具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓及检测系统的制作方法

本发明涉及机械检测领域，具体涉及一种具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓及检测系统。

背景技术：

螺栓是一种经典且常用的联接零件，广泛应用于机械领域中，当前高铁接触网大多数联接采用螺栓实现。由于螺栓联接是一种可拆联接，相对于不可拆联接，其松动的概率较大，而螺栓的松动脱落会增加事故发生率，故高铁的接触网螺栓常常需要进行松动检测。目前的检测方式为两种，其中一种为定期检查，一般为一年一次，检测员需要爬上接触网，近距离确认；另一种是随机检测，即在高铁通过时，用红外摄像仪拍摄螺栓，观察是否存在异常温差。

上述的两种检测方式都较为被动，特别是在定期检查时，检测的方式较为主观，容易发生漏检，且爬上接触网的方式，大大降低了检测员的安全性。故需要设计一种螺栓，使检测员在进行螺栓松动检测时，能够通过非接触的方式，安全、方便、客观的获取螺栓的松动状态。而随着微电子技术和传感技术的日益成熟，螺栓的松动检测可借助各类传感器进行，例如采用应变传感器，可测量螺栓与螺母之间的压紧力，进而判断螺栓是否松动；或者采用角位移传感器，可判断螺栓与螺母之间是否有相对旋转。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓及检测系统，以提高高铁接触网联接螺栓的检测效率和安全性。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓，包括螺栓主体和螺母，所述螺栓主体包括螺杆部和端帽部，所述端帽部内设有一个空腔，所述空腔内设有微型电路板，所述微型电路板至少包括一IC芯片及连接该IC芯片的感应线圈、发射天线和两根引线；还包括垫片和弹簧，所述弹簧套设于所述螺杆部上，且位于所述端帽部和垫片之间，所述垫片上设有朝向所述端帽部的凸起触点，所述两根引线通过设于端帽部上的过孔伸出端帽部，并分别连接所述垫片和被联接件。

进一步的，所述空腔内设有绝缘套，所述绝缘套用于隔离微型电路板和端帽部。

进一步的，所述端帽部的顶部还设有一金属帽，所述微型电路板上的发射天线连接所述金属帽。

进一步的，所述垫片和弹簧的表面涂覆有绝缘漆。

进一步的，所述感应线圈受到激励时产生电压给电路板供电，所述IC芯片获取引线的通断信息，高电平表示通路，低电平表示断路，所述发射天线发射通断信息。

本发明还提供了具有松动检测功能的检测系统，包括多个所述的智能螺栓，所述多个智能螺栓用于联接被联接物体，还包括检测器；所述检测器包括微处理模块及连接微处理模块的状态显示模块、信号分析模块、信号接收模块以及电磁激励电路，所述电磁激励电路用于对智能螺栓的感应线圈进行激励，所述信号接收模块用于接收智能螺栓的发射天线发射的信号，所述信号分析模块用于分析处理信号接收模块接收的信号，所述状态显示模块用于显示信号分析模块的分析处理结果。

进一步的，所述检测器为手持式检测器或者轨道小车式检测器。

进一步的，还包括远程终端，所述远程终端为服务器或手持终端；所述检测器还包括无线通信模块，所述远程终端通过网络连接所述检测器以接收检测数据或者发送控制指令。

本发明的有益效果：与现有的高铁接触网螺栓相比，1）本发明采用了感应线圈、IC电路和小型天线制成微型电路板，配合金属帽作为天线，实现松动信息的获取与无线传输；2）螺栓主体的中空设计保证了微型电路板的设置，过孔的设计使垫片接触信息能够传递至微型电路板，此外螺栓主体中空的部分为螺帽部分，基本不影响螺栓的联接强度；3）本发明未采用传感器进行测量，微型电路板位于螺栓主体内部，外部仅有引线，避免了接触网强电对电路的影响；4）在非检测状态，IC电路为无源电路，不费电，较为节能；5）螺栓的松动概率较低，相较于传统的近距离观察的检测方式，可大大减少检测员爬杆的次数，检测员只需更换或修理存在松动的螺栓；6）螺栓的检测方式可为人工检测或轨道车自动检测，实施方式较为灵活。

附图说明

图1为本发明的智能螺栓较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明的具有松动检测功能的检测系统的模块组成示意图。

图3为本发明的具有松动检测功能的检测系统一个实施例的组成示意图。

图4为本发明的具有松动检测功能的检测系统另一个实施例的组成示意图。

附图标记说明：1-螺栓主体；2-微型电路板；3-绝缘套；4-金属帽；5-弹簧；6- 螺母；7-垫片；8-凸起触点；9-过孔。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种具有松动检测功能的高铁接触网智能螺栓，如图1所示，其包括螺栓主体1、螺母8、垫片7及弹簧5。其中，螺栓主体1包括端帽部和螺杆部，端帽部相较于常规的螺栓较厚，经过特殊加工，内部存在一个可容纳微型电路板2的空腔。在端帽部下部，存在一个过孔9，用于供微型电路板2上的引线穿出连接垫片7和被联接件。

螺栓内部的微型电路板2，至少具有：一个感应线圈、一个IC芯片，一个小型发射天线和引线。感应线圈在受到线圈激励时，会产生电压，给微型电路板供电；IC芯片用于获取引线的通断信息，高电平表示通路，低电平表示断路；小型发射天线用于将信号发送到外部接收装置；引线有两根，一根连接垫片7，另一根连接螺栓体端的被联接件，并分别接入微型电路板的电路中。

为了对微型电路板和螺栓主体进行隔离，在微型电路板和端帽部之间设置了绝缘套3，以隔绝金属帽的无线信号与金属帽可能带有的传感信号。同时，为了将信号发射得更远，在螺栓主体1端帽部的顶部设置了金属帽4，该金属帽4连接微型电路板的小型发射天线，使发射范围达到20米。

作为优选实施方案，本实施例中，绝缘套3、螺栓主体端帽部的一部分及金属帽4共同构成了上盖对端帽部的空腔进行封口，且封口时，封口方式为非可逆的方式。

另一方面，弹簧5套设于螺栓主体1的螺杆部上，且位于端帽部和垫片7之间。垫片7上设有朝向端帽部的凸起触点8。凸起触点8为传感探头，当它能与被联接物体接触时，两根引线通路，表示螺栓未松动；当螺栓松动时，螺母6往螺栓主体1的螺杆部末端位移，弹簧5将垫片7顶出，造成凸起触点8与被联接物体分离，两根引线断路，则表示螺栓松动，需要再次预紧或更换。

优选的，垫片7和弹簧5表面涂油绝缘漆，防止表面接触导电，仅凸起触点8接触时可导电。

上述实施例中的智能螺栓，采用了感应线圈、IC电路和小型天线制成微型电路板，配合金属帽作为天线，实现松动信息的获取与无线传输，且螺栓主体中空的部分为螺帽部分，基本不影响螺栓的联接强度。同时，微型电路板位于螺栓主体内部，外部仅有引线，避免了接触网强电对电路的影响；在非检测状态，IC电路为无源电路，不费电，较为节能。

本发明还提供了具有松动检测功能的检测系统，其包括多个用于联接被联接物体的智能螺栓及检测器。如图2所示，检测器包括微处理模块及连接微处理模块的状态显示模块、信号分析模块、信号接收模块以及电磁激励电路。其中，电磁激励电路用于对智能螺栓的感应线圈进行激励，信号接收模块用于接收智能螺栓的发射天线发射的信号，信号分析模块用于分析处理信号接收模块接收的信号，状态显示模块用于显示信号分析模块的分析处理结果。

上述检测系统的工作流程为：当巡检人员需要对螺栓的松动情况进行检测时，采用电磁激励电路对螺栓内部电路板上的感应线圈进行激励，该激励的原理为电磁感应；感应线圈在受到激励时，产生电压，给微型电路板供电；IC电路工作，IC电路通过引线和垫片，获取螺栓的松动信息，再将松动信息以无线传输的方式，传输到检测器的信号接收电路，经过信号分析模块的分析，最终将结果在状态显示模块显示，巡检人员则可立即了解并记录松动情况，并针对松动情况做出是否维护的行动。

上述的检测方式可以有多种，包括人工检测方式和轨道小车检测方式。

如图3所示为人工手持式检测方式。当采用人工的方式进行巡检时，先采用电磁激励器对待检测螺栓进行激励，IC电路工作后，将螺栓的编号和螺栓的松动情况发送至手持检测仪，手持检测仪在屏幕上显示收到的反馈信号，螺栓的工作状态于屏幕一目了然，检测员可轻松的获取螺栓的松动信息。

图4为轨道小车搭载式检测方式。当采用轨道检测小车式进行巡检时，手持检测仪与电磁激励装置可嵌入至小车所搭载的轨道检测系统中。所搭载的电磁激励装置向附近的螺栓发射电磁激励，IC电路在工作后，获取螺栓的松动情况，并通过天线发射至小车，小车上搭载有状态显示屏，螺栓的松动情况可在显示屏中的螺栓松动状态栏或表格中显示，检测员可轻松的获取螺栓的松动信息。

另外，还可以在检测器上设置无线通信模块，并通过网络连接远程服务器或手持终端，以将检测数据发到服务器或手持终端中进行显示或处理，以及接收远程操控指令。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。