栓拉伸部分、驱动部分、控制部分以及调整机构的方案,并据此确定总体方案。（2）对定扭矩螺栓调定装置的各个部分进行计算选型,并确定各部分的结构,最终给出总体结构。（3）设计出控制和驱动部分的电路图,并利用编程软件STEP 7 Micro-WIN32编写出相应的控制程序。（4）利用AMESim以及MATLAB对影响定扭矩螺栓自动调定装置的控制精度的各个因素进行仿真分析,并采取相应措施使得相对误差不超过5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 螺纹联接的预紧与防松
• 1.2.1 螺纹联接的预紧
• 1.2.2 螺纹联接的防松
• 1.3 定扭矩螺栓的国内外研究现状
• 1.3.1 RotaBolt定扭矩螺栓的发展状况
• 1.3.2 国内定扭矩螺栓的研究状况
• 1.3.3 新型变色螺栓
• 1.4 本课题的研究内容与目标
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 螺栓预紧力控制的方法
• 2.2 螺栓拉伸装置方案
• 2.3 调定装置方案
• 2.3.1 调整机构方案
• 2.3.2 驱动器方案
• 2.4 控制器方案
• 2.4.1 单片机控制电机
• 2.4.2 PLC控制电机
• 2.5 总体方案
• 2.6 小结
• 第3章 定扭矩螺栓自动调定装置
• 3.1 定扭矩螺栓自动调定装置的控制参数
• 3.1.1 螺栓预紧力的计算
• 3.1.2 预留间隙量的计算
• 3.1.3 应力杆调整力矩的计算
• 3.2 液压拉伸器
• 3.3 调定装置
• 3.3.1 扭矩传感器
• 3.3.2 减速器
• 3.3.3 伺服电机
• 3.4 定扭矩螺栓自动调定装置结构
• 3.5 小结
• 第4章 控制系统的设计
• 4.1 伺服驱动器电路的设计
• 4.1.1 驱动器电子齿轮比设置
• 4.1.2 驱动器接线图
• 4.2 PLC控制电路的设计及编程
• 4.2.1 控制系统的硬件设计
• 4.2.2 控制系统的软件设计
• 4.3 小结
• 第5章 定扭矩螺栓调定装置的误差分析
• 5.1 液压拉伸器的误差分析
• 5.2 调整装置的误差分析
• 5.2.1 伺服电机的误差分析
• 5.2.2 扭矩传感器的误差分析
• 5.3 控制装置的误差分析
• 5.3.1 驱动器对控制精度的影响
• 5.3.2 PLC对控制精度的影响
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献