Page 115 - 《应用声学》2021年第4期

第 40 卷 第 4 期 严勇等： 风电螺栓轴向应力超声测量标定实验研究 599

3500 段预紧，每次预紧后测量其纵波及纵横声时，采用两
3000
种方法分别计算了螺栓轴向应力，因采用压力传感
2500 器测量值 (单位：kN) 作为真实轴向力，因此测试结
ܦ௑ࣀ/ns 2000 果均以轴向力的方式呈现，结果见表4和表5。
1500
1000
500
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
ພए/C
图 3 42CrMoA 材质 M36 螺栓不受外载荷时声时
差与温度关系
Fig. 3 Relationship between sonic transit time
difference and temperature of 42CrMoA M36 bolt
under zero stress

(a) ಖࠀ
4 螺栓轴向应力的现场测试

为检验螺栓轴向应力超声测量系统的测量能
力，在某风电企业车间对风力发电机轮毂与轴承联
接螺栓进行了现场测试，采用精度为 0.05% 的垫片
式压力传感器测量螺栓真实轴向应力。测试前在实
验台轮毂联接螺栓进行了参数标定，标定现场和测
量现场如图4所示。
测试用螺栓长度为 489.96 mm，受力部分长度
(b) ฾᧚
440 mm，车间温度为 34.63 C，现场对测试系统延
◦
时误差和温度误差进行了标定和修正，使用纵波探 图 4 螺栓轴向应力现场标定与测量
头时系统延时误差为 1175.7 ns，横波探头时系统延 Fig. 4 Field calibration and measurement of axial
时误差为1227.2 ns。螺栓采用液压扭矩扳手逐步分 stress in bolts

表 4 M36 螺栓轴向力纵波测量结果
Table 4 Measurement results of axial force of M36 bolt

系统延时误差 系统延时误差 温度误差修正后
轴向力/kN 纵波声时/ns 相对误差/% 相对误差/%
修正后声时/ns 修正后轴向力/kN 轴向力/kN
0 169000.0 167823.6 0
37.2 169175.9 167999.9 38.3 3.1 37.6 1.1
61.8 169289.8 168113.8 63.1 2.2 61.9 0.2
86.4 169397.0 168221.0 86.4 0 84.7 −2.0
121.4 169572.1 168396.1 124.5 2.5 122 0.5
150.7 169707.4 168531.4 153.9 2.1 150.8 0.1
178.0 169834.8 168658.8 181.6 2.0 178 −0.02
212.6 170007.2 168831.2 219.1 3.1 214.7 1.0
238.7 170129.4 168953.4 245.7 2.9 240.8 0.9
272.3 170279.2 169103.2 278.3 2.2 272.7 0.2
301.1 170406.8 169230.8 306.0 1.6 299.9 −0.4