高強螺栓軸力扭矩復合檢測儀的主要組成部分

高強螺栓軸力扭矩復合檢測儀的核心功能是同步、J準測量高強螺栓在預緊或測試過程中的軸力與扭矩，并基于兩者計算扭矩系數(shù)（K 值）、預緊力偏差等關鍵參數(shù)，其組成部分圍繞 “機械固定 - 加載驅動 - 參數(shù)測量 - 數(shù)據(jù)處理 - 人機交互" 的核心邏輯設計，主要可分為 6 大系統(tǒng)，各系統(tǒng)功能及關鍵組件如下：

一、機械夾持與驅動加載系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設備的 “機械骨架"，負責固定螺栓試件并提供穩(wěn)定的加載力（扭矩或軸力），確保測試過程中螺栓姿態(tài)穩(wěn)定、加載可控，是J準測量的基礎。

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)格高強螺栓）、定心裝置、F滑襯套。1.2功能：通過夾頭的機械咬合或液壓夾緊固定螺栓兩端（通常為螺栓頭與螺母），防止測試中螺栓打滑或偏移，保證加載力同軸傳遞。

2、加載驅動裝置

2.1核心組件：伺服電機（或液壓驅動單元）、減速機構（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)測試需求（如 “扭矩控制預緊" 或 “軸力控制預緊"），提供平穩(wěn)、可控的加載力：（1）扭矩加載：伺服電機通過減速機構輸出設定扭矩，驅動螺母旋轉；（2）軸力加載：部分設備配備液壓油缸，通過軸向拉伸或壓縮螺栓，模擬實際預緊中的軸力作用。

3、主機框架

3.1核心組件：高強度合金鋼材機架、減震腳墊。3.2功能：支撐所有機械部件，抵抗加載過程中的反作用力，減少振動對測量精度的影響，保證設備整體穩(wěn)定性。

二、軸力與扭矩測量系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設備的 “感知核心"，負責將機械力（軸力、扭矩）轉化為可采集的電信號，是實現(xiàn) “復合檢測" 的關鍵。

1、軸力測量模塊

1.1核心組件：應變式力傳感器（精度等級通常為 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，當螺栓承受軸力時，傳感器內部應變片發(fā)生形變，其電阻值隨之變化，通過惠斯通電橋將形變轉化為微弱的電壓信號（軸力信號）。

2、扭矩測量模塊

2.1核心組件：應變式扭矩傳感器（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（如驅動端與夾頭之間），當螺栓承受扭矩時，傳感器彈性體發(fā)生扭轉變形，應變片感應形變并輸出與扭矩成正比的電壓信號（扭矩信號）；部分G端設備采用非接觸式磁電傳感器，避免導線磨損，提升長期穩(wěn)定性。

3、信號調理單元

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

三、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)是設備的 “計算大腦"，負責將調理后的模擬信號轉化為數(shù)字信號，并完成數(shù)據(jù)計算、分析與存儲。

1、數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）

1.1核心組件：A/D 轉換器（模數(shù)轉換器）、采樣時鐘模塊。1.2功能：以高頻采樣率（通?！?000Hz）將軸力、扭矩的模擬信號轉化為數(shù)字信號，確保捕捉加載過程中的動態(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)級單片機（MCU）或嵌入式處理器（如 ARM）。2.2功能：（1）實時計算：根據(jù)軸力（F）和扭矩（T）自動計算扭矩系數(shù)（K=T/(F×d)，d 為螺栓公稱直徑）、預緊力偏差等關鍵參數(shù)；（2）邏輯控制：聯(lián)動驅動系統(tǒng)，實現(xiàn) “加載到設定值自動停止"“過載保護觸發(fā)" 等邏輯。

四、顯示與操作界面系統(tǒng)

該系統(tǒng)是 “人機交互窗口"，負責向用戶呈現(xiàn)測試數(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)級顯示屏）、LED 狀態(tài)指示燈。1.2功能：（1）實時顯示：動態(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 - 時間曲線）；（2）狀態(tài)提示：通過指示燈或文字提示 “待機"“加載中"“測試完成"“過載報警" 等設備狀態(tài)。

2、操作控制模塊

2.1核心組件：物理按鍵（緊急停止鍵、確認鍵）、觸摸屏虛擬按鍵、旋鈕（部分設備用于調節(jié)加載速度）。2.2功能：用戶可通過界面設置測試參數(shù)（螺栓規(guī)格、目標扭矩 / 軸力、加載速度）、啟動 / 停止測試、調用歷史數(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、實時曲線繪制：動態(tài)生成軸力 - 扭矩、軸力 - 位移等曲線，直觀反映螺栓預緊過程的力學特性；

2、數(shù)據(jù)存儲與導出：自動保存測試數(shù)據(jù)（含測試編號、日期、螺栓規(guī)格、軸力 / 扭矩 / 扭矩系數(shù)值），支持通過 UsB、以太網(wǎng)導出為 Excel、PDF 或 CSV 格式，便于報告生成；

3、數(shù)據(jù)分析：計算多組測試的平均值、標準差、合格率，判斷螺栓是否符合 GB/T 1231（高強螺栓國家標準）等規(guī)范要求；

4、系統(tǒng)設置：支持傳感器校準參數(shù)錄入、用戶權限管理（如管理員 / 操作員權限區(qū)分）、測試流程自定義。

六、輔助保護與校準系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于保障設備A全運行及測量精度的長期可靠性，是工業(yè)檢測設備的B備組件。

1、A全保護模塊

1.1核心組件：過載保護傳感器、緊急停止電路、軟件過載閾值設定。1.2功能：當加載力超過設定閾值（如額定載荷的 120%）時，設備自動切斷驅動電源，停止加載，防止螺栓斷裂或傳感器損壞；緊急停止電路可強制中斷所有動作，應對突發(fā)故障。

2、校準接口模塊

2.1核心組件：標準信號輸入接口、校準軟件模塊。2.2功能：由于傳感器長期使用可能存在精度漂移，設備需定期校準（通常每年 1 次）；通過校準接口連接標準力源 / 扭矩源，輸入已知標準值，設備自動修正測量偏差，確保檢測結果的準確性。

七、總結

高強螺栓軸力扭矩復合檢測儀的組成可概括為 “機械支撐加載 + 傳感測量 + 數(shù)據(jù)處理 + 人機交互 + A全校準" 五大核心環(huán)節(jié)，各部分協(xié)同工作，實現(xiàn)對高強螺栓預緊力、扭矩及扭矩系數(shù)的J準、同步檢測。要想了解更多產(chǎn)品組成部分，可隨時聯(lián)系河北天棋星子檢測設備有限公司工作人員。