高強(qiáng)螺栓軸力扭矩復(fù)合檢測(cè)儀的主要組成部分

高強(qiáng)螺栓軸力扭矩復(fù)合檢測(cè)儀的核心功能是同步、J準(zhǔn)測(cè)量高強(qiáng)螺栓在預(yù)緊或測(cè)試過(guò)程中的軸力與扭矩，并基于兩者計(jì)算扭矩系數(shù)（K 值）、預(yù)緊力偏差等關(guān)鍵參數(shù)，其組成部分圍繞 “機(jī)械固定 - 加載驅(qū)動(dòng) - 參數(shù)測(cè)量 - 數(shù)據(jù)處理 - 人機(jī)交互" 的核心邏輯設(shè)計(jì)，主要可分為 6 大系統(tǒng)，各系統(tǒng)功能及關(guān)鍵組件如下：

一、機(jī)械夾持與驅(qū)動(dòng)加載系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設(shè)備的 “機(jī)械骨架"，負(fù)責(zé)固定螺栓試件并提供穩(wěn)定的加載力（扭矩或軸力），確保測(cè)試過(guò)程中螺栓姿態(tài)穩(wěn)定、加載可控，是J準(zhǔn)測(cè)量的基礎(chǔ)。

1、螺栓夾持模塊

1.1核心組件：可更換式夾頭（適配 M12-M36 等不同規(guī)格高強(qiáng)螺栓）、定心裝置、F滑襯套。1.2功能：通過(guò)夾頭的機(jī)械咬合或液壓夾緊固定螺栓兩端（通常為螺栓頭與螺母），防止測(cè)試中螺栓打滑或偏移，保證加載力同軸傳遞。

2、加載驅(qū)動(dòng)裝置

2.1核心組件：伺服電機(jī)（或液壓驅(qū)動(dòng)單元）、減速機(jī)構(gòu)（齒輪箱 / 蝸輪蝸桿）、扭矩輸出軸（或軸力加載油缸）。2.2功能：根據(jù)測(cè)試需求（如 “扭矩控制預(yù)緊" 或 “軸力控制預(yù)緊"），提供平穩(wěn)、可控的加載力：（1）扭矩加載：伺服電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)輸出設(shè)定扭矩，驅(qū)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)；（2）軸力加載：部分設(shè)備配備液壓油缸，通過(guò)軸向拉伸或壓縮螺栓，模擬實(shí)際預(yù)緊中的軸力作用。

3、主機(jī)框架

3.1核心組件：高強(qiáng)度合金鋼材機(jī)架、減震腳墊。3.2功能：支撐所有機(jī)械部件，抵抗加載過(guò)程中的反作用力，減少振動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，保證設(shè)備整體穩(wěn)定性。

二、軸力與扭矩測(cè)量系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設(shè)備的 “感知核心"，負(fù)責(zé)將機(jī)械力（軸力、扭矩）轉(zhuǎn)化為可采集的電信號(hào)，是實(shí)現(xiàn) “復(fù)合檢測(cè)" 的關(guān)鍵。

1、軸力測(cè)量模塊

1.1核心組件：應(yīng)變式力傳感器（精度等級(jí)通常為 0.1%~0.5% FS）、傳感器固定座。1.2工作原理：力傳感器串聯(lián)在螺栓軸向受力路徑中，當(dāng)螺栓承受軸力時(shí)，傳感器內(nèi)部應(yīng)變片發(fā)生形變，其電阻值隨之變化，通過(guò)惠斯通電橋?qū)⑿巫冝D(zhuǎn)化為微弱的電壓信號(hào)（軸力信號(hào)）。

2、扭矩測(cè)量模塊

2.1核心組件：應(yīng)變式扭矩傳感器（或磁電式扭矩傳感器）、扭矩傳遞軸。2.2工作原理：扭矩傳感器串聯(lián)在扭矩傳遞路徑中（如驅(qū)動(dòng)端與夾頭之間），當(dāng)螺栓承受扭矩時(shí)，傳感器彈性體發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，應(yīng)變片感應(yīng)形變并輸出與扭矩成正比的電壓信號(hào)（扭矩信號(hào)）；部分G端設(shè)備采用非接觸式磁電傳感器，避免導(dǎo)線磨損，提升長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

3、信號(hào)調(diào)理單元

3.1核心組件：信號(hào)放大器、低通濾波器、溫度補(bǔ)償模塊。3.2功能：傳感器輸出的原始信號(hào)（mV 級(jí)）微弱且易受干擾（如電磁、溫度），該單元通過(guò) “放大信號(hào) + 過(guò)濾雜波 + 補(bǔ)償溫度漂移"，將信號(hào)調(diào)理為穩(wěn)定、清晰的模擬信號(hào)，為后續(xù)數(shù)據(jù)采集做準(zhǔn)備。

三、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設(shè)備的 “計(jì)算大腦"，負(fù)責(zé)將調(diào)理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并完成數(shù)據(jù)計(jì)算、分析與存儲(chǔ)。

1、數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）

1.1核心組件：A/D 轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、采樣時(shí)鐘模塊。1.2功能：以高頻采樣率（通常≥1000Hz）將軸力、扭矩的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，確保捕捉加載過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化（如螺栓 “屈服" 瞬間的參數(shù)突變）。

2、核心處理器

2.1核心組件：工業(yè)級(jí)單片機(jī)（MCU）或嵌入式處理器（如 ARM）。2.2功能：（1）實(shí)時(shí)計(jì)算：根據(jù)軸力（F）和扭矩（T）自動(dòng)計(jì)算扭矩系數(shù)（K=T/(F×d)，d 為螺栓公稱(chēng)直徑）、預(yù)緊力偏差等關(guān)鍵參數(shù)；（2）邏輯控制：聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) “加載到設(shè)定值自動(dòng)停止"“過(guò)載保護(hù)觸發(fā)" 等邏輯。

四、顯示與操作界面系統(tǒng)

該系統(tǒng)是 “人機(jī)交互窗口"，負(fù)責(zé)向用戶呈現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，并接收用戶的操作指令。

1、顯示模塊

1.1核心組件：高清 LCD 觸摸屏（或工業(yè)級(jí)顯示屏）、LED 狀態(tài)指示燈。1.2功能：（1）實(shí)時(shí)顯示：動(dòng)態(tài)展示軸力值、扭矩值、扭矩系數(shù)、加載曲線（軸力 - 扭矩曲線、軸力 - 時(shí)間曲線）；（2）狀態(tài)提示：通過(guò)指示燈或文字提示 “待機(jī)"“加載中"“測(cè)試完成"“過(guò)載報(bào)警" 等設(shè)備狀態(tài)。

2、操作控制模塊

2.1核心組件：物理按鍵（緊急停止鍵、確認(rèn)鍵）、觸摸屏虛擬按鍵、旋鈕（部分設(shè)備用于調(diào)節(jié)加載速度）。2.2功能：用戶可通過(guò)界面設(shè)置測(cè)試參數(shù)（螺栓規(guī)格、目標(biāo)扭矩 / 軸力、加載速度）、啟動(dòng) / 停止測(cè)試、調(diào)用歷史數(shù)據(jù)等；緊急停止鍵用于突發(fā)情況切斷加載，保障設(shè)備與人員A全。

五、軟件分析與管理系統(tǒng)

核心功能模塊：

1、實(shí)時(shí)曲線繪制：動(dòng)態(tài)生成軸力 - 扭矩、軸力 - 位移等曲線，直觀反映螺栓預(yù)緊過(guò)程的力學(xué)特性；

2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與導(dǎo)出：自動(dòng)保存測(cè)試數(shù)據(jù)（含測(cè)試編號(hào)、日期、螺栓規(guī)格、軸力 / 扭矩 / 扭矩系數(shù)值），支持通過(guò) UsB、以太網(wǎng)導(dǎo)出為 Excel、PDF 或 CSV 格式，便于報(bào)告生成；

3、數(shù)據(jù)分析：計(jì)算多組測(cè)試的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、合格率，判斷螺栓是否符合 GB/T 1231（高強(qiáng)螺栓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）等規(guī)范要求；

4、系統(tǒng)設(shè)置：支持傳感器校準(zhǔn)參數(shù)錄入、用戶權(quán)限管理（如管理員 / 操作員權(quán)限區(qū)分）、測(cè)試流程自定義。

六、輔助保護(hù)與校準(zhǔn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于保障設(shè)備A全運(yùn)行及測(cè)量精度的長(zhǎng)期可靠性，是工業(yè)檢測(cè)設(shè)備的B備組件。

1、A全保護(hù)模塊

1.1核心組件：過(guò)載保護(hù)傳感器、緊急停止電路、軟件過(guò)載閾值設(shè)定。1.2功能：當(dāng)加載力超過(guò)設(shè)定閾值（如額定載荷的 120%）時(shí)，設(shè)備自動(dòng)切斷驅(qū)動(dòng)電源，停止加載，防止螺栓斷裂或傳感器損壞；緊急停止電路可強(qiáng)制中斷所有動(dòng)作，應(yīng)對(duì)突發(fā)故障。

2、校準(zhǔn)接口模塊

2.1核心組件：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入接口、校準(zhǔn)軟件模塊。2.2功能：由于傳感器長(zhǎng)期使用可能存在精度漂移，設(shè)備需定期校準(zhǔn)（通常每年 1 次）；通過(guò)校準(zhǔn)接口連接標(biāo)準(zhǔn)力源 / 扭矩源，輸入已知標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)備自動(dòng)修正測(cè)量偏差，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

七、總結(jié)

高強(qiáng)螺栓軸力扭矩復(fù)合檢測(cè)儀的組成可概括為 “機(jī)械支撐加載 + 傳感測(cè)量 + 數(shù)據(jù)處理 + 人機(jī)交互 + A全校準(zhǔn)" 五大核心環(huán)節(jié)，各部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力、扭矩及扭矩系數(shù)的J準(zhǔn)、同步檢測(cè)。要想了解更多產(chǎn)品組成部分，可隨時(shí)聯(lián)系河北天棋星子檢測(cè)設(shè)備有限公司工作人員。