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讓螺栓變“聰明”,中國人怎么做到的?



發布時間:2019/6/18 15:28:53 點擊次數:7522次

說起螺栓,幾乎無人不曉。因為螺栓已經走進了千家萬戶,并且與我們的生活息息相關。大到飛機、輪船,小到手機、手表,幾乎都有螺栓的用武之地。

然而,要說起更“聰明”的智能螺栓,恐怕知道的人就不多了。今天,我們就來聊聊這方面的話題。


 

小螺栓搭上“智能快車”

最近,由沈陽飛機設計研究所王健志研發的智能螺栓引起了國內外的高度關注。

智能螺栓的發明人——王健志(網絡圖)

王健志,一名80后高級工程師。他又是如何賦予小螺栓以“智能”的呢?央視財經頻道播出了“走出國門的‘中國神器’:殲15的‘黑科技’”的專題報道,詳細介紹了智能螺栓的發明背景。

生活中,螺栓無處不在(圖源見水印)

也許你會說,在我們的生活中,螺栓可是不起眼的小玩意。作為一種緊固件,無論把它擰到哪里,它都會任勞任怨,默默無聞……這不是很好嗎?讓螺栓變得更“聰明”,更智能起來它還會聽話嗎?

各種規格的螺栓(網絡圖)

我們不妨來看看什么是智能螺栓。智能螺栓就是賦予螺栓以感知功能的螺栓。具體點來說,智能螺栓就是在螺栓中加入了傳感器,因此能夠主動感知載荷的具體數值。

智能螺栓的模樣(網絡圖)

從模樣上來看,智能螺栓著實也沒有什么特別之處,不過在螺栓上有一個直徑1毫米的小孔。智能螺栓的核心機密就藏在這個小孔之中,原來其中藏有一種叫做光柵傳感器的高科技裝備。

智能螺栓上的細小光纖(網絡圖)

你看,從其中引出的細小光纖就連接到監測儀器上,屆時螺栓就能主動感知載荷力量的大小,并能對自身狀態進行實時在線監測。如果螺栓出現松動或斷裂的跡象時,系統就會及時發出預警了。

螺栓智能化,對于螺栓來說也是一個挑戰。由于工作人員能夠實時掌握螺栓的使用狀態了,“出工不出力”的螺栓再也“混”不下去了,“大馬拉小車”的螺栓也該調整崗位了……

國產大飛機數字化裝配線(網絡圖)

小螺栓如此不起眼,又是怎么引起科學家關注的呢?

小螺栓何以引關注?

小小螺栓看似貌不驚人,但工作的崗位卻非常特殊。一架飛機或者一輛汽車之所以能成為一個整體,小螺栓在其中扮演了重要角色。試想,沒有小螺栓的連接,數量眾多的零部件能夠拼裝在一起嗎?

可這樣一來,問題也就來了。人們自然會擔心,用螺栓連接的飛機或汽車性能可靠嗎?這的確是一個關乎人們生命安全的大問題。

千百年來,人類在這方面的教訓是極為深刻的。在航空、航天、航海、建筑、橋梁、電力、交通等領域,由于螺栓松動或疲勞引起的事故不勝枚舉,因此造成的生命財產損失也是難以估量的。

2007年8月20日,“華航”一架波音737-800型客機在沖繩那霸機場著陸后起火爆炸。調查結果稱,起火系由一顆松動的螺絲刺穿油箱而致,并發生了強烈爆炸,機身被燒焦斷裂。所幸的是,機上165名乘客和機組人員全部安全撤離。

 

 

臺灣各大報紙均在頭版報道了“華航”班機爆炸事件

畢竟是人命關天,小小螺栓也不容小覷哦!如果能夠實時監控螺栓的使用狀態,那么類似的事故不就可以大幅度避免了嗎?

智能螺栓為安全“把關”

幾乎每個家庭都備有扳手之類的簡單工具,一旦有螺栓松動了就把它擰一擰。這對于靜止的小型器物來說也沒有什么不妥,可是對于高速轉動或運動的機器來說就未必合適了。

 

就拿飛機來說吧。像機體和機翼等一些重要的部位,如果螺栓不能承受實際載荷,或者螺栓到了金屬疲勞期……那么就會危及到整個飛機的安全。

怎么,金屬也會疲勞嗎?回答是肯定的。原來,金屬在長時間多次反復受力后也會出現疲勞現象(參見《看似堅硬的金屬為什么也會疲勞呢?》)。

那么,金屬疲勞后有什么樣的表現呢?金屬疲勞之后耐受載荷的能力就大大降低了。與沒有疲勞的金屬相比,疲勞的金屬即使受到比正常情況下小得多的應力作用也有可能發生斷裂。

金屬疲勞一向被認為是飛機失事的禍首之一。由于金屬疲勞破壞具有時間上的突發性、位置上的局部性以及對環境和缺陷的敏感性等特點,因此不易被人們及時發現。智能螺栓能夠主動感知螺栓內部各種受力載荷的數據,并反饋給工作人員。使得工作人員可以隨時了解螺栓的使用狀況,因而為螺栓的維護和更換等提供了科學依據,使提前消除事故隱患成為可能。

螺栓無處不在,安全彌足珍貴!讓智能螺栓為安全“把關”,不失為高端制造業的一個新亮點。據悉,智能螺栓在民生領域的應用市場十分巨大,僅在電力、船舶、建筑、高鐵等基礎工業中的市場份額就在25億元左右。

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